电厂余热供热制冷的应用——以淮南矿业集团新庄孜矿电厂为例

李 跃

(淮南矿业集团公司新庄孜矿， 安徽淮南232072)

电厂余热供热制冷的应用
——以淮南矿业集团新庄孜矿电厂为例

李 跃

(淮南矿业集团公司新庄孜矿， 安徽淮南232072)

新庄孜矿对利用电厂余热进行了探索、研究，通过利用电厂余热淘汰了原有9台4吨锅炉，避免了拟建的3台6吨锅炉。利用电厂余热具有减少运行人员，减少煤炭消耗，减少烟尘、SO2及氮氧化物排放的优点。也保证了冬季用汽高峰供热。

电厂余热; 实施及应用; 经济及环境效益分析

新庄孜矿是淮南矿业集团首个利用电厂余热进行制冷供热的矿井，近几年来制冷供热系统运行安全正常，产生了较好的经济及环保效益。在利用过程中，我们进行了探索、研究。

1 改造前矿供热及电厂慨况

新庄孜矿当时有2个锅炉房，即一号井锅炉房和八号井锅炉房。一号井锅炉房有5台4吨快装蒸汽锅炉，八号井锅炉房有4台4吨快装蒸汽锅炉，新淮工广拟建锅炉房将安装3台6吨快装蒸汽锅炉。一号井锅炉房负责向老工广小班、招待、女浴池等供洗浴用汽，向行政楼、政工楼、经营楼、一通三防楼、采掘楼等供采暖用气；八号井锅炉房负责向机运楼、新福利楼、井口房等供采暖用汽，向新福利楼供洗浴用汽，向新八号井井筒防冻供汽；新淮工广拟建锅炉房负责向新工广各建筑物供采暖、洗浴、井筒防冻、制冷用汽。由于矿原锅炉少，每到冬季用汽高峰，只能保证浴池、井筒及个别办公楼供热，导致职工意见大。

新庄孜自备电厂安装6台蒸发量为75T/h循环流化床锅炉，负责向3台25 MW汽轮机供汽。考虑到汽轮机安全运行，电厂蒸汽是过热蒸汽，对矿供汽是汽压为0.4 MPa、汽温为300°C部分做过功的过热蒸汽。

洗浴常年供汽，在气温变化不大情况下，我矿采暖期从当年11月中旬至次年3月底，当气温低于2°C时，供井筒防冻用汽。

2 热冷负荷及耗汽量计算

办公场所室内采暖温度按18°C计算，浴室室内采暖温度按26°C计算。浴池及淋浴水温按40°C计算，加热时间按2小时计算。老工广建筑为砖混结构，新淮工广建筑为框架结构，采暖热负荷按单位体积热指标概算法计算，集中空调冷负荷按建筑面积指标概算法计算。经计算总热负荷为20 578.264 kw，详见表1。计算总冷负荷为1 137.72 kw,详见表2。参照同类型工程，干管及支管热损失按18 %计算，蒸汽耗量计算：

G=3.6Q/I1-I2

其中G为蒸汽耗量(kg/h);Q为耗热量(w);I1为300°C、0.4 MPa过热蒸汽的焓(KJ/Kg);I2为0.02 MPa 饱和蒸汽压力下冷凝水焓(KJ/Kg)。

热负荷考虑网损折算成300°C、0.4 MPa过热蒸汽的最大耗汽量为27 t/h，冷负荷考虑网损折算成300°C、0.4 MPa过热蒸汽为1t/h.经计算电厂锅炉房分气缸至老工广选用Dn250管径、至八号井选用Dn150管径、至新淮工广中央空调机房选用Dn250管径。

3 实施及应用

钢管在温度升高较大的情况下强度有下降现象，但在400°C以下可采用20#钢的无缝钢管。电厂锅炉房至老工广供热管选用Φ273*8无缝钢管，管长970 m,材质为20#钢，架空敷设，供热管道沿线有国铁、矿井600 mm轨道、输煤栈桥，且之间相距很近，给管道安装带来较大困难，因供热管道有热胀冷缩现象，所以不能布置在输煤栈桥上，以免推倒输煤栈桥。考虑到推力大，设计时采用较矮的固定管墩，以减少推力矩。因电厂蒸汽温度高达300°C，膨胀量经计算达3 mm/m,选用补偿量150 mm波纹补偿器，间距50m布置1个。蒸汽易泄露，且过热蒸汽泄露不易察觉，一旦泄露，可带来严重灾难，采用以下措施避免泄露，○1管道全线采用焊接且要无损探伤，只在阀门处采用盘接，○2采用截止阀，且截止阀密封材料可耐400°C高温，○3采用较高压力等级截止阀及法兰盘。蒸汽温度高，为降低热损失，保温材料选用100mm厚岩棉。电厂锅炉房至综采库段利用桥架架空敷设，采用Φ273*8无缝钢管，材质为20#钢，管长650 m,间距70 m设1个无推力旋转补偿器。为了美观，综采库至新淮工广段采用Φ273*8蒸汽直埋管沿场前道路边埋地敷设，埋深1.5 m，管长1 250 m，间距50 m设1波纹补偿器，间距150 m设2根Dn50排潮管。电厂锅炉房至八号井采用Φ159*6无缝钢管，材质为20#钢，管长170 m,架空敷设，间距70 m设1个无推力旋转式补偿器。

表1 工广采暖洗浴井筒防冻热负荷计算表

表2 新淮工广集中空调冷负荷计算表

供热管道末端蒸汽压力温度有所降低，原供热系统末端管材为焊管，可以继续使用，没有改造，原供热系统散热器为M132、四柱813及钢制柱式散热器，耐压和温度都满足使用，没有更换。对室内人员易触及处的原有管道，用保温材料包扎，以免人员烫伤。为循环利用，在新淮工广热交换站设置1台20 t钢制水箱收集冷凝水，用2台1.1 kw热水管道泵把冷凝水泵到补水箱作空调补水用。在八号井新福利楼处收集烘干房散热器冷凝水用以井上下蓄电池电机车补蒸馏水。

因考虑到以后拟建区队办公楼、综合办公楼、水上餐厅等建筑物的空调需要，中央空调选用2台1 277 KW制冷量的蒸汽溴化锂制冷机组并同时使用，单台机组最大耗汽量为1.4 t/h。夏季空调制冷使用蒸汽型溴化锂制冷机组，冬季空调采暖使用汽水板式换热器。

4 实施总结

利用电厂余热，彻底解决了新庄孜矿冬季供热紧张问题。电厂汽温高，运行及维护期间要注意安全，避免烫伤。开停阀门要缓慢，以免热涨冷缩剧烈损坏供热管道。

通过与波纹补偿器使用比较，无推力旋转补偿器具有推力小、补偿量大及使用寿命长的特点。如煤粉等可燃物应距供热管道达安全距离，以免引燃可燃物。外包的保温材料及防潮层必须用不燃性材料。冬季热负荷高峰期与夏季热负荷低峰期相差较大，夏季分气缸处压力达0.4 MPa,冬季有时达不到02 MPa,新庄孜矿在冬季用汽高峰期合理调度，把各浴池打汽时间错开，以避峰用汽。

电厂锅炉用水经过除氧，除铁，除盐的，达纯净水标准，回收冷凝水具有一定的经济效益。在新淮工广中央空调机房设置了一套冷凝水回收装置，用于代替自来水作为冷却用水，既节约了自来水，也降低了冷却系统结垢现象， 下一步可以敷设管道把多余冷凝水输送至压风机房及瓦斯泵站冷却水池。老工及八号井建筑物为蒸汽采暖系统，可以在较大的建筑物设置冷凝水收集系统，把收集的冷凝水用泵输回电厂，以降低用汽成本。如果下一步把浴池直接用汽加热水改为汽水换热器间接加热水，可以回收大量冷凝水，将产生更大经济利益。

5 经济及环保效益分析

淘汰了一号井及八号井锅炉房的9台4吨快装蒸汽锅炉，取消了拟建的新淮工广锅炉房3台6吨快装蒸汽锅炉，节约了拟建锅炉房投资764万元，原有120人的锅炉队撤消，人员并入矿灯房及污水处理厂，每年可节约工资约600万元，节约原锅炉房电耗约140万度。

蒸汽溴化锂制冷每台机组耗汽量为1.4 t/h，如使用电机压缩制冷机组，按能效比1∶32计算，主机需399.1 kw,蒸汽按150 元/t、电费按0.75/kwh计算，每小时节约资金89.3元/台，维修费也低于电机压缩冷水机组。

矿原锅炉房无除硫设施，使用的是旋风除尘器，除尘效率只有80 %，电厂使用的是循环流化床锅炉，脱硫效果达85～90 %，氮氧化合物排放浓度较低，除尘效率高达99.6 %，另外电厂锅炉燃烧效率高达95～99 %，原4吨快装蒸汽锅炉燃烧效率只有80 %左右。据环保部门保守测算，每年可减少约1 500吨煤炭消耗，可减少43.3吨烟尘、102.25吨SO2及24.92吨氮氧化合物排放。因此利用电厂余热可产生显著的经济及环保效益。

[1] 陆耀庆.供暖通风设计手册[M].北京:中国建筑工业出版社，1987.

[2] 杨东.供热工程[M].北京:中国水电水利出版社，2016.

[3] 陈理.流体力学及热工基础[M].北京:清华大学出版社，2011.

2017-03-12

李跃(1967-)，男，安徽怀远人，工程师，研究方向为矿井辅助运输的操车系统，电话：13855472249。

TM621

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1671-4733(2017)03-001-03