兴隆庄煤矿工业余热用于洗浴、供暖技术研究与应用

兴隆庄煤矿工业余热用于洗浴、供暖技术研究与应用

摘要：本文以兴隆庄煤矿实施空压机节能改造及矿井余热综合利用项目为例，

介绍气轮机低真空运行余热技术原理，对此项目进行技术改造的内容和方案等进

行研究，并提出了本次技术改造后的效果和改造过程以及改造之后存在的问题，

以供参考。

关键词：兴隆庄煤矿；气轮机低真空运行；余热技术

1引言

兴隆庄煤矿兴盛园小区采暖，副井口房保温防冻供热和矿区洗浴热水制备供

热均采用电厂蒸汽和锅炉提供热源，在过去加热处理过程中，运行成本及耗能较高，各个地点供热系统分散且单独供热，管网复杂、路线长，热损耗大，热资源

利用率较低，为进一步节约蒸汽费用，降底矿井生气成本，利用合同能源的方式，对上述三处位置进行整体的系统并网优化设计改造，采用华聚能源兴隆煤泥热电

厂3#汽轮机凝汽器低真空余热直供技术，解决兴盛园小区采暖、副井口房保温防

冻供热和矿区洗浴热水制备供热需求，达到节能减排目的。

2气轮机低真空运行余热技术原理

该项目冬季采暖期采用兴隆庄煤泥热电厂1#汽轮机凝汽器余热，利用凝汽器低真空乏汽供热技术，提高汽轮机凝汽器乏汽背压，提高乏汽在凝汽器中的冷凝

温度，直接利用凝汽器乏汽散热冷却水作为供热系统热源，通过水水换热器向矿

区供热。非采暖季1#汽轮机组凝汽器按标准工况工作，利用冷却水余热给洗浴热水自来水补水加热，再由蒸汽换热器提温至洗浴热水设计温度。

3气轮机低真空运行余热技术的应用

3.1工程概况

兖州煤业股份有限公司兴隆庄煤矿实施空压机节能改造及矿井余热综合利用

项目经过兴隆煤矿，兴隆庄煤泥热电厂及大地工程开发（集团）公司返复论证，

利用煤泥热电厂1#汽轮机凝汽器冷却水余热，利用凝汽器低真空供热技术，解决

兴盛园小区采暖，副井口房保温防冻供热和矿区洗浴热水制备供热需求。

3.2技术改造涉及范围

技术路线：利用电厂1.2MW机组凝汽器冷却循环水通过高效板式换热器换

热满足基峰供热，利用蒸气满足调峰供热，采用电厂余热为热源，向井口

5300m3/min进风防冻和兴盛园小区55万平方供暖以及矿井职工1500t洗浴热制取,满足冬季供暖和洗浴热水置换,电厂汽轮机冷却水出水温度≤60℃，回水温度不

高于45℃,不足部分用抽汽补充。

3.3主要工程内容

改造原煤矿中心换热站，拆除原两台燃煤锅炉与支撑平台，整理出约260m2

新机房；水源热泵供冷供热系统相关设备；原中心换热站内需改造的建筑供暖热水、新增洗浴热水与电厂冷却水换热设备、电厂冷却水分集水器、其他定压补水、软水装置、除垢装置、防腐装置、智控装置等均设置在上述新机房内；洗浴热水

加热与蓄热水箱设置在煤矿中心换热站北边空地上；改造北区换热站（或在其附

近扩建换热站），老北区及兴盛园供暖热水与电厂冷却水换热器、除垢防腐装置、电厂冷却水取水调控阀门、集控设备与值班室等均设置在该机房内；相关改造工

程的外管网布置，要求架空敷设为主，管道保温的材料、厚度与施工工艺满足国

标要求，外包度锌铁皮保护层；本项目要求设置集中智能控制系统，并能实现全

年智控节能运行与无人值守功能。

3.4工程施工方案

项目工程分两个标段进行，一个标段为工广压风机余热利用及西风井管路改造，用以制备1500 m3 45℃洗浴用水一部分。即更换矿工广压风机房一台离心式

空压机（英格索兰C700-COMP 109.9m3/min），同时配套安装离心式空压机热回

收装置（英格索兰C700-COMP）一组、喷油空压机热水机（FZR-250）两台，加

上配套循环泵及管道，实现空压机余热回收，用于制备每天500~600 m340℃的洗浴用水，其余部分用电厂余热制备每天约1000 m3的洗浴用水。同时取消西风井

家属区的原供暖用的热水锅炉两台，将供暖管道由矿北区换热站接至西风井家属

区供暖机房，以实现西风井家属区的正常供暖需要。

第二个标段为电厂冷凝器冷却水余热综合利用。将电厂1#机组冷凝器的48℃至53℃ 2000 m3/h的冷却水通过北区换热站内新建循环泵房，引到中心换热站及

兴盛园供暖机房。在兴盛园供暖机房采用板式换热器进行冷热交换和隔离，板换

二次侧温度控制在45℃以内，以保证兴盛园家属区的正常供暖。

在中心换热站采用板式换热器进行冷热交换和隔离，将40℃至45℃的循环

水引到副井口采用13台中央空调散热机组进行强制散热，用以解决进风量为15300m3/min副井口的保温与防冻，副井口保温与防冻根据进风量及热负荷折合

供暖面积为4.2万m2。同时用板式换热器将1#机冷凝器的冷却水进行换热，制

备40℃至45℃的洗浴用水。

4余热综合利用项目改造效果和存在的问题

4.1改造效果

本项目预计在2年合同能源管理期内，利用电厂凝集器冷却水余热

84020.00MW.h，因电厂汽机检修等原因，采暖季累计停供1491h，实际采暖季电

厂余热供热时数4779h,计量利用电厂凝集器冷却水余热77432.70 MW.h，如电厂

凝集器冷却水余热在采暖季连续供热，该项目最大利用余热量达6488。经过计算77432.70 MW.h÷4779.00×（4779+1491）=105122 MW.h，超出预计余热利用量84020.00 MW.h，达到了设计要求，效果显著。

4.2存在的问题

副井口噪音：由于中央空调散热机组风扇选型问题，机组运行噪音偏大，单

台机组达到85dba，所有机组运行时噪音值达到92dba，经对一台机组变频降速

试验，噪音明显降低，降至72dba。拟对全部机组风扇加装变频调速装置，根据

温度和噪音来调节风机转速，实现降速运行。同时井口东西两侧后院内各新增加

一台30KW加热机组，并加装消音装置，以补充降速后副井口的进风量。

余热回收综合利用项目受电厂1#汽轮机运行工况制约，需加强与兴隆电厂的

沟通与协调，明确职责分工，以确保整个余热回收系统的正常稳定运行，提高矿

整体运行效益。机房安装有效面积有限，安装设备布置集中，设备安装空间紧凑，为下一步设备维修及更换带来了不便。新安装系统已补水试压循环正常，正在电

厂内进行调试，大地公司对电厂各操作岗位职工进行实际操作培训。矿内各机房

下一步需完善岗位制度及操作规程，机房地面及墙面需进行装饰施工。新循环系

统管网采用北区换热站软化水，一次注水200T左右,软化水直接进入到电厂冷凝器，存在单位之间纠纷。

5结语

兴隆庄煤泥热电厂1#汽轮机凝集器冷却水余热供热改造后，1#汽轮机系统运

行稳定；兴隆庄北区泵房，中心换热站设备运行稳定，采暖季井口保温防冻效果

良好，兴盛园小区供热稳定，用户无投述。洗浴热水系统运行稳定，水温平稳，