井口送風(fēng)+采暖+熱水！代替煤和燃氣，1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個功能

　　本項目一套系統(tǒng)可滿足多項使用需求，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，而是替代燃氣鍋爐，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。

　　制熱負荷計算與選型

　　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?shù)刂旱V企業(yè)。

　　項目分為井下通風(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㎡。選擇空氣源熱泵機組，同時滿足通風(fēng)和采暖的制熱需求。

　　經(jīng)詳細測算，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)溫度進行設(shè)計，總共需熱量1000kw。晉城地區(qū)冬季寒冷時的極端低溫為-15℃左右，但出現(xiàn)時間每年不到20小時。

　　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的使用效果。

　　辦公室取暖選用一臺PHNIX北極星超低溫機組PASHW100S-PS為項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臺主機并聯(lián)安裝

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

　　已知該項目為礦井新風(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)備運行要求按實時環(huán)境溫度(環(huán)境溫度低于5℃時設(shè)備啟動、環(huán)境溫度高于7℃時設(shè)備停止運行)進行啟、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)備運行時有良好的進排風(fēng)環(huán)境，保證了制熱效果。

　　二次系統(tǒng)設(shè)計，配水箱

　　輸配系統(tǒng)采用二次系統(tǒng)設(shè)計，配備緩沖水箱，調(diào)節(jié)負荷波動，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。外層包有鋁皮，起到保護保溫層、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，通過對進風(fēng)井進行改進，減少進風(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)計成一個系統(tǒng)，可在供暖停用期間為礦井職工提供生活熱水。

　　費用：改造后年省25萬

　　改造前人工費：改造前原使用一臺二噸燃煤鍋爐，供暖期長四個月，期間需24h專人值守，共指派6個管理人員，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：鍋爐平均每天用煤3.5噸，采暖時長120天，共需燃煤費用420噸×600元=252000元；每個供暖季維修、出爐渣、運輸儲存等費用約30000元；

　　改造前總費用：燃煤鍋爐風(fēng)井供熱總費用約為：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，會有額外的時間成本。

　　改造后空氣源熱泵費用：使用空氣源熱泵進行風(fēng)井冬季供暖，每供暖季主機運行時間不到1000小時(供暖初、未期均不啟動)。

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

　　在供暖間歇期，使用空氣源熱泵代替原燃氣鍋爐，供應(yīng)礦區(qū)職工所需生活熱水。每年運行費用大約節(jié)省15萬元費用。

　　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。

　　實際上類似于天泰岳南的企業(yè)不是個例，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，計劃截至2020年10月底前，地市清潔能源改造完成率達到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。

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

　　項目選擇低溫制熱能力突出的芬尼克茲北極星超低溫機組。壓縮機采用艾默生ZW熱泵專用壓機，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，專為嚴寒地帶設(shè)計，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目工程經(jīng)驗，多次助力大型企業(yè)開展清潔能源改造計劃，在汾渭平原筑起一道道亮眼的綠色工程。