1、山东新汶矿业集团协庄煤矿山东新汶矿业集团协庄煤矿矿井水应用案例介绍矿井水应用案例介绍2应用背景国之大势：国之大势： 国家大的政策及节能降耗明确任务指标的下达国家大的政策及节能降耗明确任务指标的下达 山东省政府于山东省政府于2005年在山东省经贸委资源节约处年在山东省经贸委资源节约处基础上成立山东省节能综合利用办公室基础上成立山东省节能综合利用办公室,并在同年并在同年底与各大企事业单位一把手签订节能降耗责任书底与各大企事业单位一把手签订节能降耗责任书 国有重点工矿企业都面临着节能降耗的巨大任务国有重点工矿企业都面临着节能降耗的巨大任务压力压力3应用背景企业需求：企业需求： 新矿集团是山东省新矿集
2、团是山东省4大矿业集团之一大矿业集团之一,早在早在05年初年初即确立节能降耗减排的两条途径即确立节能降耗减排的两条途径: 加快传统设备传统工艺改造加快传统设备传统工艺改造 加快新技术的开发应用加快新技术的开发应用与我们相关的是与我们相关的是: 在整个新矿集团在整个新矿集团(煤炭产业和非煤产业煤炭产业和非煤产业)传统传统锅炉供热改造及新型中央空调形式的应用锅炉供热改造及新型中央空调形式的应用4项目背景项目背景优势条件优势条件: : 在矿山的生产过程中，有大量的矿井水涌出，在矿山的生产过程中，有大量的矿井水涌出，为保证安全生产矿井水必须排出为保证安全生产矿井水必须排出. . 一般矿井日排水量高达几
3、千立方，且常年水温一般矿井日排水量高达几千立方，且常年水温恒定在恒定在2020左右。左右。 为保障正常生产、生活，煤矿自身存在大量的为保障正常生产、生活，煤矿自身存在大量的冷、热需求冷、热需求5项目开端项目开端：项目开端： 2006年年1月月1日日,新矿集团董事长郎庆田考察新矿集团董事长郎庆田考察我公司水源热泵用户我公司水源热泵用户-济南卧虎山滑雪场济南卧虎山滑雪场 认为水源热泵技术在新矿集团在替代燃煤认为水源热泵技术在新矿集团在替代燃煤锅炉，节能降耗减排方面具有非常好的实际应用锅炉，节能降耗减排方面具有非常好的实际应用价值价值,并责成环保处牵头首先做一个试验性项目并责成环保处牵头首先做一个试
4、验性项目6 协庄煤矿为新矿集团最大的单体矿井。协庄煤矿为新矿集团最大的单体矿井。 年产煤量年产煤量200万吨以上万吨以上 矿井深度矿井深度900多米多米为保障正常生产，地下矿井需通过付立井井口常年送风为保障正常生产，地下矿井需通过付立井井口常年送风 井口风速约井口风速约6m/s 风量为风量为60万方万方/时时 冬季为防止井口结冰掉落砸伤工人，进入井口的空气温冬季为防止井口结冰掉落砸伤工人，进入井口的空气温度采用锅炉供热确保不能低于度采用锅炉供热确保不能低于4.5789 协庄煤矿地面建筑平面布置图协庄煤矿地面建筑平面布置图锅炉房锅炉房水池水池井口井口电厂电厂办公生活区办公生活区候车室候车室水池水
5、池矿井水矿井水排放排放锅炉供热锅炉供热10原锅炉系统：原锅炉系统： 原采用原采用2 2* *4 4吨锅炉吨锅炉（一用一备），（一用一备），供供120120蒸汽。蒸汽。 每台燃煤锅炉提供约每台燃煤锅炉提供约240240万万-270-270万大卡热万大卡热量，合量，合 3150KW3150KW 末端采用钢管穿钢片散热器末端采用钢管穿钢片散热器 11原锅炉系统存在问题：原锅炉系统存在问题： 运行费用太高运行费用太高 105万元万元 污染排放严重污染排放严重 排污费排污费10万元万元/年年 锅炉系统老化锅炉系统老化,煤炭燃烧利用效率低煤炭燃烧利用效率低12现场条件现场条件: :水源条件水源条件: :矿
6、井水丰富矿井水丰富 平均平均7200-80007200-8000方方/ /日涌水量日涌水量 间歇性排放间歇性排放 水温水温:17-19:17-19 可接入自备电厂冷却水可接入自备电厂冷却水机房条件机房条件:原锅炉房原锅炉房225 (15m*15m)电力条件电力条件:具备具备380V工业用电工业用电其他条件其他条件: 锅炉房到付立井口约锅炉房到付立井口约150米米 矿井水排水口紧挨锅炉房矿井水排水口紧挨锅炉房 原锅炉房旁边有原锅炉房旁边有2座水容量为座水容量为1000方的水池方的水池 冬季水池中矿井水温度最低为冬季水池中矿井水温度最低为9-12-1213 采用水源热泵替代原燃煤锅炉用于付立井口冬
7、采用水源热泵替代原燃煤锅炉用于付立井口冬季供热季供热,确保冬季井口进风温度确保冬季井口进风温度不低于不低于4.5 采用新风空调机组替代原暖气片采用新风空调机组替代原暖气片 原有的蒸汽供热管路系统须重新更换原有的蒸汽供热管路系统须重新更换14项目论证阶段的两个担心项目论证阶段的两个担心: 水源热泵供热温度水源热泵供热温度45-50情况下情况下能否保证井能否保证井口升温需要口升温需要. 关于矿井水能否直接利用问题关于矿井水能否直接利用问题15水源热泵选型计算：水源热泵选型计算：室外温度室外温度处理温度处理温度所需热负荷所需热负荷KW-1054489.2-1064859-1255007.35-126
8、5377.15-1355263.2-1365633-155576216末端选型计算：末端选型计算：30000m30000m3 3/H/H的组合式空调器的组合式空调器1616台台， 换热量换热量：427 KW427 KW1616台台=5616 KW=5616 KW；120000m120000m3 3/H/H的组合式空调器的组合式空调器1 1台台， 换热量换热量：1797 KW1797 KW1 1台台=1797 KW=1797 KW；（5616+17975616+1797）新风工况热量修正系数新风工况热量修正系数0.75=5559.75 KW0.75=5559.75 KW。 17安全性考虑：安全性
9、考虑： 根据最低气温在根据最低气温在-15-15时选取机组负荷，为使时选取机组负荷，为使井口不结冰，保证送风温度井口不结冰，保证送风温度4.54.5以上，必须以上，必须提供提供5600 KW5600 KW热量。热量。 水源水工况按冬季水源水工况按冬季9 9最低情况作为计算依据最低情况作为计算依据18可行性考虑：可行性考虑： 关于矿井水的应用关于矿井水的应用: :一般意义的矿井水指的是煤矿在采掘过程中的渗透水一般意义的矿井水指的是煤矿在采掘过程中的渗透水, ,在在地下坑道中先汇流集中地下坑道中先汇流集中, ,经沉淀后排至地面进行净化处经沉淀后排至地面进行净化处理理. .协庄矿所采用的是处理以后的
10、矿井水协庄矿所采用的是处理以后的矿井水, ,水质较好水质较好. .可可以直接应用以直接应用. . 关于水源水量的调节关于水源水量的调节: : 考虑到矿井水排放的间歇性考虑到矿井水排放的间歇性, ,采用两个水池进行水量调采用两个水池进行水量调节补充节补充, ,确保满负荷时确保满负荷时2424小时不间断运行小时不间断运行19设备选型结论：设备选型结论：主机选择水源热泵机组主机选择水源热泵机组3 3台；台；末端选择组合式空调机组末端选择组合式空调机组1616台；台；末端选择组合式空调机组末端选择组合式空调机组1 1台台. . 20设备选型结论：设备选型结论： 当冬季水池水温为当冬季水池水温为99时，
11、偏离水源热泵机组时，偏离水源热泵机组额定运行工矿额定运行工矿66，机组实际运行参数为额定，机组实际运行参数为额定工况效率的工况效率的94%94%， 即：即：185118513 394%=5219.82KW94%=5219.82KW 5559.75 KW5559.75 KW 5219.82KW =1.06 5219.82KW =1.06 主机、末端配比符合空调设计规范。主机、末端配比符合空调设计规范。21运行使用预计：运行使用预计：当当1 1台水源热泵机组台水源热泵机组运行时，可满足室外环境温运行时，可满足室外环境温度度-5-5时的工况，保证井口送风温度时的工况，保证井口送风温度44左右。左右。
12、当当2 2台水源热泵机组台水源热泵机组运行时，可满足室外环境温运行时，可满足室外环境温度度-9-9时的工况，保证井口送风温度时的工况，保证井口送风温度55左右。左右。当当3 3台水源热泵机组台水源热泵机组运行时，可满足室外环境温运行时，可满足室外环境温度度-15-15时的工况，保证井口送风温度时的工况，保证井口送风温度55左右。左右。 221号水池号水池沉淀沉淀三台水源热泵机组三台水源热泵机组17-19矿井水矿井水2号水池号水池5-7 水排放水排放(预留电厂冷却水接口预留电厂冷却水接口)45-5040-45机房系统示意图机房系统示意图15 水进机组水进机组23井口井口巷道巷道巷道巷道室外冷风室
13、外冷风室外冷风室外冷风井口升温示意图井口升温示意图24使使用情况介绍用情况介绍运行天数运行时间运行状态环境温度送风温度机组耗电量11月11天201小时55分1、2、3号机 组轮换开启-114109978度12月31天607小时03分大部分时间2台运行-2-711341178度1月27天557小时53分大部分时间2台运行-4-69290658度2月22天229小时25分大部分时间1台运行0-410108449度2007年总计91天天1596小时小时16分分9850263度度2007年，机组耗电量年，机组耗电量850263度，水泵耗电量度，水泵耗电量199500度，系统总耗电量度，系统总耗电量10
14、49763度，合计运度，合计运行费用行费用50.38万元。万元。25综综合投资回报合投资回报1.投资回报投资回报 类别 年限水源热泵机组设备投资+年运行费用+维护 锅炉设备投资+年运行费用+维护 1400 x0.8+521+21=374150+1051+61=2612400 x0.8+522+22=428150+1052+62=3723400 x0.8+523+23=482150+1053+63=4834400 x0.8+524+24=536150+1054+64=5945400 x0.8+525+25=590150+1055+65=7056400 x0.8+526+26=644150+105
15、6+66=8167400 x0.8+527+27=698150+1057+67=9278400 x0.8+528+28=752150+1058+68=10389400 x0.8+529+29=806150+1059+69=114910400 x0.8+5210+210=860150+150+10510+610=141012400 x0.8+6012+312=1076150+150+10512+612=163216400 x0.8+6016+316=132810382=2076注注:水源热泵机组不仅冬天可以制热水源热泵机组不仅冬天可以制热,夏天还可以制冷夏天还可以制冷.因此因此,冬天设备使用投资
16、按照冬天设备使用投资按照 机组价格机组价格80%计算计算.由于煤炭资源的不可再生性由于煤炭资源的不可再生性,随着时间的推移随着时间的推移,煤炭价格必定上涨煤炭价格必定上涨,造成锅炉的运行费用必定会增加造成锅炉的运行费用必定会增加.而水而水源热泵机组的运行费用则不会有太大变化源热泵机组的运行费用则不会有太大变化.26综综合投资回报合投资回报 由上表可以看出由上表可以看出, ,水源热泵机组使用三年时的水源热泵机组使用三年时的投资运行总费用就可以小于使用锅炉的费用投资运行总费用就可以小于使用锅炉的费用. .使用使用1616年时年时, ,热泵机组的总费用可以比使用锅热泵机组的总费用可以比使用锅炉节省炉
17、节省700700多万多万! !水源热泵机组的使用时间越长水源热泵机组的使用时间越长, ,投资回报越大投资回报越大. . 27使使用情况介绍用情况介绍水源热泵系统实施后特点水源热泵系统实施后特点 使协庄煤矿矿井水资源得到综合利用，对新矿集团发展循使协庄煤矿矿井水资源得到综合利用，对新矿集团发展循环经济，实现节能降耗减排目标做出重要贡献，单井口供环经济，实现节能降耗减排目标做出重要贡献，单井口供暖这一项就暖这一项就节能降耗节能降耗57%。 项目实施后使付立井井口升温摆脱了锅炉供暖，每年项目实施后使付立井井口升温摆脱了锅炉供暖，每年节约节约了生产成本了生产成本60余万元余万元。 与锅炉相比环保与锅炉
18、相比环保性得到充分体现，避免和减少了环保部门性得到充分体现，避免和减少了环保部门的经常性检查的经常性检查28使用情况介绍使用情况介绍水源热泵系统实施后特点水源热泵系统实施后特点 节省了人力资源节省了人力资源，热泵技术能实现很高的自动化管理，维，热泵技术能实现很高的自动化管理，维护、维修工作量很小。减少操作工人护、维修工作量很小。减少操作工人2名名 在在2007年年7月进行了整个系统的制冷运行调试，并取得了圆月进行了整个系统的制冷运行调试，并取得了圆满成功，为后期矿区办公楼、住宅区、工业设备降温等方满成功，为后期矿区办公楼、住宅区、工业设备降温等方面的应用提供了广阔的市场空间。面的应用提供了广阔
19、的市场空间。29使使用情况介绍用情况介绍 水源热泵系统实施后成果水源热泵系统实施后成果 新汶矿业集团及协庄煤矿领导，于新汶矿业集团及协庄煤矿领导，于2006年年12月份向月份向山东省节能办公室、国资委、经贸委提出申报山东省节能办公室、国资委、经贸委提出申报2006-2007年度年度“百项节能项目科技项目百项节能项目科技项目”成果报告。在申成果报告。在申报期间，邀请相关省市领导亲临现场考察，并在泰安报期间，邀请相关省市领导亲临现场考察，并在泰安市国际饭店做了详细的专题汇报，获得了入会领导和市国际饭店做了详细的专题汇报，获得了入会领导和专家的高度评价。专家的高度评价。 新汶矿业集团协庄煤矿于新汶矿
20、业集团协庄煤矿于2007年年6月份成功获得了月份成功获得了山东省百项节能项目科技成果山东省百项节能项目科技成果奖。奖。30使使用情况照片用情况照片31 借助行业专家借助行业专家,通过举办项目论证会的形式既保持了项通过举办项目论证会的形式既保持了项目运作的积极主动性目运作的积极主动性,增强了甲方对我们的信任增强了甲方对我们的信任,又是我又是我们得以更好的完善前期方案们得以更好的完善前期方案 通过与新矿集团设计院、山东省煤炭设计院的合作既通过与新矿集团设计院、山东省煤炭设计院的合作既让我们了解到了煤炭行业的特殊需求及项目的各方面让我们了解到了煤炭行业的特殊需求及项目的各方面实际情况，又使我们扩展了煤炭行业的市场视野，认实际情况，又使我们扩展了煤炭行业的市场视野，认识了一批行业设计师识了一批行业设计师 通过与甲方的接触，了解了煤炭企业内部的招投标程通过与甲方的接触，了解了煤炭企业内部的招投标程序和甲方各部门、领导的决策程序。序和甲方各部门、领导的决策程序。 经贸委、国资委、煤炭工业局对煤炭企业具有很大的经贸委、国资委、煤炭工业局对煤炭企业具有很大的影响。影响。 项目的成功实施是我公司综合实力的完美体现项目的成功实施是我公司综合实力的完美体现!
