《热泵市场》杂志
文_蔡秀端
编者按：山西泽州天泰岳南煤业，原使用燃煤锅炉，满足井下通风和办公楼的采暖、生活热水等需求，但是锅炉能耗高、管理难、污染高、有安全隐患、影响厂区环境整洁。后改用空气源热泵替换燃煤锅炉，设计一套系统可满足多种使用需求，系统的利用率得到了最大化。本项目一套系统可满足多项使用需求，主要满足井口送风新风加热，为风柜提供所需热水，同时满足办公室暖气片的热水需求。在非供暖季，系统也不闲置，而是替代燃气锅炉，为员工提供生活热水，系统的利用率得到了最大化。不同末端形式，对于温度、流量的要求均有不同，采用二次换热器匹配末端需求。山西泽州天泰岳南煤业有限公司位于泽州县下村镇大南庄村，井田面积11.6582k㎡，年产量120万吨，是当地知名煤矿企业。项目分为井下通风新风加热以及办公室取暖两部分，矿区设置带式输送机提升的斜井井筒，井口加热送风量3900m³/h，办公室采暖面积200㎡。选择空气源热泵机组，同时满足通风和采暖的制热需求。经详细测算，使用空气源供暖，为保证恶劣天气的使用效果，按照-10℃的新风温度进行设计，总共需热量1000kw。晋城地区冬季寒冷时的极端低温为-15℃左右，但出现时间每年不到20小时。井下通风新风加热选用17台30匹芬尼克兹北极星超低温机组作为加热热源设备，单台制热量为66.6kW，总制热量为1132kW，充分满足使用需求，另外配备一台300kw的电辅助加热器保证极端低温时的使用效果。办公室取暖选用一台PHNIX北极星超低温机组PASHW100S-PS为项目所在地办公用房冬季供暖提供热源；额定制热量为30.5kW，完全可满足200㎡办公场所的供暖需求。热源为17台主机并联连接，不同机组之间互为备用，即使一台出现问题或需要维保，也不影响其余机组正常运行，保证了系统能够连续运行的可靠性。已知该项目为矿井新风加热，井口新风流量为3900m3/s，新风温度最低要求为2℃；设备运行要求按实时环境温度(环境温度低于5℃时设备启动、环境温度高于7℃时设备停止运行)进行启、停工作。热源集中布置于设备平台，平台一侧地势较高，空气流通顺畅，设备运行时有良好的进排风环境，保证了制热效果。输配系统采用二次系统设计，配备缓冲水箱，调节负荷波动，并起到储能作用。输配管道全部包裹橡塑保温材料，避免热水输送过程中，与周围环境温差较大，产生热量损失浪费。最外层包有铝皮，起到保护保温层、延长寿命的作用。末端分为井口送风加热、办公采暖、生活热水三个部分。为满足安全生产和良好的劳动条件，井口送风部分采用全新风组合风柜末端，考虑到井下作业区结构复杂，通风方式采用压入式，通过对进风井进行改进，减少进风阻力，让所有新风都通过一次换热器，最终升温至15℃~20℃。办公室采暖部分采用暖气片形式，安装方便，且安装位置靠近人员工作区，制热效果好。考虑到业主还有热水需求，将主井的送风系统和热水系统设计成一个系统，可在供暖停用期间为矿井职工提供生活热水。改造前人工费：改造前原使用一台二吨燃煤锅炉，供暖期长四个月，期间需24h专人值守，共指派6个管理人员，每班2人，三班倒，总共需要支付管理人员工资86400元。改造前能源费：锅炉平均每天用煤3.5吨，采暖时长120天，共需燃煤费用420吨×600元=252000元；每个供暖季维修、出炉渣、运输储存等费用约30000元；改造前总费用：燃煤锅炉风井供热总费用约为：37万元左右。由于锅炉属于压力容器，有很高安全隐患，还必须要定期巡检、每年接受相关部门检查，会有额外的时间成本。改造后空气源热泵费用：使用空气源热泵进行风井冬季供暖，每供暖季主机运行时间不到1000小时(供暖初、未期均不启动)。空气源运行费用为：17台×23.5kw×1000h×0.7元=279650元，运行时设备自动化运行，无需专人时时值守，没有额外管理费用。通过改造前后对比，风井供暖费用每年可节省10万元左右。在供暖间歇期，使用空气源热泵代替原燃气锅炉，供应矿区职工所需生活热水。每年运行费用大约节省15万元费用。改造前后综合对比：改造后每年总节约使用成本近25万元。实际上类似于天泰岳南的企业不是个例，相关数据显示，山西省2019年全年完成煤改电共20万户，计划截至2020年10月底前，重点地市清洁能源改造完成率达到60%以上。自从山西地区全面推行煤改电以来，不少大型国企迫切的寻求一种清洁高效的替代热源。煤矿企业作为能源主导企业，正是清洁改造的重点，不能再去使用燃煤锅炉这样的高污染、高能耗的热源。天泰岳南项目上，针对煤矿特种场所应用需求特点，最终换用空气源热泵清洁热源，来供应采暖、新风加热、生活热水三项需求，为清洁能源改造探索了新的模式。项目选择低温制热能力突出的芬尼克兹北极星超低温机组。压缩机采用艾默生ZW热泵专用压机，搭配宽间隙波纹开窗翅片和高效罐形式热交换器，保证低温环境下强劲制热效果。冷媒填充量、系统压力均按照低温制热工况相应优化，专为严寒地带设计，低温下衰减小，-20℃能效COP大于2.1，节能效果显著。在煤改电大势之下，芬尼克兹利用多年改造项目工程经验，多次助力大型企业开展清洁能源改造计划，在汾渭平原筑起一道道亮眼的绿色工程。
版权声明：感谢芬尼克兹山西业务经理梁磊接受本微记者采访并提供技术支持!
