摘 要：濟(jì)寧二號(hào)煤礦井下開(kāi)采深度達(dá)到-1000m，地溫一般大于37℃處于一級(jí)高溫區(qū)，為有效解決夏季高溫?zé)岷?，設(shè)計(jì)采取全風(fēng)量降溫技術(shù)治理礦井熱害，選用水源熱泵機(jī)組制備低溫冷凍水通過(guò)管道輸送到設(shè)置在主副井口的空氣換熱站，實(shí)現(xiàn)夏季對(duì)主副井進(jìn)行降溫；冬季利用礦井水+蒸汽作為熱源，由熱泵機(jī)組制備熱水通過(guò)管道將輸送到設(shè)置的井口空氣換熱站，對(duì)主副井口供熱。熱害治理與余熱利用改造項(xiàng)目有效解決了夏季高溫?zé)岷岸揪卜纼鰞纱髥?wèn)題。

關(guān)鍵詞：制冷；制熱；離心式熱泵機(jī)組；螺桿式熱泵機(jī)組；板式換熱器

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.11.062

0 引言

濟(jì)寧二號(hào)煤礦是一座年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為400萬(wàn)噸的大型現(xiàn)代化煤礦，采用立井多水平開(kāi)拓，第一水平-555m，第二水平-740m，開(kāi)采深度-450m～-1000m。根據(jù)勘探地質(zhì)報(bào)告，-650～ -900m之間等高線之間，溫度一般高于31℃、小于37℃，為一級(jí)高溫區(qū)；-900m等高線以深地溫一般大于37℃，屬于二級(jí)高溫區(qū)。設(shè)計(jì)采取全風(fēng)量降溫技術(shù)治理礦井熱害，利用礦井水+蒸汽作為熱源，選用水源熱泵機(jī)組實(shí)現(xiàn)夏季對(duì)進(jìn)入主副井口的風(fēng)流進(jìn)行降溫，冬季對(duì)主副井口供熱。

1 項(xiàng)目采用的技術(shù)原理

制冷負(fù)荷：副井口進(jìn)風(fēng)量18400m3/min，全部進(jìn)行處理，所需的冷負(fù)荷為11876 kW，更衣室空調(diào)冷負(fù)荷2400 kW，總冷負(fù)荷14276 kW。制熱負(fù)荷：主副井口防凍熱負(fù)荷為6343kW，更衣室空調(diào)熱負(fù)荷2400 kW，總熱負(fù)荷為8743 kW。該系統(tǒng)由3臺(tái)離心式熱泵機(jī)組、2臺(tái)螺桿式熱泵機(jī)組、2臺(tái)板式換熱器、7臺(tái)冷卻水泵、7臺(tái)冷凍水泵、1套水處理系統(tǒng)，2個(gè)冷卻塔，20臺(tái)冷卻塔風(fēng)機(jī)，供配電及自控系統(tǒng)等組成。選用3臺(tái)離心式水源熱泵機(jī)組，單臺(tái)熱泵機(jī)組的制冷量為4000 kW/臺(tái)；配置2臺(tái)螺桿式水源熱泵機(jī)組，單臺(tái)機(jī)組的制冷量為1204 kW/臺(tái)，總制冷量14408 kW。集中控制系統(tǒng)采用modbus協(xié)議納入礦井監(jiān)控系統(tǒng)，操作室內(nèi)監(jiān)控上位機(jī)對(duì)能源站系統(tǒng)運(yùn)行情況實(shí)時(shí)監(jiān)控。

2 關(guān)鍵技術(shù)及創(chuàng)造點(diǎn)

夏季，由冷水機(jī)組制備5-7℃低溫冷凍水，通過(guò)管道將低溫冷媒水輸送到設(shè)置在主副井口的空氣換熱站，將進(jìn)入礦井的空氣實(shí)現(xiàn)降溫除濕后再送入井下，最終達(dá)到降溫目的。冬季，利用礦井復(fù)用水加電廠蒸汽作為熱源，由熱泵機(jī)組制備45℃及以上的熱水，通過(guò)管道將冷媒水輸送到設(shè)置的井口空氣換熱站，將進(jìn)入礦井的空氣加熱到2℃以上，滿足井筒防凍要求。夏季工藝流程：來(lái)自主副井的低溫水回收→蒸發(fā)器→低溫冷媒去往主副井，冷卻水來(lái)自冷卻塔→冷凝器→高溫冷媒水去往冷卻塔，冬季工藝流程：水水板換高溫冷媒水→蒸發(fā)器→低溫冷媒水去往水水板換，來(lái)自主副井高溫水回收→冷凝器→高溫冷媒水去往主副井， 蒸汽板換二次出口→用戶→冷凍泵吸水→冷凍泵出水→蒸汽板換二次側(cè)進(jìn)口，蒸汽→蒸汽-水板換→蒸汽冷凝水→純水箱。所有系統(tǒng)需要不斷地補(bǔ)水才能維持系統(tǒng)的正常運(yùn)行，全套水處理裝置選用單級(jí)反滲透純凈水處理系統(tǒng)。水處理裝置系統(tǒng)工藝流程：來(lái)水 → 原水池 → 原水泵 → 多介質(zhì)過(guò)濾器→活性炭過(guò)濾器 → 阻垢劑加藥裝置 → 保安過(guò)濾器 → 高壓泵 → 反滲透裝置 → 純水水箱。

熱泵機(jī)組具有智能控制系統(tǒng)，配液晶顯示屏能夠根據(jù)負(fù)載變化而自動(dòng)調(diào)節(jié)控制機(jī)組的運(yùn)行工況，并對(duì)機(jī)組運(yùn)行情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。系統(tǒng)有完整的故障自動(dòng)保護(hù)、報(bào)警和自動(dòng)診斷功能，并能自動(dòng)記錄、儲(chǔ)存并顯示全部的故障與報(bào)警信息?？刂葡到y(tǒng)對(duì)機(jī)組各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的協(xié)調(diào)運(yùn)行和保護(hù)功能。系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)組的運(yùn)行工況制冷或制熱，冷卻水流量、進(jìn)出水溫度、冷凍水流量、進(jìn)出水溫度、蒸發(fā)器和冷凝器壓力、油溫和供油壓力、電機(jī)轉(zhuǎn)軸、軸承溫度、電機(jī)的電流、電壓等參數(shù)實(shí)時(shí)顯示。

3 推廣利用情況

夏季，由熱泵機(jī)組制備5-7℃低溫冷凍水，通過(guò)管道將低溫冷媒水輸送到設(shè)置在主副井口的空氣換熱站，將進(jìn)入礦井的空氣實(shí)現(xiàn)降溫除濕后再送入井下，最終達(dá)到降溫目的。冬季，利用礦井水由熱泵機(jī)組制備45℃及以上的熱水，通過(guò)管道將高溫冷媒水輸送到設(shè)置在主副井口的空氣換熱站，利用電廠余熱蒸汽作為熱源，由汽-水板換裝置制備熱水，通過(guò)管道將冷媒水輸送到設(shè)置的井口空氣換熱站，將進(jìn)入礦井的空氣加熱到2℃以上，滿足井筒防凍要求。

4 項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益情況

原冬季通過(guò)熱交換站對(duì)主副井口進(jìn)行供熱，蒸汽使用量如下：冬季11月使用蒸汽量為2480噸，12月使用量為3250噸，1月最高使用量為4830噸，冬季年供暖蒸汽量為10560噸。采用余熱利用，礦井水溫度22℃余熱利用后水溫為15℃，采用余熱利用后，冬季供暖熱交換蒸汽使用量出現(xiàn)明顯降低。11月使用蒸汽量為1850噸，12月使用量為2720噸，1月使用量為3660噸，冬季供暖蒸汽量為8230噸。每年蒸汽使用量節(jié)省2330噸，合計(jì)節(jié)約資金60.58萬(wàn)元。

濟(jì)寧二號(hào)煤礦熱害治理與余熱利用改造項(xiàng)目同時(shí)也是一項(xiàng)惠民工程，夏季對(duì)進(jìn)入主副井口的風(fēng)流進(jìn)行降溫，冬季對(duì)主副井口供熱，給職工提供舒適的工作環(huán)境，提高了職工的出勤率，職工出勤率增加進(jìn)而提高礦井的原煤產(chǎn)量，2018年我礦商品煤產(chǎn)量考核完成442.65萬(wàn)噸，比指標(biāo)增加22.65萬(wàn)噸。

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作者簡(jiǎn)介：楊娜（1988-），女，山東新泰人，本科，主要從事煤礦機(jī)電工作。