空压机余热回收在赤峰柴胡栏子金矿的应用

空压机余热回收在赤峰柴胡栏子金矿的应用

崔保治 周玉明 刘艳伟 李建波

赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司 内蒙古赤峰 024039

一、摘要：赤峰柴胡栏子黄金矿业有限公司位于内蒙古自治区赤峰市松山区初头朗镇西15km处，海拔高度950m，属半干旱大陆型气候区，最低气温-30℃，每年10月至翌年4月为冰冻期，最大冻土深度1.8m。公司于2008年被山东黄金集团收购，现主井有十八个中段，采用三台BLT-350A型40m³螺杆空压机（功率250kw）和一台XLPM-250型33m³螺杆空压机（功率160kw）提供高压风供井下采掘作业，因空压机压缩气体的同时会释放出大量的热，根据其压缩机的结构原理，进行专业改造，将热量进行回收，结合矿区实际情况将这些热源进行利用，变废为宝。将原本排入环境的热量收集利用，减少用于其它用途加热的燃料消耗量，取得了较好的环保和节能效果。

二、关键词：柴胡栏子金矿 螺杆空压机 余热回收

三、研究内容

1、研究背景

螺杆空压机从环境中吸入空气，经过压缩后将高压空气排出，这一过程不但提高了压力势能，同时产生了大量的压缩热。根据美国能源署统计，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占15%很小一部分，大约85%的电能将转化为热能，并有各种冷却器排风扇带走，排放到环境中，这些热能并没有得到很好的利用。产生的大部分热量在室内循环，造成机组过热停机，为了解决此问题，公司还专门给螺杆空压机安装了排风道，使热量排放到大气中，但这种方式对热能是非常大的浪费。

且受到国际制造业市场影响和国家出台石化产品燃油附加税政策的出台，有效控制企业的生产成本上成为企业决策层的议题，节能降耗减排也是中国政府提倡的一项政策，纯节能项目的成功引进和利用是企业增加利润、降低生产成本和提高市场竞争能力的重要举措。作为矿内生产的重要动力源，本设计方案能够在空压机稳定运行的基础上，依靠先进技术设计热交换机组，产生可观的热能回收利用效率。

2、余热回收的基本原理及用途研究

余热回收机组实际上是一台热量回收装置，不同于机器上的冷却器。根据压缩机各机型的不同热量，设计制造出不同型号的机组与各种型号的压缩机匹配使用，避免因换热面积不精确，压降过大等原因给压缩机带来故障。热水机组接管通常设置在压缩机主机和冷却器之间，无论是水冷式压缩机还是风冷式压缩机都可适用。要实现全自动供水功能还需添置其它设备，其中包括热水管道、保温工程、储热水箱、循环水泵、自动控制箱、各种阀件管件等。可根据用户的不同需求安装不同的控制系统，使余热回收工程在最经济、最安全可靠的状态下运行。余热回收装置系统流程图如下：

图1.余热回收装置系统流程图

赤峰柴矿公司主井为进风井，寒冷的冬季外部气温最低可达-30℃，冬季会出现“冻井”现象，井口结冰后对罐笼、各中段马头门都存在安全隐患，为了消除隐患，我公司除定期除冰外，还在井口安装了两台50kw的暖风机，但因功率较小效果一般，安装余热回收装置后，我公司将空压机的余热通过热交换装置将水加热至70℃左右，通过保温管道和暖气片将热量传导至主井平硐内，解决了冬季“冻井”的问题；夏季，将热水引至浴室，给职工提供24小时的热水淋浴，解决了两个矿山最实际的问题。

3. 设计方案

1. 空压机运行工况及热水需求状况

表1.运行工况及需求状况

2. 设计依据及空压机运行标准

①空压机运行温度85℃～90℃。

②空压机在额定压力下连续满负载运行。

③如果空压机实际产热量低于设计值，按热回收的最大量计算标准。

④热水温度检测点位在空压机热水机出热水端。

3. 按照一台160kw空压机设计洗浴热水量

表2.洗浴热水量计算

说明：热量回收计算公式：空压机功率（kw）x 回收效率x空压机加载率x 热量转换860 kcal/kw =可回收热量kcal/kw。

表3.产水量及用水人数计算

4. 按照三台250kw空压机设计采暖热水量

表4.采暖热水需求状况

表5.采暖面积计算

说明：采暖一平方米按照需要60-120W电能计算，宿舍楼采暖按照120W/㎡计算，公司实际采暖面积600㎡，其余热量用于矿井口保温使用，回收装置安装见下图2。

图1.余热回收装置

四、效益分析

赤峰柴矿公司于2019年底安装调试完成，安装后取消了井口的50kw暖风炉，该年度也未发生“冻井”现象，取得了较好的井筒保温效果。按照回收总功率696.15kw，每天工作15小时，热量利用时间120天，回收效率0.85，电价0.5元/kwh计算，每年可节约电费：696.15*15*120*0.85*0.5=532554元，取得了明显的经济效益。