关于煤矿住宅区供暖改造的相关研究

（晋能控股煤业集团永定庄煤业有限责任公司水暖区 山西 037003）

1.煤矿住宅区供暖改造的必要性

本文主要以某煤矿住宅区为例，探究其供暖方面主要存在的问题，进而提出大多数煤矿住宅区供暖所存在的问题。该煤矿成立于1962年，煤矿住宅区供暖是从1984年开始的，如今已达三十七年之久，其跟随煤矿不断的改变，供暖从最开始的50000m2慢慢变成了600000m2。该煤矿住宅区在最开始的时候只给几栋低层楼房供暖，其他的还都是平房，供暖设备为区域锅炉房，还没有统一的供暖管网，设计和布局都没有完善和优化，而且供暖管网非常的陈旧，管道已发生极为严重的腐蚀情况，经常发生堵塞、漏水等问题，同时受热还非常的不均匀，离着较近的用户因为热水流的比较快，所以暖气非常的热，而离着较远的用户因为管道阻力大、管道长，热水流的比较慢，所以暖气根本不热，这样就造成了水力失调，从而引发了热力失调现象，那些暖气不热的用户必须每天通过释放大量的水才能让暖气变热，而每天需要释放的水量高达500m3，这不仅会浪费大量的水资源，而且还会使供暖效果越来越差。

另外，由于供暖设备都非常的陈旧，所以使得热效率很低，虽然人们对外网管道采取了保温措施，借助岩棉以及油毛毡进行保温，但是保温的效率极低，根本起不到良好的效果，不仅浪费了大量的水资源，而且还浪费了大量的热能及电能。并且由于供暖的暖气费用都是按照住宅使用面积进行收费的，那些暖气较热的用户根本不会去调节暖气的阀门，这样就造成了大量的热能流失。这些问题均给煤矿住宅区供暖方面带来了严重的影响，使其无法正常运转，因此为解决上述各种问题，我国在二十世纪的九十年代便对煤矿住宅区的供暖方面展开了改造，尤其是改变了供暖的方式以及管网系统等等，将煤矿住宅区供暖方式从蒸汽变成了热水，并重新规划了住宅区，使用配套的设置换热站，以运用二次水展开供暖，同时引用了许多新的设备和新的工艺，现阶段此煤矿住宅区供暖系统已改造完毕，不仅取得了很大的成效，而且给用户生活带来了极大的舒适性，各个煤矿住宅区均可用于供暖改造。

2.煤矿住宅区供暖改造的主要问题

最初该煤矿电厂供汽具体情况如下：蒸汽的压力是0.4MPa、蒸汽的温度是142℃。其热水锅炉的供暖热水温度最大就是95℃，如果对其进行汽暖变水暖的改造，就必须重新铺设管网，这就会严重增大投资成本，而且有些管道的管径还不满足实际要求，如果不进行更换，不仅会引发循环流量、系统压差以及水力平衡等问题，而且还会使供暖质量严重下降。目前最大的问题就是较远的用户水量流速低、压差小，发生此现象以后，较远的用户就会对供暖产生意见，从而非常的不满意，所以就必须增大水的循环流量，以大流量、小温差的形式展开运转。通常流量和水泵功率是以三次方的形式存在的，所以要想使循环水量增大一倍，就必须将水泵功率增大两倍，并为非经济的运行状态。为此，文本就展开了理论计算，现阶段此煤矿住宅区共有二十栋住宅楼，每栋住宅楼都有五个单元、六层，均为一梯两户，并且每户的住宅面积都是80m2。在此分别计算出了蒸汽供暖的管径和热水供暖的管径，详见表1所示。

表1 蒸汽供暖管径和热水供暖管径蒸汽供暖管径计算表

表2 热水供暖管径计算表

通过对蒸汽供暖管径以及热水供暖管径的详细比较能够看出，它们在管径选取上具有极大的不同，这便是汽暖变成水暖以后原先管网无法直接运用的主要原因，不过在改造的过程当中，也要综合考虑投资成本情况，首先应对煤矿住宅区的供暖管段逐段的展开计算，然后和现场敷设的管段管径展开比较，详细判断出大概需要更换多少管段，综合实施权衡和取舍。不过此种计算方法会因为缺少真实、可靠和准确的数据而没有保障性，甚至经常发生的现象是当管网经历了许多个供暖时期以后，根据用户所提供的反馈结果，再对其实施进一步的改造，此时的设计人员就应当结合以往取暖时期的数据再对其展开重新的计算和研究，如此就可使计算结果变得准确、可靠。

3.问题产生的主要原因

该煤矿的换热站是由两台板式换热器组成的，每台板式换热器的供暖面积均为55000m2；水泵共设置了三台，其中使用的有两台，另外一台为备用，每台水泵的流量都是300m3/t，扬程为40m；热网的供水温度是83℃/71℃，供水压力是0.63MPa/0.38MPa，供热面积是87000m2。在供暖过程中，其实际状态为：最远处的暖气温度非常低，通过测量可知其温度仅为12℃；近处的暖气温度很高，由于收费标准是依据面积展开的，所以基本所有的用户都不会关闭暖气，只是通过开窗户进行散热，这样热损失就会非常大，由此必须对该种情况进行改善，虽然最开始选用的换板以及水泵都是可行的，但测试发现热网的供水温度差仅为12℃，由此就可判断出该水泵的运行经济效果不佳，造成该现象的主要原因就是由于大流量、小温差而使温差显著减少了。

随后在确定管网最远处以后，结合供水压差，又计算出了各个管段的比摩阻，该管网的补偿器采用的是波纹补偿器，其网管的局部阻力和沿程阻力之比是0.4；该住宅区供暖管段不佳的长度就是1634m，参照经济比摩阻的范围60-120Pa/m可知该住宅区已严重超标。然后又对管段进行编号，详细的计算出了该煤矿住宅区管网的管径校核情况，结果发现大多数的管段实际比摩阻较大，水力严重失衡。

因此，本文就对其展开了优化和改造，首先更换了管径和计算不符合的管段，并在最远处的管段安装了压力表与温度计，然后在各个管段上安装了自力式流量控制阀，该阀门主要是用于分配系统流量的，不仅能够显著降低操作过程中管网的平衡工作量，而且还能确保水泵稳定的运行，同时还能把近处的流量合理的分配给远处的用户，效果非常显著，经过改造以后，可知该煤矿住宅区的供暖效果非常良好，已有效解决了温度受热不均匀的情况，经测试发现远处的用户稳定可达到14-16℃，很大程度的满足了用户的基本需求。不过改造之后仍有一些问题尚为解决，特别是热媒流过供暖单体的水量和设计不符的问题，还需要进一步的改造。

另外，还有一个普遍现象就是很多煤矿住宅区的卫生间和客厅未安装散热器，如果对卫生间和客厅增设散热器，就会显著增大热负荷，进而使管网无法达到供暖标准，所以需要根据之前的办法，再进一步的计算和校核。

4.供暖模式的改造

如今由于供暖设备的不断发展和进步，使得传统供暖模式已逐渐落后，许多新的供暖模式不断出现，水源热泵技术就是其中之一，其不仅具有环保效果，而且还具有节能降耗的优点，所以现阶段被大量使用，经过研究发现其制冷系数COP为3.5；节能效率超过了30%，可见此技术的效果非常良好，给煤矿住宅区供暖模式改造带来了很大的帮助。如果换掉煤矿住宅区的热交换站，再安装WPS420.2B型的单螺杆水源热泵机组以后，并将住宅区内全都换成风机盘管，则煤矿住宅区就能实现夏季供冷、冬季供暖的效果，夏季与冬季的能源均来自矿井，其水源的水温始终为18℃，充分达到了水源热泵机组的规定，经过实际应用发现该煤矿住宅区的制冷、制热效果均非常好。

另外，如果对煤矿电厂安装有凝汽式的汽轮机，则能够有效避免热源浪费，因为原冷却采用的是冷却汽轮机循环水冷却，就使得热量显著流失，造成了很大的浪费，所以为防止热量流失，就取消了热交换站，采用冷凝机组真空运行的模式，将冷凝器当作热网的回水加热器，在使用D500管道和住宅区的供暖管网实施并网，用循环水给住宅区进行供暖，在供暖期间，水温可达70℃，再结合汽轮机冷却水供暖模式，就能有效提升热能使用率，进而显著增强供暖质量。

5.总结

在对煤矿住宅区供暖进行改造的时候，应当根据实际情况对换热站的中板式换热器、水泵、管段管径等全面了解。同时设计好供暖热网，在改造时还需详细的计算，同时还要考虑环境保护的方面。