曹 奇

(潞安環(huán)能股份公司 常村煤礦，山西 長(zhǎng)治 046102)

常村煤礦職工浴室始建于1990年，擔(dān)負(fù)著全礦井下一、二線職工及地面生產(chǎn)單位、科室職工的洗浴工作。設(shè)計(jì)建筑面積為15 000 m2，屬磚混結(jié)構(gòu)，外墻沒(méi)有保溫材料，熱損耗大；采用燃煤鍋爐供暖，屬汽暖方式，室內(nèi)供暖方式為鑄鐵散熱器。在室外平均溫度-10℃～10℃期間，保證職工浴室室內(nèi)溫度維持在25℃左右。隨著國(guó)家取締燃煤鍋爐及煤改電政策的推出，加上環(huán)保部及省(市)環(huán)保廳(局)對(duì)環(huán)境污染治理力度的加大，常村煤礦于2017年6月進(jìn)行供暖改造，不再使用燃煤鍋爐供暖；改造完成后全部由長(zhǎng)治市康莊供熱有限公司提供集中統(tǒng)一供暖。但是非供暖期(4月和10月)沒(méi)有集中供熱熱源，保證不了井下職工零、四點(diǎn)班洗浴時(shí)室內(nèi)采暖需求。鑒于此，常村煤礦于2017年12月開(kāi)始進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、市場(chǎng)調(diào)研等前期工作，從供暖效果、投資資金、維護(hù)保養(yǎng)等多方面考慮，最終決定采用先進(jìn)的低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組工藝，利用空氣作為輔助能源為建筑物供暖，2018年7月全部完成改造，既滿足了非供暖期(4月和10月)室內(nèi)溫度低，影響職工零、四點(diǎn)班洗浴時(shí)采暖溫度需求，又減少了燃煤鍋爐供熱帶來(lái)的空氣污染，達(dá)到了節(jié)能環(huán)保要求，最終起到了雙贏的效果。

1 供暖改造方案

根據(jù)國(guó)家和省市環(huán)保部門最新文件及國(guó)家煤改電政策要求，結(jié)合常村煤礦供暖系統(tǒng)及職工浴室供暖現(xiàn)狀，常村煤礦委托山西省輕工建設(shè)有限公司及浙江盾安機(jī)電科技有限公司，對(duì)職工浴室整體供暖系統(tǒng)及管網(wǎng)進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

職工浴室供暖改造分為新增供暖控制系統(tǒng)、水泵和膨脹水箱安裝、電腦控制和配電系統(tǒng)、供暖管網(wǎng)改造四部分。職工浴室供暖改造中既購(gòu)置新設(shè)備，又充分利用原有車間及管網(wǎng)，不僅保證供暖能力得到提升，而且使新設(shè)備和車間建筑風(fēng)格實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一、美觀大方。

1.1 供暖控制系統(tǒng)

1.1.1 低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組

新增22臺(tái)熱泵機(jī)組，出水溫度為55 ℃,單臺(tái)尺寸為2 042 mm×1 170 mm×2 128 mm，地基采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)與槽鋼相結(jié)合的技術(shù)，機(jī)組依次排放并加固焊接于預(yù)埋的槽鋼上面,一排11臺(tái)，共計(jì)2排。

低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組是一種以空氣為冷源、熱源，提供空調(diào)用熱水的設(shè)備，主要由壓風(fēng)機(jī)、空氣側(cè)換熱器、膨脹閥、輔助制冷配件及電控系統(tǒng)組成；具有先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)、自動(dòng)控制、框架結(jié)構(gòu)、自動(dòng)除霜、自我防凍、用戶操作方便等特點(diǎn)，使得機(jī)組占地空間小、運(yùn)行可靠、性能穩(wěn)定。

1) 模塊化設(shè)計(jì)。整個(gè)機(jī)組結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、占地空間小、重量輕，運(yùn)輸及組裝輕便快捷。單個(gè)模塊機(jī)組有兩個(gè)獨(dú)立的制冷系統(tǒng)，一方面方便日常維護(hù)保養(yǎng)；另一方面組裝時(shí)又靈活方便及后續(xù)能量擴(kuò)容與調(diào)控。

2) 微電腦自動(dòng)控制。設(shè)備的運(yùn)行、管理均由微電腦系統(tǒng)操作完成，自動(dòng)化程度高，無(wú)需專職人員看管；設(shè)備可按照供暖負(fù)荷的增加與減少自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉壓縮機(jī)，使設(shè)備安全經(jīng)濟(jì)地運(yùn)行。機(jī)組設(shè)備擁有故障自行檢測(cè)、壓縮機(jī)自動(dòng)平衡等功能。

3) 自動(dòng)除霜與自我防凍。設(shè)備自帶獨(dú)立的控制系統(tǒng)，模塊與模塊之間制冷系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，互不影響；隨著天氣變化情況(溫度、濕度)可設(shè)定不同的除霜參數(shù)，自動(dòng)除霜，達(dá)到提高冬季制熱效率的目的及節(jié)能環(huán)保的要求。

采用雙級(jí)自我防凍保護(hù)。冬季氣溫下降，當(dāng)系統(tǒng)管道內(nèi)溫度低于4℃,設(shè)備自動(dòng)運(yùn)行制熱系統(tǒng)或運(yùn)行水泵將水溫加熱到10℃，然后系統(tǒng)自動(dòng)退出防凍控制，進(jìn)而防止設(shè)備管路結(jié)冰，水系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。

4) 框架結(jié)構(gòu)。設(shè)備采用框架結(jié)構(gòu)，面板采用不銹鋼材料，外殼具有防腐防銹功能，外形美觀大方。

1.1.2 低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組選址

由于熱泵機(jī)組所需的熱量基本上全部來(lái)自室外大氣環(huán)境，為了保證機(jī)組正常運(yùn)行、性能穩(wěn)定，有足夠的換風(fēng)量及日后方便維護(hù)保養(yǎng)，需將熱泵機(jī)組放到通風(fēng)流暢、朝陽(yáng)或背風(fēng)及空間足夠大的位置，因此考慮利用原有的鍋爐房除塵器位置，將除塵器設(shè)備、管路及底座全部拆除回填、鋼筋混凝土硬化整平后使用。

1.2 水泵、膨脹水箱

利用原有軟化水車間及軟化設(shè)備、加藥泵、提升泵、控制柜等整套系統(tǒng)，全部檢修后使用；利用原有鍋爐房除渣機(jī)走廊的東北角，將墻體粉刷后使用；新增3臺(tái)循環(huán)水泵、3臺(tái)控制柜及1臺(tái)變頻器，形成了“兩用一備、一托三”變頻控制，有序排放在預(yù)埋的槽鋼上面，并進(jìn)行焊接加固處理；新增1個(gè)50 m3的膨脹水箱，地基采用鋼筋混凝土澆筑。

1.3 電腦控制、配電系統(tǒng)

電腦控制系統(tǒng)具有缺水保護(hù)、自動(dòng)啟停、掉電記憶、進(jìn)出水溫度等功能，采用觸摸屏微電腦顯示屏界面方式；低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組電控系統(tǒng)操作、管理、監(jiān)測(cè)監(jiān)控、顯示及報(bào)警等功能均在微電腦顯示屏界面一鍵操作；工藝圖畫面、報(bào)警畫面、系統(tǒng)診斷畫面、在線幫助畫面在微電腦顯示屏查看；工藝圖畫面下拉菜單包含工藝流程圖、設(shè)備運(yùn)行情況及系統(tǒng)水流量、主機(jī)高低壓、排氣溫度、進(jìn)出水溫度、負(fù)載等參數(shù)；報(bào)警功能利用“黑匣子”原理，如運(yùn)行中出現(xiàn)故障，微電腦控制芯片自動(dòng)識(shí)別故障類型，不會(huì)立即將故障機(jī)組停機(jī)，而是發(fā)出報(bào)警聲，以便機(jī)組持續(xù)供熱，不影響建筑物的取暖需求。

低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組負(fù)荷采用鍋爐房原有配電系統(tǒng)；配電室采用原有的鼓風(fēng)機(jī)室，拆除原有鼓風(fēng)機(jī)及混凝土底座，對(duì)門、窗、墻體重新整修后使用。

1.4 管網(wǎng)改造

主管網(wǎng)采用原有供暖管網(wǎng),低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組各設(shè)備間的管路連接完成,采用保溫層保護(hù)；與主管網(wǎng)對(duì)接連通即可使用。職工浴室內(nèi)的管路全部更換為鍍鋅鋼管，鑄鐵包更換為散熱性更好的彩色暖氣包，以保證職工浴室采暖實(shí)際需求。

2 工藝流程

職工浴室供暖工藝流程如圖1所示。

圖1 職工浴室供暖工藝流程

職工浴室供暖改造完成后，深井水由深井提升泵提至軟化系統(tǒng)，經(jīng)加藥程序進(jìn)行軟化、濾納處理后自流到軟化水池，防止管路結(jié)垢，堵塞管路；軟化水由提升泵提至空氣源熱泵機(jī)組，經(jīng)壓縮機(jī)將冷媒壓縮，壓縮后溫度升高的冷媒經(jīng)冷凝器由空氣熱量通過(guò)蒸發(fā)器吸收、導(dǎo)入水中產(chǎn)生熱水；放熱后的冷媒又從空氣里吸熱，再回到壓縮機(jī)進(jìn)行下一輪循環(huán)，設(shè)置進(jìn)回水溫度為55℃/45℃，達(dá)不到設(shè)定溫度的熱水繼續(xù)進(jìn)入空氣源熱泵循環(huán)加熱；達(dá)到溫度的熱水流入水箱，由循環(huán)水泵打入主管網(wǎng)至職工浴室供熱，保證職工浴室室內(nèi)溫度及洗浴采暖需求。

3 結(jié) 語(yǔ)

職工浴室供暖改造完成后，由22組低環(huán)溫空氣源熱泵機(jī)組產(chǎn)出55℃熱水，一方面可以在非供暖期(4月和10月)解決職工洗浴采暖溫度需求，保證職工浴室室內(nèi)溫度；另一方面可以配合空壓機(jī)余熱系統(tǒng)形成雙回路(其他月份)，供澡堂洗浴熱水，保證職工洗浴用水需求；同時(shí)也取得了良好的環(huán)保、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，實(shí)現(xiàn)了職工浴室供暖改造的目的。