苑雪燕

（臨礦集團(tuán)株柏煤礦，山東 臨沂 276211）

1 課題研究意義

株柏煤礦新能源利用一期工程建設(shè)完成后，對(duì)未覆蓋的職工宿舍、辦公區(qū)、食堂等地點(diǎn)通過(guò)空調(diào)制熱采暖，主要存在以下問(wèn)題。

（1）制熱效果受室外環(huán)境溫度制約?？照{(diào)制熱受冷媒限制，在室外環(huán)境溫度低于10℃時(shí)，外機(jī)將會(huì)出現(xiàn)結(jié)霜，溫度越低結(jié)霜越多，空調(diào)制熱效果也就越差甚至停止工作。

（2）設(shè)備陳舊老化，故障率高。由于各地點(diǎn)配備空調(diào)多從老礦區(qū)移機(jī)到新礦區(qū)，使用時(shí)間長(zhǎng)且經(jīng)過(guò)二次拆裝，不制熱（冷）、制熱（冷）不明顯的故障比較普遍，維護(hù)費(fèi)用高、維修效果不明顯。

同時(shí)，采取有效的供暖措施，為職工創(chuàng)造適宜的辦公生活條件，是保障職工身體健康基礎(chǔ)，也是保證礦井安全生產(chǎn)和提高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)，因此，推動(dòng)新能源利用二期工程建設(shè)是礦井保持安全穩(wěn)定、促進(jìn)礦井發(fā)展的必要條件。

2 課題研究理論依據(jù)

新能源一期工程自投用以來(lái)，整體系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)良好，在環(huán)保方面及節(jié)能創(chuàng)效方面效果顯著。在對(duì)新能源系統(tǒng)的實(shí)際操作與研究的過(guò)程中，鍛煉了一批操作技術(shù)數(shù)量的班組長(zhǎng)與維護(hù)人員，為二期工程的研究奠定了堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)。

3 課題研究目標(biāo)

我國(guó)的工礦企業(yè)熱能轉(zhuǎn)換設(shè)備及用能設(shè)備在生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生了大量的熱廢水等低品位能源，利用太陽(yáng)能及余熱回收利用技術(shù)將這些低品位能源進(jìn)行回收利用，用于提供工業(yè)熱水、生活熱水或?yàn)榫用窆┡?，不僅可以減少企業(yè)污染的排放，還可以大大降低工業(yè)企業(yè)原有能源的消耗。

研究課題主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)以下功能：（1）利用先進(jìn)的加熱技術(shù)先進(jìn)，中端采用GSY 高碳分子發(fā)熱油供熱機(jī)組加熱系統(tǒng)，將低溫水加熱為高溫水。（2）保留原有的暖氣片，利用新能源與現(xiàn)有的安裝好的暖氣片相結(jié)合，不再新添加風(fēng)機(jī)盤(pán)管，節(jié)約投資。

4 課題研究主要內(nèi)容

項(xiàng)目的主要研究?jī)?nèi)容：

（1）供熱負(fù)荷及現(xiàn)場(chǎng)狀況二期工程增加職工宿舍區(qū)、食堂、辦公區(qū)，共計(jì)5371 ㎡。

（2）進(jìn)一步充分利用淺井水熱源，作為新能源系統(tǒng)的主要供熱源。

株柏煤礦礦區(qū)內(nèi)地下水較為豐富，地下水的水位為地面以下7 ～8m，水溫約為15℃，每口井的水量為20m3/h，打井費(fèi)用低廉，無(wú)需鋪設(shè)長(zhǎng)距離管道，原井水提取溫差約為10℃，該方式可提供45 ～55℃熱水。

（3）研究采用新型GSY 高碳分子發(fā)熱油供熱機(jī)組作為新能源熱水二次加熱的主要設(shè)備。

前期株柏煤礦對(duì)GSY 高碳分子發(fā)熱油新型供熱機(jī)組進(jìn)行了考察。該機(jī)組工作原理是在電加熱激活的作用下沖擊運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相變能量，現(xiàn)場(chǎng)兩次實(shí)測(cè)制熱效率效為1.15、1.45（即輸入1kW·h 電能可產(chǎn)生1.15 ～1.45kW 熱量）。該設(shè)備工作原理簡(jiǎn)單、易于控制、運(yùn)行穩(wěn)定，運(yùn)行效率不受環(huán)境影響，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間免維護(hù)運(yùn)行，各項(xiàng)優(yōu)勢(shì)比較突出。同時(shí)，象能GSY 供熱機(jī)組通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)，在加熱激活高碳分子發(fā)熱油過(guò)程中無(wú)燃燒，因此不產(chǎn)生CO2、無(wú)廢氣排放及機(jī)組運(yùn)行的噪音。機(jī)組出水溫度可在40 ～85℃內(nèi)任意調(diào)節(jié)，可提供暖用的高溫?zé)崴?/p>

5 課題研究方法

本課題的研究采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的研究方法。對(duì)國(guó)內(nèi)有關(guān)新能源利用的理論及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)深入學(xué)習(xí)；結(jié)合當(dāng)前國(guó)內(nèi)外最新的發(fā)展成果，對(duì)新能源的供熱方式及熱油機(jī)組的供熱方式進(jìn)行研究；在一期的基礎(chǔ)上對(duì)現(xiàn)有的二期工程進(jìn)行研究。

6 課題研究主要過(guò)程：GSY 熱油機(jī)組的研究

采用GSY 高碳分子發(fā)熱油在電加熱激活的作用下沖擊運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生相變能量，采暖每平米按30 ～50W 電功率進(jìn)行設(shè)計(jì)，采暖能效可達(dá)230%以上。全年運(yùn)行穩(wěn)定，不受環(huán)境影響。工作比較穩(wěn)定，效率較高。

象能GSY 供熱機(jī)組通過(guò)電力驅(qū)動(dòng)，因此不會(huì)產(chǎn)生CO2，同時(shí)，在加熱激活高碳分子發(fā)熱油過(guò)程中，沒(méi)有燃燒加熱的過(guò)程，因此沒(méi)有燃燒廢氣的排放，并且機(jī)組運(yùn)行無(wú)噪音，工作方式比較環(huán)保。

在額定條件下，象能GSY 供熱機(jī)組在消耗1kW/h 電力的情況下，就能提供2.3kW/h 以上的有效熱量。意味著2/3 以上的熱量是免費(fèi)的，大面積供暖領(lǐng)域節(jié)能效果更為突出。

（1）技術(shù)先進(jìn)。運(yùn)行模式：以加熱高分子油實(shí)現(xiàn)制熱水供暖需求；屏幕顯示：LCD、密碼鎖機(jī)及水位顯示等；熱水溫度設(shè)定：范圍：10 ～90℃；默認(rèn)熱水溫度值為50℃（90℃以下可調(diào)節(jié)）；定時(shí)設(shè)定：能實(shí)現(xiàn)多段定時(shí)開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)功能；智能控制：采用全自動(dòng)程序控制系統(tǒng)形成無(wú)須專人值守的“智能化”的操作。象能機(jī)組具有安全、能效高的特點(diǎn)。運(yùn)行穩(wěn)定使用壽命長(zhǎng)：機(jī)組故障率極低，運(yùn)行能效不受氣候條件影響，四季制熱效率保持不變，使用壽命15年以上。

（2）供暖水源及供暖方式的研究。

①株柏煤礦地理位置的優(yōu)越性，礦區(qū)具有豐富地下水，地下水的水位為7 ～8m，水溫溫度為16.5℃，每口井的水量為24m3/h，按照可提取溫差為10℃計(jì)算，可提取的負(fù)荷如下：Q=4.18×24m3×1000×10÷3600=278kW。

該熱源可利用分析：該地區(qū)地下水豐富，打井費(fèi)用低廉，無(wú)須鋪設(shè)長(zhǎng)距離管道，不存在企地關(guān)系協(xié)調(diào)問(wèn)題，因此，可以利用。需要注意打井及回灌的方式，不能造成水資源浪費(fèi)和污染。在停車場(chǎng)處打5 眼井作為回水用井，在單身宿舍樓北側(cè)打2 眼井作為出水井。

②為充分利用職工宿舍已經(jīng)安裝完畢的暖氣片，在雙面樓處安裝兩臺(tái)GSY 熱油機(jī)組，用以對(duì)新能源熱水（55 度）進(jìn)行二次加熱（90 度），增加了供熱效率保證了供暖質(zhì)量。

（3）系統(tǒng)構(gòu)建方案研究。食堂、辦公區(qū)用熱終端安裝風(fēng)機(jī)盤(pán)管，直接用水源熱泵機(jī)組提供中溫水供熱；職工宿舍區(qū)用熱終端使用已安裝的暖氣片，熱源使用GSY 供熱機(jī)組二次加熱后的高溫水。

①在新能源機(jī)房預(yù)留基礎(chǔ)處安裝一臺(tái)水源熱泵機(jī)組及換熱器等附件，通過(guò)預(yù)留管道接至食堂、辦公區(qū)及職工宿舍區(qū)附近；

②在辦公區(qū)、食堂用熱終端安裝風(fēng)機(jī)盤(pán)管；

③在職工宿舍區(qū)附近安裝GSY 供熱機(jī)組，機(jī)組二次加熱后的高溫水管直接與職工宿舍區(qū)總管相連。

7 課題研究成果

項(xiàng)目于2018年9月全部施工完成，在工區(qū)值班室、招待所、辦公樓、職工宿舍安裝新能源供熱裝置另在新能源泵房新安裝一臺(tái)水源熱泵。為充分利用職工宿舍已經(jīng)安裝完畢的暖氣片，在雙面樓處安裝兩臺(tái)GSY 熱油機(jī)組，用以對(duì)新能源熱水（55 度）進(jìn)行二次加熱（90 度），增加了供熱效率保證了供暖質(zhì)量。

二期系統(tǒng)整個(gè)滿足優(yōu)先使用太陽(yáng)能及壓風(fēng)機(jī)余熱的設(shè)計(jì)原則，并可按照峰谷電價(jià)設(shè)定運(yùn)行時(shí)段，即在用電低谷段運(yùn)行該系統(tǒng)，用電峰段除循環(huán)水泵運(yùn)行其它設(shè)備不再運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)峰谷時(shí)段設(shè)備運(yùn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)的功能。

采用PLC 動(dòng)態(tài)界面控制，滿足自動(dòng)運(yùn)行、無(wú)人值守的功能要求。

經(jīng)過(guò)測(cè)算，在滿足所有地點(diǎn)供暖制冷效果的前提下，相比傳統(tǒng)的電空調(diào)，每年可節(jié)約電費(fèi)約8.72 萬(wàn)元。

另因?yàn)樾履茉垂こ谭蠂?guó)家稅收加計(jì)扣除政策，預(yù)計(jì)可抵扣85 萬(wàn)元以上的稅收，間接為工礦創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

8 結(jié)語(yǔ)

該項(xiàng)目具有零污染、投資少、見(jiàn)效快等優(yōu)點(diǎn)，采用集中控制，技術(shù)門(mén)檻低，方便維護(hù)，采用新能源技術(shù)與原有的暖氣片散熱系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)，節(jié)省大量投資。工業(yè)余熱、地?zé)岷吞?yáng)能資源在工礦企業(yè)中的存在十分廣泛，加以利用將十分具有前景。對(duì)于采光良好和生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生大量余熱以及供暖系統(tǒng)改造困難的其他企業(yè)也具有很好的借鑒意義。