高寒地区风冷空气压缩机余热回收用于矿井保暖防冻探索与应用

发表时间:2021/5/14   来源:《工程管理前沿》2021年7卷4期   作者:张国财、张波、王一茹、苏鑫
[导读] 本文研究利用空气压缩机产生的热能经地下热风保温道通过轴流风机输送至井下
        张国财、张波、王一茹、苏鑫
        呼伦贝尔市能源管理综合行政执法支队、新巴尔虎右旗荣达矿业   内蒙古呼伦贝尔市   021500  
        摘   要:本文研究利用空气压缩机产生的热能经地下热风保温道通过轴流风机输送至井下,过程中减少热交换,热能充分利用。在矿山企业冬季取暖应用中有重大突破。
关键词:空压机、余热、回收利用
        1现状及问题
          国内目前主要利用空气压缩机中的高温油气热能,通过热交换将热能传递给常温水,实现能量回收,将高温循环油(和高温压缩气体) 接入热能回收机组内,将空气压缩机运行过程中所产生的热能充分吸收,给水加热。
        应用于矿山企业时主要存在以下弊端:一是存在热交换过程,造成部分热能损失。二是循环热水无法给地下矿山井筒加热。
        2技术创新
        本文主要研究解决余热回收如何应用于地下矿山企业,利用空气压缩机产生的热能经地下热风保温道通过轴流风机输送至井下,过程中减少热交换,热能充分利用。在矿山企业冬季取暖应用中有重大突破。
        风冷空气压缩机压缩空气过程中产生的热能通过引风机经过室内风道进入地下(-2m)暖风道(暖风道采用岩棉保温墙)经过温控开关及电动阀门进入井口房暖风室。通过变频轴流风机送入副井井口用于井筒加热。节约冬季取暖能耗以及改善空压机的作业环境,达到节能环保的目的。
        2.1风道的规格计算
        某企业所在地区处于高寒地带,冬季进风井井口的温度不能低于零度,否则造成摩擦钢丝绳结冰,摩擦系数降低以及井筒结冰,损坏井筒装备。按照通风要求副井需要的进风量为35m3/s。副井井筒断面为5m,副井进风速度为1.8m/s,副井选用3台引风速度7m/s的引风机给通过暖风风道给井下供风。风道由下面公式可以算出风道截面积空压机每秒能将35m3温度为-19.85℃的空气加热到0℃,也就是说能保证外界温度在-19.85℃以上时副井的正常运行。外界温度在-19.85℃以下时需开启电锅炉供暖来保证副井正常运行。
        2.3余热管道流量自动控制
        余热管道安装电动阀门,副井井筒内安装温度传感器,通过温度传感器经PLC控制箱调节电动阀门开度及轴流风机频率,达到节能的效果。当余热过量时,自动打开余热管路旁路排出多余热量。
        3技术总结
        项目与当前国内外同类研究、同类技术的综合比较(包括创新点及技术水平)
 
        4.结论
        节约用电减少二氧化碳排放是企业绿色发展的关键。按照公式换算:每节约1度电,就相应节约了0.4kg标准煤,同时减少污染排放0.272kg碳粉尘、0.977kg二氧化碳、0.03kg二氧化硫、0.015kg氮氧化物。某企业副井空气压缩机热能再利用每年可节约用电785万度电量,相当于每年减少2135吨碳粉尘、7670吨二氧化碳、235.5吨二氧化硫、117.5吨氮氧化物的排放量。



参考文献
                                            
[1]胡宗洋.低碳经济与中国发展[J].科学对社会的影响,2018,(1).
[2]何燕.昆明低碳经济情景分析[J].科学环境导刊,2019,(1)
[3]王雪娜. 能源类碳源排放量估算方法研究[D].北京:北京林业大学,2020.
[4]李俊峰,马铃娟.低碳经济是规制世界发展格局的新规制[J].世界环境,2018,(2).
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