煤礦是能耗重地，包括采暖、熱水和井下送風(fēng)，傳統(tǒng)的能源形式多為煤鍋爐，在清潔取暖的大勢(shì)下，改造成為必然。那么，煤礦改造該選擇哪一種清潔能源呢？改造過程中需要注意哪些問題？改造后的效果怎樣？能耗如何呢？

山西朔州右玉縣教場(chǎng)坪集團(tuán)采暖面積約9萬(wàn)㎡，井下送風(fēng)主井風(fēng)量需求為2500m3/h，副井風(fēng)量需求為5000m3/h。

2021年集團(tuán)進(jìn)行了清潔能源改造，其中采暖一共安裝了45臺(tái)超低溫空氣能熱泵機(jī)組，井下送風(fēng)采用超低溫雙級(jí)耦合熱泵。改造后相比原來(lái)的煤鍋爐系統(tǒng)，每年可以節(jié)省200萬(wàn)元，得到了甲方的高度好評(píng)。

一、項(xiàng)目概況

山西教場(chǎng)坪能源產(chǎn)業(yè)集團(tuán)公司是一家以煤炭為主的能源企業(yè)，位于朔州市右玉縣元堡子鎮(zhèn)。

項(xiàng)目總供暖面積約9萬(wàn)㎡，且井下送風(fēng)需求大，原來(lái)都是采用燃煤作為供暖和井下送風(fēng)的熱源。

二、改造背景

2021年4月，為了保障清潔取暖項(xiàng)目順利推進(jìn)，朔州市政府制訂了《朔州市冬季清潔取暖項(xiàng)目實(shí)施方案》，提出2021年采暖季前，平原地區(qū)、川區(qū)谷地散煤基本清零，2023年采暖季前境內(nèi)清潔取暖全覆蓋。

為響應(yīng)政府清潔取暖的號(hào)召，教場(chǎng)坪集團(tuán)決定對(duì)原有的燃煤鍋爐進(jìn)行改造。考慮到礦區(qū)位置、交通狀況、能源成本、礦區(qū)安全等因素，經(jīng)過多方考察和參觀后，把空氣源熱泵作為主要的替代能源。

三、項(xiàng)目建設(shè)難點(diǎn)

一是空氣能在山區(qū)較低溫地方是否能正常運(yùn)行。該項(xiàng)目所在地為右玉縣，冬季最低氣溫為-34℃。而項(xiàng)目所在地海拔1400米，氣候低溫嚴(yán)寒而漫長(zhǎng)，最低氣溫可達(dá)-38℃左右，對(duì)空氣源熱泵的制熱能力及能效存在一定的影響。

項(xiàng)目技術(shù)人員深入當(dāng)?shù)亓私鈿夂蛱卣鳌⒐┡h(huán)境，與專業(yè)技術(shù)人員溝通后，特為該項(xiàng)目選用超低溫空氣源熱泵機(jī)組，確保低溫工況下的制熱效果和穩(wěn)定性。

二是機(jī)組距離礦區(qū)噪音是否擾民。項(xiàng)目技術(shù)人員對(duì)機(jī)組出廠前在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行多番測(cè)試，調(diào)整機(jī)組配置，風(fēng)機(jī)采用降風(fēng)噪、隔音、機(jī)組防震等措施;項(xiàng)目工程人員對(duì)機(jī)組安裝時(shí)，做好阻尼式減震裝置，大大地有效降低噪音，使噪音達(dá)70分貝以下。

四、采暖改造

教場(chǎng)坪集團(tuán)采暖面積約9萬(wàn)㎡，室內(nèi)末端均為暖氣片，其中部分建筑為新建項(xiàng)目，保溫較好，且采用的是新型高效暖氣片。

其中教場(chǎng)坪礦區(qū)采暖面積約4萬(wàn)㎡，原來(lái)使用的是一臺(tái)10噸的燃煤鍋爐，改造后安裝了20臺(tái)NSKR-U300AC的超低溫空氣源熱泵采暖機(jī)組。

帽帽山礦區(qū)采暖面積約5萬(wàn)㎡，原來(lái)使用的是一臺(tái)10噸的燃煤鍋爐，改造后安裝了25臺(tái)NSKR-U300AC的超低溫空氣源熱泵機(jī)組。

五、井下送風(fēng)改造

據(jù)了解，井下送風(fēng)項(xiàng)目原來(lái)使用的是1臺(tái)10噸的燃煤蒸汽鍋爐，結(jié)合礦區(qū)之前的運(yùn)行數(shù)據(jù)，設(shè)計(jì)采用超低溫雙級(jí)耦合高溫?zé)岜脵C(jī)組。

其中，空氣源熱泵將水溫升到20℃后進(jìn)入水箱A內(nèi)，然后水源熱泵抽取A水箱的水再次進(jìn)行加熱，升溫到85℃左右進(jìn)入B水箱，最終由B水箱輸送到供熱末端。

主井風(fēng)量需求為2500m3/h，副井風(fēng)量需求為5000m3/h，主井選用8臺(tái)NSKR-W600HH-S超低溫雙級(jí)耦合高溫機(jī)組，副井選用16臺(tái)NSKR-W600HH-S超低溫雙級(jí)耦合高溫機(jī)組。

六、項(xiàng)目安裝

項(xiàng)目所有主機(jī)均安裝在礦區(qū)的空地，且周圍通風(fēng)良好，確保制熱效果。

主機(jī)全部安裝在約50公分高的水泥基座或槽鋼支架上，減少冬季積雪以及化霜水的影響；室外管路全部做好保溫措施，采用5公分的橡塑保溫棉，外包鋁皮；室外線路全部安裝在線槽內(nèi)，減少故障的同時(shí)延長(zhǎng)使用壽命。

七、節(jié)能分析

采暖改造前，一共使用兩臺(tái)10噸的燃煤鍋爐，每天消耗14噸煤(教場(chǎng)坪礦區(qū)6噸+帽帽山礦區(qū)8噸)、204度電，燃煤總費(fèi)用為3780000元（單價(jià)按照平均1500元/噸計(jì)算），電費(fèi)為204度*10小時(shí)*0.6元/度*180天=220320元，總的采暖成本為4000320元。

改造后空氣源熱泵的冬季運(yùn)行費(fèi)用為45臺(tái)*50kW*10小時(shí)*0.6元*180天=2430000元。

改造前井口采用1臺(tái)10噸燃煤蒸汽鍋爐，需要每天燃燒12噸煤，冬季運(yùn)行費(fèi)用為12噸*120天*1500元=2160000元。

改造后的超低溫雙級(jí)耦合高溫機(jī)組系統(tǒng)每天運(yùn)行18h，每度電0.6元，井口送風(fēng)合計(jì)120天，運(yùn)行費(fèi)用為24臺(tái)*58kW*18h*0.6元*120天=1804032元。

綜上，改造后冬季采暖成本節(jié)省約1570320元，井口送風(fēng)的成本節(jié)省了355968元，每年和減少成本1926288元。

另外，由于改造后采用熱泵系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了智能控制，相比原來(lái)燒煤節(jié)省了大量的人工成本，因此每一年為礦區(qū)節(jié)省的能源和人工費(fèi)用超過了200萬(wàn)元。

八、改造后效益

1.空氣源熱泵清潔供暖因地制宜解決礦區(qū)工人的居住采暖問題，不僅提高了礦區(qū)的舒適度，使居室溫暖、環(huán)境整潔，還提高了礦區(qū)生產(chǎn)安全性和智能性。據(jù)礦區(qū)相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，改造后采暖效果更加穩(wěn)定，室內(nèi)保證在20℃以上，且實(shí)現(xiàn)了智能化控制，節(jié)省了大量人工成本。

2.響應(yīng)國(guó)家及山西節(jié)能減碳政策，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展、綠色環(huán)保，打造綠色礦區(qū)、碳排放達(dá)標(biāo)礦區(qū)、智慧礦區(qū)。

3.無(wú)需電力增容，降低電能消耗及電網(wǎng)鋪設(shè)成本；無(wú)需年檢和運(yùn)營(yíng)附加費(fèi)；無(wú)需燃料運(yùn)輸和儲(chǔ)存；無(wú)需專人值班；無(wú)需復(fù)雜的維護(hù)和檢修，運(yùn)行成本低，投資回收期短。

九、產(chǎn)品選擇

據(jù)悉，為應(yīng)對(duì)項(xiàng)目所在地冬季超低溫的工況，該項(xiàng)目采暖選用的是暖圣商用超低溫空氣源熱泵，產(chǎn)品能夠在-38℃的低溫工況下穩(wěn)定制熱，出水溫度達(dá)到了60℃，很好地滿足了低溫環(huán)境下傳統(tǒng)暖氣片改造的需求。

1.采用國(guó)際著名品牌壓縮機(jī)，制熱能力強(qiáng)勁，效能比比目前市場(chǎng)上最先進(jìn)的活塞式壓縮機(jī)還高12%。

2.采用內(nèi)螺紋銅管，其內(nèi)表面呈凹槽設(shè)計(jì)，與冷媒接觸面積更大，熱交換更充分，換熱效果更好。

3.采用三排高效蒸發(fā)器，翅片式蒸發(fā)器為親水鋁箔波紋片，銅管為內(nèi)螺紋薄壁管，具有融霜快、吸風(fēng)效果好、吸熱面積大、不開窗、不積塵等優(yōu)點(diǎn)，大大提高機(jī)組的吸熱量。

4.采用日本鷺宮技術(shù)電子膨脹閥，數(shù)碼技術(shù)控制方式控制工質(zhì)達(dá)到最佳流速效果，從而降低壓縮機(jī)耗能，提高COP值。

5.采用正品出廠三花四通閥，通過電磁閥線圈電流的通斷，來(lái)啟閉左或右閥塞，從而可以用左、右來(lái)控制閥體兩側(cè)的壓力，使閥體中的滑塊在壓力差的作用下左右滑動(dòng)，從而轉(zhuǎn)換制冷劑的流向，達(dá)到高效制熱的作用。

6.采用電控智能控制，防冰凍保護(hù)系統(tǒng)在嚴(yán)寒的冬天照樣安全無(wú)憂，特有5G無(wú)霜系統(tǒng)，低溫制熱性能更加出眾，智能啟動(dòng)無(wú)霜系統(tǒng)節(jié)能更加出色。

暖圣集團(tuán)致力于新能源行業(yè)十余載，傾心研究開發(fā)節(jié)能、潔凈供熱技術(shù)，研發(fā)了空氣源熱泵、電能、燃油、燃?xì)狻⑸镔|(zhì)能、太陽(yáng)能等新能源系列產(chǎn)品，取得了多項(xiàng)具有公司自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)，在市場(chǎng)上得到了廣泛應(yīng)用，樣板項(xiàng)目林立。

廣東暖圣新能源科技有限公司是一家以空氣源熱泵系列產(chǎn)品為主，集設(shè)計(jì)、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，以變頻控制技術(shù)為核心，專業(yè)制造“-38℃超低溫空氣源熱泵”系列產(chǎn)品，目前擁有廣東佛山和山西忻州兩大基地。

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