中州煤炭空压机余热回收节能系统在煤矿的应用分析韩元伟，梁磊（河南神火集团有限公司刘河煤矿，河南永城476600）工人洗浴的总体系统设计方案，并指出了该系统应用于煤矿的优点及系统设计的关键点，展望了该项技术在煤矿生产中的发展前景。

　　对于大多数生产企业，空压机的能源消耗占全部生产设备能源消耗的10~35.根据美国能源署统计，空压机运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能在总耗电量中仅占15，而约85的电能转化为热量，以风冷或水冷的方式排放到空气中。

　　如果对相应类型空压机的结构和原理进行改造，结合实际情况对排入空气的热量进行回收利用，那么就可以变废为宝，减少用于其他用途加热的燃料消耗1. 1螺杆式空压机余热回收原理喷油螺杆风冷式空压机是目前市场占有率较高的一种空压机，其喷油的主要作用是冷却吸收压缩热、密封和润滑。空压机工作时存在2个循环回路。

　　（1）气路。空气进入机头经过主机压缩并与冷却剂混合后，由压缩腔从主机排气口排出。高温的压缩空气经过管路系统和油气分离系统，温度降至允许范围，再排到压缩空气管道被利用。

　　（2）油路。油气混合物由主机排气口排出后，进入油气分离器，对冷却剂和压缩空气进行分离，然后经油冷却器将高温油冷却，并通过相应的管路系统带走热量，冷却后的油再经过油路系统重新喷回到主机，完成冷却、润滑和密封等环节，如此反反。

　　喷油螺杆式空压机主机的排气温度范围为90 ~105*C，经过冷却后重新回到主机的油温范围为郑州煤炭干部管理学院，现任刘河煤矿副总工程师。

　　60~70C，空压机的输入功率有85转化成了热量。可通过相应手段回收被油冷却器带走的部分热量，经实际项目计算得出，回收的热量占机组总输入功率的60以上。空压机余热利用的基本改造如所示。

　　空压机余热利用基本改造示意对于煤矿而言，矿用锅炉一年四季都在运行，除采暖季以外，锅炉的运行主要为工人洗浴服耐磨锤头务。以250kW空压机为例，假设单台机组每天运行24h，平均加载率为95，则每台空压机每天多可回收热量约12311.427375MJ.若用这些热量给水加热，以补水温度为15C、热水温度50C计算，则每天可以提供的热水为84. 2项目概况刘河煤矿是河南神火集团公司的下属矿井，核定生产能力为45万t/a，共有5台空压机，总装机容量为1250kW，平时运行3 ~4台，平均应用负荷在750~900kW.矿井采用地面空压机房向井下集中供风的设备配置方式，随着井下巷道的不断延伸，空中州煤炭机房东墙余热回收总体系统设计（1）空压机的改造及用热不影响原来的运行参数和指标。安装余热回收系统后，空压机的控制、工作性能、操作维修方式均不变，对空压机的正常运行没有影响。

　　（2）余热控制系统实现热水与冷水的自动循环与转换。在出水管上装设电动截止阀，以防止单台空压机余热回收系统停机时发生冷却水反流。

　　（3）完全实现自动控制。系统使用西门子300PLC，增加通信模块，可与用户上位机实现通信传输；控制面板采用触摸屏液晶显示器，方便操作；集控系统具备多点温度监测（进出水温度、进出油温度、热能交换比、蓄热水箱水温、保温水箱水温）、流量计量、能源回收在线统计及查询功能。

　　压机使用量越来越大，且基本上24h不间断运行。

　　以刘河煤矿小容量运行方式理论计算，3台250kW的空压机加载率均为95，利用回收余热每天可得50*C热水252m3.空压机房至职工浴室距离为230m，这为余热回收用于工人洗浴提供了便利条件。

　　3系统总体设计供热源热量提供和用热端合理匹配是构成余热利用系统的2大核心部分。本次系统设计针对刘河煤矿5台空压机，采用英格索兰余热回收利用技术，将水加热后保存在蓄热水箱和保温水箱，余热回收总体系统设计如所示。在职工浴室上部水箱（供淋浴）和浴池内安设液位及温度控制系统，实现远距离自动控制，旦水箱及大池内水位、水温与设定参数不致，可自动开启保温水箱水泵，自动补水、补热。

　　（4）余热回收系统与空压机原冷却系统协调工作。当余热回收系统不工作时，空压机仍能依靠原有的冷却系统正常运行。

　　4经济效益分析（1）余热回收系统每天可为刘河煤矿提供50C热水252m3，包括160m3的大池用水和92m3的淋浴用水，仅淋浴用水就可以满足1000多人洗浴。全年回收热量折合标准煤460t，按800元/t计算，可实现经济效益36.8万元。

　　（2）节约了锅炉运行的成本。其中，运行锅炉时每班需要6人，每天3班共18人，平均工资2500元/月，每年需要运行9个月，则节约人工成本40.5万元；锅炉的运行成本还包括给煤系统，送、引风机系统，水处理系统，灰渣清除系统等电耗和水耗。据统计，这些成本每月10万元左右，则每年可节约约90万元。

　　（3）采用该余热回收系统后，原来的5台空压机冷却系统停止运行即可保证水温不超过空压机的允许温度。冷却塔内通风机的功率为5. 5kW，则每年节约费用约14.5万元。

　　根据以上计算，余热回收系统替代锅炉运行后，全年可实现经济效益约181.6万元。

　　5结语空压机余热回收节能系统充分利用现有设备资源，为职工提供充足的洗浴热水，可节约大量的标准煤，降低设备维护检修成本，减少资源浪费，创造可观的经济效益。

　　根据煤矿生产能力、空压机使用量及工人数量的不同，可灵活设计空压机余热回收节能系统。对于空压机数量较多的煤矿企业，如果供热大于工人洗浴用热量，还可用于冬季井口采暖。另外，该系统与吸收式热泵一起组成的中央空调系统，可用于办公和生活区域的夏季制冷，这些都将大大节约能源。

　　由此可见，余热回收节能系统具有广阔的应用前景。