多热源协同供热系统在邢台矿浴室改造项目中的应用研究

摘要

低热值热源资源十分丰富，广泛存在于各种生产过程中，被认为是继煤、石油、天然气、水力之后的第5大常规能源。充分利用低位热能是实现节能减排战略目标的重要手段之一。大多数煤矿都需要空压机来压缩空气，大部分电能转化为热量，依靠散热设备排放到大气中。对空压机余热进行处理，并将其中的低位热能加以利用，具有很好的环保、经济效益;而空气中的低位热能以其取之不尽、廉价、安全、清洁无污染等特点受到人们的重视。
　　本文以河北省邢台市邢台矿浴室改造工程为例，利用余热回收系统将空压机废热回收用于加热洗浴用水。由于邢台矿压风机功率有限，提出空压机余热回收联合空气源热泵协同供热，在极端天气条件下，开启电加热弥补热量的不足。本文分析了本系统的原理、运行模式及控制系统，并结合实际工程介绍该供热系统的设计方法要点，多热源系统与单一热源系统相比可以提高系统的稳定性，并通过热源的优化调节，按热源的效率顺序投入以及调节热量输出，实现能量梯级利用，协同供热，明显提高了经济效益，为煤矿的安全生产和企业节能减排创造了条件。在类似工程中，大部分还是使用传统二维CAD制图，本项目在设计过程中利用BIM技术对项目进行三维制图，并对管网综合设计进行碰撞分析，进而优化图纸，减少施工中的设计变更，为项目按期完成提供了保障。通过对本系统节能、经济、环保效益的分析，得出以下结论:
　　1、空压机废热利用能效比为18.3，空气能为5.2，电加热为0.966;空压机废热为最优先利用的热能，空气能次之，尽量减少电加热的使用。
　　2、通过本系统与燃煤锅炉系统进行分析比较，项目初投资总额为292万元，与原有燃煤锅炉相比较每年可节约运行费用126.6万元，邢台煤矿的资金静态回收期为2.3年，回收期较短，经济效益明显。
　　3、根据节能性分析估算，本浴室改造项目每年可以减少燃煤量2650吨。每吨煤可产生2.6吨CO2，0.02吨SO2，因此每年可以少排放6890吨CO2，符合温室效应防治的要求，而SO2的排放量则可以减少53吨，同时减少了不可估量的烟尘排放，对雾霾的抑制起到了一定作用。
　　空压机余热、空气源热泵、电加热协同供热系统，最大的意义在于优势互补，提高了对于空压机余热和空气能这两种低位热能的利用率，降低了对一次能源的消耗。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景和意义

1．2 空气压缩机余热回收系统研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．3 空气源热泵的国内外研究现状

1．4 复合热源的发展趋势

1．5 课题的研究内容和路线

1．5．1 主要研究内容

1．5．2 技术路线

1．6 本文预期成果

第2章 空压机余热回收与空气源热泵系统基本理论分析

2．1 有油螺杆式空压机的工作原理与系统流程

2．1．1 有油螺杆式空压机的工作原理

2．1．2 有油螺杆式空压机的系统流程

2．2 余热回收系统

2．2．1 滑油冷却器的原理

2．2．2 排气量的修正

2．2．3 单台空压机可回收的余热量

2．3 板式换热器

2．3．1 板式换热器的设计计算

2．3．2 板式换热器选型时注意的问题

2．4 空气源热泵系统理论研究

2．4．2 空气源热泵系统的优点和不足

2．5 电加热系统

2．6 空压机余热、空气源热泵、电加热协同供热系统的工作模式

2．7 空压机余热、空气源热泵、电加热协同供热系统的特点

2．8 本章小结

3．1．1 自然条件

3．1．2 设计参数

3．1．3 设计依据

3．1．4 设计内容

3．1．5 原浴室概况

3．2 工艺方案

3．3 压风机余热回收系统设计

3．3．1 二级换热器的选型

3．3．3 平均温差的计算

3．4 空气源热泵系统设计

3．4．1 热水热负荷

3．4．2 空气源热泵的选型

3．4．3 蓄热系统

3．5 电加热系统设计

3．6 控制系统

3．6．1 热水系统运行模式

3．7 BIM技术在系统中的应用

3．7．1 BIM的概念

3．7．2 传统的二维管网设计及相关问题

3．7．3 机房布置

3．7．4 管线综合碰撞检测

3．7．5 施工

3．8 本章小结

第四章 多热源协同供热系统的分析总结

4．1．系统运行分析

4．1．2 系统运行性能测试

4．1．2 系统运行过程中出现的问题及改进意见

4．2．节能方案评价

4．2．1 经济技术测评方法

4．2．2 收益分析

4．2．3 方案评价结果

4．3 本章小结

第五章 总结与展望

5．2 论文创新点

5．3 问题与展望

致谢

参考文献

作者简介

攻读硕士学位期间发表的学术论文和研究成果