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侴乔力:新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵

2018-08-16 10:54:23 china5e

编者按:2018年8月9~10日,以“分布式能源新时代•变革创新融合”为主题的“2018(第十四届)中国分布式能源国际论坛”在武汉召开,本次会议由中国能源研究会分布式能源专业委员会、中国能源网研究中心共同主办。会上,上海柯茂机械有限公司总工程师侴乔力发表了《新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵》的主旨演讲。

本文根据论坛演讲实录进行整理。 

侴乔力:今天我代表上海柯茂机械有限公司跟大家做汇报,我汇报的题目是“新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵在煤矿里面的分布式供热”。

煤矿乏风是什么东西呢,煤矿进风被煤炭氧化而排风缺乏氧气,固称为乏风。风机停电10分钟,即造成矿井缺氧和瓦斯集聚,因此泛能量常年稳定。乏风稳定矿井散热和散湿,使泛能温度升高。关于乏风的定义,风稳高于18度,我们称为高温乏风。风温在12-18中间称为中温乏风,低于12度我们称为低温乏风。高焓乏风焓值大于40,中焓乏风在25-40,低焓乏风焓值小于25。在煤矿里面分布式供热最多的用处是井口防冻,甚至比工艺采暖更重要,几百米的深井一旦冻上以后就会非常危险,矿井的进风承担了电气水的贡献,所以北方煤炭在冬天的时候井口是不能冻的,而建筑采暖是次要的。北方煤矿冬天乏风非常高,就地利用乏风的水汽能作为热源,热泵作为手段,就可以实现分布式供热,为井口乏风提供供热的能力。

我们现在介绍一下新技术,在煤矿采用直冷式三级取热作为取热的方式,取谁的热量呢,取乏风水汽能,热泵就实现了分布式供热,这是我们今天要演讲的题目。首先要介绍乏风水汽能是什么,热泵是怎么构成的,然后介绍分布式供热是什么样的状况。

这是全景图,煤矿的进空间,就会吸收矿井的热和水汽。我们在样本工程里面,乏风量每小时147,提取量是6.24MW,折合8.91吨,凝结水汽量4.26吨,因此热泵真正的热源来源于乏风中的水汽。通过吸收煤矿的热量和散湿,排出来的乏风大量被废弃。这就是我们的热泵,冷凝侧实现分布式供热,主要的实现是井口加热。我们形成了闭环,首先对井口进行加热,出来的时候又把热量回收,因此在煤矿中用了能量闭环的过程。我们这个技术拥有系列的专利。

我们再来理解一下乏风是怎么循环的,北方煤矿最严寒可能从负28度加热,相对湿度50%,加热到5度/20度,加到20度的时候相对湿度已经是2-3%了,因此加热以后的空气有很大的稀释能力,这样的空气一旦送入到矿井,就自然非常迅速可以吸收矿里面的湿气,也可以吸收显热。排风的时候接近饱和状态,因此我们的技术是采用直冷式实现三级取热。取谁的热呢?取乏风的热。取乏风的什么热呢?第一个是降温热,这个比例不是很大。然后是提取凝露的热,从17度提取到15度,从0度到零下155度,我们会提取谁的热量呢,乏风中的潜热也进行了提取,这就是凝冰潜热。取热后的出风温度可以达到零下15度,取热温降可达30度,取热量最大的时候可以取50千焦的热量。

我们利用矿井乏风本来的压力,矿井乏风从井口出来的时候,我们建扩压取热室,这些方框都是取热机,我们可以实现无动力取热。也就是说煤矿排风的风机不动,我们建立扩压室,取热量就不需要压力,因此实现无动力取热。

乏风水汽能取热机组与乏风热泵的距离和高度不受限制,以前有人做热泵,它的技术受到限制,我们用取热机以后距离和高度不受限制。我们实现三级取热意味着有重大突破,也就是说能够取0~-15度的热量。0度就要结霜了怎么取热呢?滚动熔霜。乏风水汽能取热机组并行、全时取热大幅度提高,实现部分负荷热泵能效。我们实现了乏风水汽能取热机组、空气加热机组、乏风热泵的模块化设计、标准化制造与安装,因此系统可靠性高、维护量少。

最后我们取的是高能效能,乏风热泵热源侧阶梯取热,降低热泵的循环能差来大幅度提高热泵的能效比。如果不用我们的系统应该是2.3%,采用梯级加热可以达到3.0。关于样本中运营参数,口经的乏风量是408立方,进口干球温度12度,相对湿度85%,出口干球温度4.5度,相对湿度95%。48台乏风水汽能取热机组,水汽能占比98%。6台乏风水汽能热泵,制热量8.52MW,替代12T/H。我们用18台井口空气加热组,供热负荷8.5。这就是乏风水汽能以后加热井口送风温度区间,国家标准要求是2度以上,我们设计的时候是5度以上。这个项目运行的节能效果,每年节省运行费280万,而且作为EMC项目进行分享,分享回收期仅为3年,3年投资已经收回成本。

这是末端使用的效果,在我们项目里面供热温度过高了,我们在项目里获得了温度过高的结果。这是项目运行的对比效益,再下面是新景煤矿,投产以后业主非常兴奋,业主反馈很好,既使是最低的6度,也远高于2度的国家标准,完全取代原有燃煤锅炉供热系统,提高了能源利用率,每年节省70%的运行费用。

我们现在干的项目远远不止这个,去年干了14个这样的项目,今年有12个。去年总共是50兆瓦,今年是91兆瓦。这是技术的样板工程,煤炭直冷式乏风水汽能热泵分布式供热,已经在中国煤炭行业迅速产生影响,成功达到了45%的市场占有率,居于世界领先地位和国内垄断地位。现在我可以跟大家汇报一下,我们技术诞生以后其他的同类技术就被淘汰了。目前,直通式的技术正在做,前年用直通式,去年和今年全部改到直冷式,这个技术在业内是后来者居上。

以上是我的汇报,谢谢各位。




责任编辑: 张学坤

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