关于煤矿采暖改造设计的探索

作者：李小艳，高丽霞

来源：《中小企业管理与科技·上中下旬刊》 2017年第12期

李小艳，高丽霞

（宁夏煤矿设计研究院有限责任公司，银川750000 ）

【摘要】随着环保要求的日益提高，现有煤矿20 吨以下燃煤采暖小锅炉逐步被取缔，随之被更加环保经济的供热方式来替代，论文基于宁煤集团部分煤矿的采暖整改安排，就羊场湾煤矿及枣泉煤矿供热现状进行分析，比选供热方式，利用周边电厂热源实现集中统一供热，达到经济、节能、环保的目的。

【关键词】燃煤采暖锅炉；供热现状；比选供热方式；集中统一供热

【中图分类号】TU832.1+8 【文献标志码】A 【文章编号】1673-1069（2017）12-0156-02

1 引言

神华宁煤集团各煤矿地理位置相对分散，大部分供热方式为独立小型燃煤锅炉供热，不仅供热效率低，而且很难达到环保排放要求，随着新《中华人民共和国环境保护法》、《锅炉大气污染物排放标准》（GB13271—2014）的实施，神华宁煤集团对存在问题的煤矿采暖提出了限期整改要求，对具备拆除条件的20 吨以下燃煤采暖小锅炉实施拆除。

2 热源的选择

2.1 余热利用

矿井日常用水量及洗浴废水量非常大，而且均含有大量热能，如果水量及温度满足要求，可利用水源热泵提取热量用于矿区供暖。按照水温22益，温差10益提取热量，可用余热量可根据如下公式得到：Q=CM驻T（Q———余热量，kW；M———质量流量，m3/h；C———水的比热系数，1.163kW.h/(m3·益)；驻T———换热前、后温度差，益；）

水源热泵机组将矿井水中的热量吸收后，将其传输至水侧换热器，制备热水作为供暖热媒，通过将空调、采暖水系统，送到建筑物中供暖，原理如下图1 所示。

2.2 太阳能

众所周知，太阳能热源是目前最环保节能的热源，利用太阳能供暖需要从所需热负荷量和投资两个方面考虑，一般太阳能可用于满足矿井人员洗浴用热，受设备投资和设备所占用面积的限制，太阳能在供热方面的使用并不常见。

2.3 周边可用热源

周边存在可用电厂热源的，首先考虑使用电厂热源，集中整改敷设蒸汽或热水管路，引电厂可用热源统一供热。电厂热源需要考虑供热方式为蒸汽供热或热水供热，使得改造效果最好，改造投资最低。

神华宁煤集团羊场湾煤矿及枣泉煤矿与新建枣泉电厂距离较近，枣泉电厂距离羊场湾一分区直线距离约为3.8 公里，距离最远的枣泉主工厂约为15 公里，经与电厂协商，枣泉电厂可提供一路热水负荷经羊场湾煤矿直至枣泉煤矿，供以上两个煤矿集中采暖。由于羊场湾煤矿及枣泉煤矿现使用蒸汽和热水混合供暖，管路铺设较为复杂，此次整改需要对部分蒸汽管路进行更换。

根据计算，各煤矿所需供热热负荷如下：

根据计算热负荷，此改造方案设计自枣泉电厂内换热站引出130/70益高温热水输送至羊场湾一分区供热，并在羊场湾一分区外建换热站，将130/70益高温热水换成110/75益热水后供至枣泉五六分区和枣泉主工业广场，并在羊场湾一分区预留羊场湾二分区采暖供热管路接口。管路高点及低点处设置排气和泄水装置，阀门采用耐高温焊接蝶阀，架空管路采用无推力旋转补偿器进行补偿，直埋管路采用波纹补偿器进行补偿。采暖回水总管上设置自动流量调节阀，以便根据室外气温对供热流量进行调节，在换热站供回水管上设置温度计和压力表，便于监测换热站运行情况。

拆除原有锅炉房设备及换热站，新建水—水换热站，将枣泉电厂130/70益高温热水换成85/60益热水，供一分区主工业广场地面建筑、井筒防冻及洗煤厂地面建筑采暖。由于整个供热系统中建筑高度高差太大（最高建筑为40 米），故将整个采暖系统分为高区供暖系统和低区供暖系统，低区供暖系统包括矿井通风供暖。

将原有锅炉房改造为水—水换热站，锅炉房内需新增软化水装置、高低区换热装置、高低区采暖循环泵、高低区定压补水装置、分集水器等。

换热器按高地区分别设置，换热器的选型依据为单台换热负荷必须大于等于所需热负荷的60%，两台或三台并列运行。

矿井空气加热机组的选型主要依据井筒实际通风量，其中井筒防冻室外计算温度tr 设为-25.4益，空气加热温度tr 设为=40益，冷热风混合温度tn 设为=2益，本设计按最大风量设计，井筒防冻总耗热量：Q=CM驻T（Q———耗热量，KW；M———质量流量，m3/h；C———空气的比热系数，1.003kW.h/(m3·益)；驻T———换热前、后温度差，益；）

采暖循环泵总流量按向热用户提供的折算流量的110%选取，流速宜选用1.5m/s 左右。

定压补水泵选型应考虑热水热力网供水管道任何一点的压力不应低于供热介质的汽化压力，并应留有30~50kPa 的富裕压力，补水量设计为4%，软水处理系统必须保证能够满足连续补水需要。

3 采暖管路设计中需要注意的问题

①供暖入口的选择：供暖口的预留要考虑室内供暖系统的合理性，同时兼顾室外管线衔接的合理性，进、会水口的位置尽量靠近热源。于供暖管道的布置要同时考虑土建、设备、安装等专业的可行性，协调各专业共同确定梁柱的位置和大小，在配电及仪表设备间要特别考虑设备的特殊性，杜绝对其他设备仪表产生影响。③楼梯间、地下室等有冻结危险的场所，散热器应由单独的立、支管供热，不得设置调节开关，设计时必须分配出独立的立、支管供此类地方单独使用。④矿井通风及井口房防冻必须使用单独的供热管线，确保此路管线供暖稳定可靠，避免发生因供暖故障导致的生产中断事故。⑤配电室或值班室等特殊房间，注意一般不考虑采暖，管线在此类地方必须绕行，室内管线要求焊接，防止发生泄漏事故，如必须增加采暖设施，则此处管线必须采用焊接，不能安装调节开关。⑥同一房间每组散热器负荷要均匀分配，不得出现单双侧连接方式，与邻室双侧连接时，必须保证两侧热负荷及散热器数量处于同一水平。

此次改造中存在管网的改造变化、高低区的划分、内外环网的划分及换热站板式换热器和各类水泵的选型方面必须充分考虑现场各类参数并结合地势及供暖建筑的分布特点，一切从实际出发，充分了解现场实际管段管径的分布，计算分析是否需要进行更换。

4 采暖整改需遵循的原则

①质量保证：从设备和工程角度出发，按照国家相关标准和特殊行业要求严格控制各项性能指标，使之达到标准并满足使用要求。于运行可靠：采用成熟的先进技术和成套的工程设备，既保证工程项目的先进性，又保证工程项目的运行可靠性。③最大限度地节约基建投资，降低工程成本。④充分考虑节能环保等方面的要求，贯彻以人为本的方针，落实可持续发展方针。⑤加强矿内节能环保系统建设，逐步实现节能减排目标。⑥从管理维护、前期投入及系统实际意义等方面出发，找到经济与技术的最佳结合点。

【参考文献】

【1】陆耀庆《. 实用供热空调设计手册》修编信息[J].暖通空调,2008(01):1.

【2】丛颖,张冰瑶.供热工程能耗分析[J].区域供热,2008(04):55-58.