井口送風(fēng)+采暖+熱水！代替煤和燃?xì)猓?套熱泵系統(tǒng)3種功能

山西澤州天泰岳南煤業(yè)，原使用燃煤鍋爐，滿足井下通風(fēng)和辦公樓的采暖、生活熱水等需求，但是鍋爐能耗高、管理難、污染高、有安全隱患、影響廠區(qū)環(huán)境整潔。后改用空氣源熱泵替換燃煤鍋爐，設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)可滿足多種使用需求，系統(tǒng)的利用率得到了大化。
 

　　1套系統(tǒng)3個(gè)功能

　　本項(xiàng)目一套系統(tǒng)可滿足多項(xiàng)使用需求，主要滿足井口送風(fēng)新風(fēng)加熱，為風(fēng)柜提供所需熱水，同時(shí)滿足辦公室暖氣片的熱水需求。

　　在非供暖季，系統(tǒng)也不閑置，而是替代燃?xì)忮仩t，為員工提供生活熱水，系統(tǒng)的利用率得到了大化。不同末端形式，對于溫度、流量的要求均有不同，采用二次換熱器匹配末端需求。

　　制熱負(fù)荷計(jì)算與選型

　　山西澤州天泰岳南煤業(yè)有限公司位于澤州縣下村鎮(zhèn)大南莊村，井田面積11.6582k㎡，年產(chǎn)量120萬噸，是當(dāng)?shù)刂旱V企業(yè)。

　　項(xiàng)目分為井下通風(fēng)新風(fēng)加熱以及辦公室取暖兩部分，礦區(qū)設(shè)置帶式輸送機(jī)提升的斜井井筒，井口加熱送風(fēng)量3900m3/h，辦公室采暖面積200㎡。選擇空氣源熱泵機(jī)組，同時(shí)滿足通風(fēng)和采暖的制熱需求。

　　經(jīng)詳細(xì)測算，使用空氣源供暖，為保證惡劣天氣的使用效果，按照-10℃的新風(fēng)溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)，總共需熱量1000kw。晉城地區(qū)冬季寒冷時(shí)的極端低溫為-15℃左右，但出現(xiàn)時(shí)間每年不到20小時(shí)。

　　井下通風(fēng)新風(fēng)加熱選用17臺30匹芬尼克茲北極星超低溫機(jī)組作為加熱熱源設(shè)備，單臺制熱量為66.6kW，總制熱量為1132kW，充分滿足使用需求，另外配備一臺300kw的電輔助加熱器保證極端低溫時(shí)的使用效果。

　　辦公室取暖選用一臺PHNIX北極星超低溫機(jī)組PASHW100S-PS為項(xiàng)目所在地辦公用房冬季供暖提供熱源；額定制熱量為30.5kW，完全可滿足200㎡辦公場所的供暖需求。

　　17臺主機(jī)并聯(lián)安裝

　　熱源為17臺主機(jī)并聯(lián)連接，不同機(jī)組之間互為備用，即使一臺出現(xiàn)問題或需要維保，也不影響其余機(jī)組正常運(yùn)行，保證了系統(tǒng)能夠連續(xù)運(yùn)行的可靠性。

　　已知該項(xiàng)目為礦井新風(fēng)加熱，井口新風(fēng)流量為3900m3/s，新風(fēng)溫度低要求為2℃；設(shè)備運(yùn)行要求按實(shí)時(shí)環(huán)境溫度(環(huán)境溫度低于5℃時(shí)設(shè)備啟動、環(huán)境溫度高于7℃時(shí)設(shè)備停止運(yùn)行)進(jìn)行啟、停工作。

　　熱源集中布置于設(shè)備平臺，平臺一側(cè)地勢較高，空氣流通順暢，設(shè)備運(yùn)行時(shí)有良好的進(jìn)排風(fēng)環(huán)境，保證了制熱效果。

　　二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配水箱

　　輸配系統(tǒng)采用二次系統(tǒng)設(shè)計(jì)，配備緩沖水箱，調(diào)節(jié)負(fù)荷波動，并起到儲能作用。輸配管道全部包裹橡塑保溫材料，避免熱水輸送過程中，與周圍環(huán)境溫差較大，產(chǎn)生熱量損失浪費(fèi)。外層包有鋁皮，起到保護(hù)保溫層、延長壽命的作用。

　　末端分為井口送風(fēng)加熱、辦公采暖、生活熱水三個(gè)部分。

　　為滿足安全生產(chǎn)和良好的勞動條件，井口送風(fēng)部分采用全新風(fēng)組合風(fēng)柜末端，考慮到井下作業(yè)區(qū)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，通風(fēng)方式采用壓入式，通過對進(jìn)風(fēng)井進(jìn)行改進(jìn)，減少進(jìn)風(fēng)阻力，讓所有新風(fēng)都通過一次換熱器，終升溫至15℃~20℃。

　　辦公室采暖部分采用暖氣片形式，安裝方便，且安裝位置靠近人員工作區(qū)，制熱效果好。

　　考慮到業(yè)主還有熱水需求，將主井的送風(fēng)系統(tǒng)和熱水系統(tǒng)設(shè)計(jì)成一個(gè)系統(tǒng)，可在供暖停用期間為礦井職工提供生活熱水。

　　費(fèi)用：改造后年省25萬

　　改造前人工費(fèi)：改造前原使用一臺二噸燃煤鍋爐，供暖期長四個(gè)月，期間需24h專人值守，共指派6個(gè)管理人員，每班2人，三班倒，總共需要支付管理人員工資86400元。

　　改造前能源費(fèi)：鍋爐平均每天用煤3.5噸，采暖時(shí)長120天，共需燃煤費(fèi)用420噸×600元=252000元；每個(gè)供暖季維修、出爐渣、運(yùn)輸儲存等費(fèi)用約30000元；

　　改造前總費(fèi)用：燃煤鍋爐風(fēng)井供熱總費(fèi)用約為：37萬元左右。

　　由于鍋爐屬于壓力容器，有很高安全隱患，還必須要定期巡檢、每年接受相關(guān)部門檢查，會有額外的時(shí)間成本。

　　改造后空氣源熱泵費(fèi)用：使用空氣源熱泵進(jìn)行風(fēng)井冬季供暖，每供暖季主機(jī)運(yùn)行時(shí)間不到1000小時(shí)(供暖初、未期均不啟動)。

　　空氣源運(yùn)行費(fèi)用為：17臺×23.5kw×1000h×0.7元=279650元，運(yùn)行時(shí)設(shè)備自動化運(yùn)行，無需專人時(shí)時(shí)值守，沒有額外管理費(fèi)用。通過改造前后對比，風(fēng)井供暖費(fèi)用每年可節(jié)省10萬元左右。

　　在供暖間歇期，使用空氣源熱泵代替原燃?xì)忮仩t，供應(yīng)礦區(qū)職工所需生活熱水。每年運(yùn)行費(fèi)用大約節(jié)省15萬元費(fèi)用。

　　改造前后綜合對比：改造后每年總節(jié)約使用成本近25萬元。

　　實(shí)際上類似于天泰岳南的企業(yè)不是個(gè)例，相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，山西省2019年全年完成煤改電共20萬戶，計(jì)劃截至2020年10月底前，地市清潔能源改造完成率達(dá)到60%以上。自從山西地區(qū)推行煤改電以來，不少大型國企迫切的尋求一種清潔的替代熱源。

　　煤礦企業(yè)作為能源主導(dǎo)企業(yè)，正是清潔改造的，不能再去使用燃煤鍋爐這樣的高污染、高能耗的熱源。

　　天泰岳南項(xiàng)目上，針對煤礦特種場所應(yīng)用需求特點(diǎn)，終換用空氣源熱泵清潔熱源，來供應(yīng)采暖、新風(fēng)加熱、生活熱水三項(xiàng)需求，為清潔能源改造探索了新的模式。

　　項(xiàng)目選擇低溫制熱能力突出的芬尼克茲北極星超低溫機(jī)組。壓縮機(jī)采用艾默生ZW熱泵專用壓機(jī)，搭配寬間隙波紋開窗翅片和罐形式熱交換器，保證低溫環(huán)境下強(qiáng)勁制熱效果。冷媒填充量、系統(tǒng)壓力均按照低溫制熱工況相應(yīng)優(yōu)化，專為嚴(yán)寒地帶設(shè)計(jì)，低溫下衰減小，-20℃能效COP大于2.1，節(jié)能效果顯著。

　　在煤改電大勢之下，芬尼克茲利用多年改造項(xiàng)目工程經(jīng)驗(yàn)，多次助力大型企業(yè)開展清潔能源改造計(jì)劃，在汾渭平原筑起一道道亮眼的綠色工程。