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水源热泵技术在云驾岭煤矿集中供热及中央空调中的实际应用

减小字体 增大字体 作者:张永新    来源:本站整理  发布时间:2010-10-17 11:28:55

摘要:本文主要介绍冀中能源邯郸矿业集团云驾岭煤矿利用水源热泵技术,以云宁矸石热电电厂循环冷却水和该矿矿井水为热(冷)源,通过高温热泵机组和普通低温热泵机组优化组合,实施该矿集中供热系统改造和中央空调工程以及项目实施过程中的技术创新和项目实施后的节能减排效果等。
  关键词:水源热泵 优化组合 技术创新 节能减排
  
  0 引言
  水(地)源热泵系统作为一项高效、节能,有利于环境保护和资源可持续发展的新型空调冷、热源技术,经过近几年来的实践应用和创新发展,技术已日臻成熟。它以可再生能源——浅层低温地能(包括地表土壤、浅层地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能等蕴藏的低品位热能)为热(冷)源,通过热泵系统(输入少量的高品位能源——电能),实现低品位热能向高品位热能转化;冬季将低温地能中的低品位热能进行提升,向建筑物供暖,夏季将室内的热量释放到低温地能中去,向建筑物供冷,还可以常年提供卫生热水等,其能效比可以达到3.5或更高;具有较使用常规能源节能、环保、资源再利用、清洁安全、性能稳定、运行灵活等优势,发展前景十分广阔。
  煤矿工业广场地面建筑(办公楼、生产系统、职工宿舍、食堂等)的供暖、井筒防冻及职工浴室洗澡热水需要消耗大量的热能,传统做法是通过燃煤锅炉提供热源以满足上述要求。这样,不仅消耗大量煤炭,而且煤炭燃烧时排放大量污染物还会造成环境污染。
  煤矿生产过程中,往往有大量的矿井涌水从井底水仓不断地排到地面,矿井排水水温一年四季变化不大,一般在18~20℃左右,其中蕴含大量的低温热能;另外许多煤矿建设了各类坑口电厂(燃煤坑口电厂,煤矸石、煤泥等各类资源综合利用电厂),多采用凝汽式或抽凝式机汽轮机组,凝汽器冷却循环水温度一般在20~40℃之间,且水量很大,内中蕴含的大量低温热能,往往通过冷却塔冷却,直接散失到大气中去,很少得到再次利用。
  利用水源热泵技术将上述以前不能利用的低品位低温热能加以回收,转化为高品位的高温热能,用于煤矿工业广场地面建筑采暖、中央空调、井筒防冻及加热职工浴室洗澡热水,实现煤矿不燃煤,取消燃煤锅炉,减少环境污染,实现污染物零排放,符合国家节能减排政策,具有良好的应用前景。
  1 工程概况
  云驾岭煤矿利用水源热泵技术实施该矿集中供热系统改造及中央空调工程于2009年7月中旬开工,2009年11月底投运,截至目前,系统运行稳定,供热效果良好,节能减排效果显著。
  1.1 项目供热范围及热负荷
  1.1.1 工业广场地面建筑,总采暖建筑面积60000m2,其中38000m2为普通暖气片采暖,22000m2为风机盘管中央空调系统。冬季供热负荷为3.6MW左右,夏季冷负荷为2.53MW左右。
  1.1.2 矿井井筒保温供热,其中副井进风为6000m3/min,主井进风为1000m3/min。总供热负荷为2.8MW左右。
  1.1.3 职工浴室洗浴热水加热供热,加热水量为200m3/班,每天3班。加热负荷为1.56MW~2.03MW(按每班加热4小时计)。
  1.2 项目实施方案 该项目以邯矿集团云宁矸石热电厂(与该矿仅一墙之隔,装备两台50MW抽凝式汽轮发电机组)循环冷却水和该矿丰富的矿井排水(400~600m3/h)为热泵系统热(冷)源水,结合该矿供热现状,采用高温热泵机组和普通低温热泵机组优化组合,配以PLC智能控制系统,回收电厂冷却水和矿井排水中蕴含的低品位热能,为云驾岭煤矿工业广场地面建筑冬季供暖(夏季制冷)、井筒防冻及提供洗浴热水。
  项目设计选用了四套YSSR1200B/2型涡旋式高温水源热泵机组(制热功率1204KW,出水温度70~75℃)和六套HE640型涡旋式常规低温水源热泵机组(制热功率652KW,制冷功率580KW,出水温度60℃左右)。高温机组有两套用于普通暖气供热(系统末端为普通暖气片),另两套用于职工洗浴热水加热(循环加热),极端情况下浴水加热机组可以临时切换到普通暖气供热系统,以增加暖气系统供热能力;六套低温热泵机组用于中央空调系统和井口防冻供热系统,中央空调系统末端采用风机盘管,井口防冻供热末端采用低温热水型空气加热器。
  冬季供热以云宁电厂循环冷却水为水源热泵热源水。循环冷却水从凝汽器出口接出,由管道泵加压后,经过全自动过滤器先进入高温水源热泵机组,经高温热泵机组取热后再进入低温热泵机组,经低温热泵机组二次取热后进入冷却塔。该方案可以大温差(8~15℃)提取电厂冷却水中的低品位热能,减少冷却水流量,降低运行电耗。
  夏季空调以矿井排水为水源热泵机组提供冷源,以空调机组的矿井回水作为洗浴水加热机组的热源水。矿井水经过旋流除砂器和全自动过滤器后先进入空调用水源热泵机组,由空调机组排出后再进入洗浴水加热机组,提取热量后排至矿井水储水池,作为云宁电厂工业水补充水。该方案利用洗浴水加热机组回收空调机组冷凝热,减少矿井水温升,利于矿井水再利用。
  过渡季节只有洗浴热水加热机组运行,以云宁电厂循环冷却水为水源热泵热源水。循环冷却水经洗浴水加热高温热泵机组取热后直接进入冷却塔。
  1.3 项目技术创新之处
  1.3.1 采用了电厂冷却水、矿井水双水源热泵系统。提出了高温热泵机

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