贵州煤业公司空压机余热回收方案

贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿空压机热能技术方案项目名称：泰丰煤矿空压机热利用（热水）方案二零一五年十二月贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿目录一、项目楷述-------------------------------------------------------------------------2二、余热回收原理及工程综合----------------------------------------------------2三、水量参数-------------------------------------------------------------------------6四、年节能费用---------------------------------------------------------------------7五、常见问答-------------------------------------------------------------------------10六、配置清单-------------------------------------------------------------------------12七、工程案例图片------------------------------------------------------------------------16贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿一.项目概述项目名称：泰丰煤矿项目地址：矿井工作情况：目前，2台110KW的空压机2台（一用一备），每天负载运行时间20小时，空压机每天工作时间有规律平均运行，矿井按每班100人设计，每班用水量为：100人×100L/人=10吨，用水时间≥2小时，煤矿每天洗浴人数为300人。二.余热回收机组工作原理及优越性1.余热回收机组工作原理：螺杆式空气压缩机运行过程中，高温高压的油、气所携带的热量大致相当于空气压缩机功率的1/4，其温度通常在80℃—100℃之间。螺杆式空气压缩机通过其自身的散热系统来给高温高压的油、气降温的过程中，大量的热能就被无端的浪费了。为了充分利用螺杆式空压机所产生的余热,本公司提供的余热利用技术，利用该技术对螺杆式空气压缩机所产生的高温高压的气体进行冷却，不仅可以提高空气压缩机的产气效率，而且可使企业获得生产和生活所需的热水。空压机热能转换机主要采用热交换器，应用热交换器原理，并根据使用现场设计自动化控制系统而制造的。该热交换机是由许多片压制成人字型波纹的标准耐磨钢质和铜质复合材料，再经过真空钎焊而成。相邻板片的纹路方向相反，波纹及脊线彼此相交，从而构成热交换器中的一个复杂的流道单元，让冷热流体流过，充分进行热交换。我们采用的热交换器并非简单和传统的冷热交换形式，采用同程截流式反串使冷热交换效果大增到1.8－2.0倍。空压机热能转换机就贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿是利用空压机高温的机油（80-100℃）作热流体，水作冷流体，它们不断的在热交换器中循环，让水不断吸收机油热量升温，当循环水塔中的水温一次次升到设定值时（45-75℃），就一次次自动泵运到保温水塔，并一次次补给水到循环水塔。这样保温水塔的热水就一次次存储，供客户使用。2.余热回收机组工程的优点：1）．实现热水生产0成本营运，且全天24小时供应热水。空压机在工作时产生大量的余热，被散热器和散热风扇排往空气中白白浪费掉。现在我们将空压机热能转换机将余热回收利用生产热水，解决企业员工生活热水、工业车间热水，为企业节约加热水所用的全部费用。一旦本工程安装投入使用，只要空压机在运行，企业职员就随时可以提取到热水使用，不必定时定量供应。2）．实现空压机散热减负、系统节能。（相当于给空压机制作一个水冷装置）热能转换机对空压机优越的热交换，空压机风冷部分散热风机或散热器（因油温、气温降到设定的条件之下）故自动停用,同时可冷却空压机产生出来的气体，减少了干燥机的工作负荷，从而达到空压机节能、减排、环保、降低磨损、延长寿命、干燥机省电、安全可靠。3）.空压机工作温度的降低，减少了机器的故障，延长了设备的使用寿命，降低了维修保养成本，增大了机油、机油隔、油气分离器更换时限，相应延长更换期限。螺杆空气压缩机的主要费用是运行费用，属于高成本设备，其次是耗材的更换，机油、机油隔、油气分离器。比如一台进口螺杆37KW的空压机保养一次耗材费用是约4700元，使用周期为3000H，耗材费用1.56元/小时。在80－84℃间运行的空压机，耗材的使用同期可延长35%，即4050H，延期后的耗材费用是1.16元/h。空压机在85℃内运行，防止机油乳化、积碳现象降低，二者是严重影响油隔、油气分离器寿命性能的致命因素。如果乳化，碳化颗粒超常将堵塞机油隔、油气分离器，严重影响机器的运行，使内压剧增，电机功率超负荷，机体温度超高，后果是多耗电能，机器烧毁和引发火灾。贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿4）.提高空压机的运行效率，实现空压机的经济运转。安装螺杆空压机余热利用装置的空压机组，可以提高产气量8%，空气动力学家和空压机制造厂家给出厂机组额定的每分钟产气量m3/min是以80℃的温度测量定准的。螺杆空压机的产气量m3/min会随着机组运行温度的升高而降低，当然，空压机的机械效率肯定不会稳定在以80℃标定的产气量上工作。根据实验报告，它的反比程度是：温度每上升1℃，产气量就下降0.5%，温度升高10℃，产气量就降5%。一般风冷散热的空压机都在88—96℃间运行，其降幅都在4—8%，夏天更甚。空压机余热利用装置足可以使空压机温度降8—12℃，为此它的经济效益就更显著了。5）.安全、清洁、方便、环保空压机余热利用装置与其他制热方式相比较，无费用运行，无安全隐患，无一氧化碳、二氧化硫、黑烟和噪音、油污等对环境的污染。一旦安装投入使用，系统较大的企业还可以满足企业职员在冬季使用热水来清洗衣服、被褥。为创建资源节约型环境友好型企业奠定基础。三.空压机余热回收机组的水量参数：按照我公司热能机组的设计，每千瓦空压机主电机运行电功率的额定制热能力在500-600（L/h.kW.℃、通常我们取系数500）之间，即每一千瓦电功率，能让500-600升水在一小时内温升一摄氏度。这样的热能转换的结果相当于输入电功率的50%-75%，根据贵公司设备型号和配置情况，空压机配置的实际换热效率预计为50.9%。因此：以国产机110kW空压机为例，一个小时可以利用的热功率可以按照：P=110(kW)*50.9%=56.0(kW/H)计算。一吨水温升45度需要的热能为：Q=45℃*1000（kg）*1000（卡）=45000（大卡）；换算成电功率即：P=45000(大卡)/860(大卡/kW)=52.4(kw)。贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿那么110kW空压机负载运行一个小时，可以产生45度温升的热水：M1=110(kW)*50.9%*860/45000(大卡)=1.07（吨热水/小时）或者按照换热器的置热能力计算：M2=110(kW)*500（L/h.kW.℃）/45℃=1.22（吨热水/小时）以上对比二者计算结果基本一致。为了方便对比，我们采用热功当量计算法，贵公司空压机所配热回收设备额定配置按当前加载时间运行产水能力(以第一项空压机配置为例):温度从15→60℃，油回收功率=总功率×50.9%。注:以下表参数在空压面负载率在85％测得。序号匹数功率回收功率最大(气)水流量(HP)(KW)(KW)(m3/h)1150110561.2根据以上参数计算:贵煤矿的空压机每天运行20个小时，负载率在80%以上，1.2吨/时×20=24吨/天，热水温度在60°左右。四.110KW空压机余热利用热水工程节约费用本工程安装运行后，按照空压机平均每天开机20小时，电费按照高峰低谷用电平均单价每度0.55元计算。所需用电以及节省用电用气如下：1）针对产气量节省费用情况：根据实验报告，空压机温度每上升1℃，产气量就下降0.5%，温度升高10℃，产气量就降5%。一般风冷散热的空压机都在88—96℃间运行，其降幅都在4—8%，贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿夏天更甚。空压机余热利用装置足可以使空压机温度降8—12℃，为此它的经济效益就更显著了。下表体现8.0kg/cm2工作压力下，80→90℃日产气经济性能比较：空压机不同温度下的产气率与经济效益空压机功率KW/HP80℃产气m³/min90℃产气m³/min±m³/H±m³/20HKWH/天0.55元/KWH电费（元）/天22/303.4/3.2310.2204.021.611.930/405.2/4.9415.6312.030.016.537/506.0/5.718.0360.037.020.445/607.75/7.3524.0480.046.425.555/7510.0/9.530.0600.055.030.375/10012.0/11.436.0720.075.041.3110/15021.0/15.063.01260.0110.060.5按照以上数据该110KW/150HP的空压机,在90℃温度中运行20小时就约少产气1260.00m³，产出1260.00m³8.0KG/cm2高压气体需110KW/150HP机组1.0小时才能完成，需要110度的用电量，按0.55元/KWH，那么每天多耗电费约60.5元，即一个月1876元，一年18150元。空压机换热器可以使空压机运行温度在80—84℃间运行。2）针对风机每天省电及费用：（本工程安装运行后，空压机自带风冷系统基本可停止运行）空压机风机（抽风机）：110kw空压机标配3.8kw左右的风机即3.8kwⅹ20h=76度日费用：76度ⅹ0.55元/度=41.8元年合计费用：41.8元ⅹ300天=12540.00元针对风机而言，每年可直接节省电费12540.00元3）针对保养节省费用：贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿一台进口螺杆110KW的空压机保养一次耗材费用是约4700元，使用周期为3000小时，耗材费用1.56元/小时。在80－84℃间运行的空压机，耗材的使用同期可延长35%，即4050小时，延期后的耗材费用是1.16元/小时。110kw空压机平均每天使用20小时，一年使用时间即为6000.小时即每年可为空压机节省保养费用6000小时ⅹ（1.56元-1.16元）=2400.00元4)本工程设备生产60°热水年节约的费用为：（不含人工费，进出渣费等）300天×20小时×1.2吨/小时=7200吨60°热水7200吨60°热水需要的热量为：7200吨×45000千卡=32400万千卡装换成吨煤为：32400万千卡÷4000千卡/千克=81000千克=81吨按坑口价400元/吨计：81吨×400元/吨=32400.00元按“燃烧普煤”制热方式计算费用为3.24万元/年,对比实际节能费用3.24万元/年；5）本工程设备需用电费为：循环泵：0.4kwⅹ24h=10度控制系统5W，可忽略不计费用：10度ⅹ0.55元/度=5.5元年合计费用：5.50元ⅹ300天=1650.00元综上所述，本工程安装运行后，可为贵煤矿节省：一台110KW的空压机每年仅电费，保养费就节约为：18150.00元+12540.00元+2400.00元+32400.00-1650.00元=63840.00元5）常见制热方式对比，经济效益对比贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿贵州祥泰投资有限公司习水县泰丰煤矿项目制热方式优势劣势1电热水器投资成本低，速度快，适用短期简单使用。费用很高，极不节能。水电不分离从而增加安全隐患。2燃油或燃气锅炉投资成本不高，速度快，持续费用