煤礦供熱及鍋爐選型方案

第一節(jié) 礦井概況及設(shè)計(jì)依據(jù)一、設(shè)計(jì)內(nèi)容根據(jù)業(yè)主方提供的礦井有關(guān)基礎(chǔ)資料，對(duì)礦井生產(chǎn)和生活所需采暖、通風(fēng)、供熱及井筒保溫?zé)嶝?fù)荷進(jìn)行計(jì)算和分析，根據(jù)供熱負(fù)荷提出鍋爐設(shè)備選型方案，以滿足建設(shè)方?jīng)Q策和鍋爐設(shè)備招標(biāo)訂貨需要。二、設(shè)計(jì)依據(jù)1、 采暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50019-2003)鍋爐房設(shè)計(jì)規(guī)范(GB5O041-2008)煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范(GB50215-2005)2、 氣象資料采暖室外計(jì)算溫度：-8°C；冬季通風(fēng)室外計(jì)算溫度：-6C；夏季通風(fēng)室外計(jì)算溫度：28C；冬季室外極端最低溫度平均值：-21.4C；冬季室外平均風(fēng)速：2.6m/s；夏季室外平均風(fēng)速：2.1m/s；采暖天數(shù)：120d；最大凍結(jié)深度：600mm第二節(jié)采暖熱負(fù)荷本礦地處寒冷地區(qū)，按規(guī)范要求，凡經(jīng)常有人員停留和生產(chǎn)工藝對(duì)溫度有一定要求的行政公共建筑物以及工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)建構(gòu)筑物，均設(shè)置集中采暖1、 供暖范圍采暖范圍：礦井工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)需采暖的各生產(chǎn)系統(tǒng)建筑物和所有行政公共建筑物。2、 供暖熱負(fù)荷工業(yè)場(chǎng)地行政與公共建筑物計(jì)算耗熱量為:630500W；各建筑物采暖耗熱量計(jì)算見表1-1-1。

表1-1-1建筑物耗熱量表序號(hào)建筑物名稱室內(nèi)釆暖計(jì)算溫度（°C）釆暖建筑物面積（m3）釆暖熱指標(biāo)（W/m2）采暖熱負(fù)荷（W）1綜合辦公樓（浴室，燈房）182600501300002工區(qū)樓1830045135003食堂18126045567004職工宿舍樓182800451260005辦公樓183400451530006副井絞車房1670050350007主井絞車房1650050250008空壓機(jī)房151625081009機(jī)電維修車間15720453240010機(jī)電設(shè)備庫（辦公樓）10760453420011風(fēng)機(jī)房1517050850012扇風(fēng)機(jī)房155050250013汽車庫10112505600合計(jì)630500第三節(jié)生活熱水熱負(fù)荷1、 洗浴用熱水礦井全員人數(shù)共計(jì)為1000人（含生產(chǎn)、管理），生產(chǎn)職工人員按四班三運(yùn)行制，每班生產(chǎn)人員（含井下和地面）250人，考慮同時(shí)洗浴人數(shù)的不均時(shí)系數(shù)，按礦井常年最大班洗浴人數(shù)200人計(jì)算所需熱水供應(yīng)和加熱耗熱量，常年洗浴用生活熱水集中制備，共用一個(gè)公共浴室。所有熱水均由鍋爐房?jī)?nèi)的熱交換站統(tǒng)一提供。各用熱單位的熱水量及耗熱量分別為：1）公共浴室浴池?zé)崴傲茉崴昧堪疵咳嗣看?40L計(jì)，冷水溫度為10°C,加熱至42°C,則制備職工洗浴生活熱水所需耗熱量為：Q=nLC△t其中：Q—耗熱量(W)n—每班淋浴人數(shù)(W)C—水的質(zhì)量比熱(W/kg.°C)△t—冷熱水溫度差(C)即Q=200X440X1.16(42—10)=3266560W根據(jù)國(guó)家煤礦工業(yè)設(shè)計(jì)規(guī)定，公共浴室淋浴熱水加熱和儲(chǔ)熱方式，時(shí)間按4.5小時(shí)計(jì)算，生活熱水加熱設(shè)計(jì)耗熱量為3266560/4.5=726000 W。考慮加熱用水時(shí)段的不一致性1.02，生活熱水供應(yīng)設(shè)計(jì)最大耗熱量為740420W。2、 空壓機(jī)余熱礦區(qū)現(xiàn)運(yùn)行2臺(tái)132KW的空壓機(jī)兩臺(tái)，根據(jù)美國(guó)能源署統(tǒng)計(jì)，壓縮機(jī)在運(yùn)行時(shí)，真正用于增加空氣勢(shì)能所消耗的電能，在總耗電量中只占很小的一部分約為20%，另外80%的電能轉(zhuǎn)化為熱量，通過風(fēng)冷或者水冷的方式排放到空氣中?？紤]到壓風(fēng)機(jī)運(yùn)行不可能百分百負(fù)載運(yùn)行，按照62%平均負(fù)載率計(jì)算熱量提取。其中有62%是可以被回收利用的，折合壓縮機(jī)的軸功率的50%。考慮到油氣雙回收，可以得到65%的熱量。合計(jì)132X2X65%=171KW。按照空壓機(jī)24小時(shí)運(yùn)行，可以得到的免費(fèi)的熱負(fù)荷為171000X24=4104000W，可以得到的熱水為4104000W+1.16+(42-10)=110噸，運(yùn)行費(fèi)用幾乎為零。礦區(qū)總用水量為200X440LX4=353噸，空壓機(jī)可以得到110噸的熱水，剩余的熱水為243噸，需要的熱負(fù)荷為243000+4X1.16(42-10)=2255000W ，按照4.5小時(shí)計(jì)算，每小時(shí)需求的熱負(fù)荷為501120W。3、 太陽能熱源太陽能熱源是一種免費(fèi)的可再生能源，因受天氣的影響，每年有效可利用的天數(shù)為280天左右，這280天中，太陽能系統(tǒng)產(chǎn)生熱水幾乎免費(fèi)。因沒有具有的太陽能熱值參數(shù)，暫按照濟(jì)南地區(qū)的太陽能熱值，產(chǎn)生一噸熱水需求的集熱面積為11?34mJ如產(chǎn)生243噸的熱水，需求的集熱面積為243X11.34=2755mo電加熱作為太陽能熱源的備用熱源，連續(xù)陰雨天氣時(shí)啟動(dòng)，一般不啟動(dòng)。井筒防凍熱負(fù)荷為防止冬季礦井進(jìn)風(fēng)井筒內(nèi)淋幫水結(jié)凍，影響提升能力及可能由于冰塊踏落造成井底嚴(yán)重事故，對(duì)井筒進(jìn)風(fēng)采取加熱措施。一、主斜井井筒防凍1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1)主斜井入井總風(fēng)量：3050m3/min2)室外極端最低溫度平均值：一21.4°C3)冷、熱空氣混合后的溫度：2C4)加熱后的空氣溫度：25C5)加熱熱媒：0.3MPa飽和蒸汽2、防凍耗熱量Q=50?8X3.6X1.2X0.28X[2-(-21.4)]=1437kW3、 加熱方式空氣加熱采用有風(fēng)機(jī)送風(fēng)加熱方式。在主井口房附近設(shè)集中空氣加熱室，安裝空氣熱交換器，空氣通過交換器系統(tǒng)所需的動(dòng)力，由送風(fēng)機(jī)承擔(dān)，冷、熱空氣在斜井井口房?jī)?nèi)混合。4、 熱媒及管道系統(tǒng)熱媒為0.3MPa的飽和蒸汽，機(jī)組熱交換器采用并聯(lián)連接異程式系統(tǒng)。凝結(jié)水利用余壓自流回鍋爐房?jī)?nèi)的軟化、凝結(jié)水箱中。二、副斜井井筒防凍1、設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)1)主斜井入井總風(fēng)量：1925m3/min2)室外極端最低溫度平均值：一21.4C3)冷、熱空氣混合后的溫度：2C4)加熱后的空氣溫度：25C5)加熱熱媒：0.3MPa飽和蒸汽2、防凍耗熱量Q=1925/60X3.6X1.2X0.28X[2-(-21.4)]=905.7kW3、加熱方式空氣加熱采用有風(fēng)機(jī)送風(fēng)加熱方式。在主井口房附近設(shè)集中空氣加熱室，安裝空氣熱交換器，空氣通過交換器系統(tǒng)所需的動(dòng)力，由送風(fēng)機(jī)承擔(dān)，冷、熱空氣在斜井井口房?jī)?nèi)混合。4、熱媒及管道系統(tǒng)熱媒為0.3MPa的飽和蒸汽，機(jī)組熱交換器采用并聯(lián)連接異程式系統(tǒng)。凝結(jié)水利用余壓自流回鍋爐房?jī)?nèi)的軟化、凝結(jié)水箱中。第五節(jié)鍋爐房設(shè)備一、設(shè)計(jì)熱負(fù)荷根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果，可知本項(xiàng)目采暖季最大熱負(fù)荷為建筑采暖、熱水供應(yīng)及井筒保溫三項(xiàng)之和，共計(jì)3.473MW。非采暖季最大熱負(fù)荷僅為熱水供應(yīng)一項(xiàng)，共計(jì)0.5MW。根據(jù)本項(xiàng)目供熱要求，在工業(yè)場(chǎng)地設(shè)集中供熱鍋爐房一座，依照前述所計(jì)算熱負(fù)荷，鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷見表1－1－2。二、鍋爐選型根據(jù)該礦井環(huán)境影響評(píng)價(jià)報(bào)告，該地區(qū)大氣環(huán)境為全國(guó)最污染地區(qū)之一，每年霧霾天數(shù)已占到全年天數(shù)的三分之一以上，對(duì)人民的生活健康和當(dāng)?shù)乜諝猸h(huán)境帶來很大的影響，為減少環(huán)境污染，避免新上燃煤鍋爐排出的污染源廢渣，廢水、煤灰，飛塵對(duì)環(huán)境的破壞，根據(jù)環(huán)評(píng)文件提出的要求，設(shè)計(jì)確定采用對(duì)大氣和環(huán)境零污染的電鍋爐生產(chǎn)熱能。表1-1-2 鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷表項(xiàng)目設(shè)計(jì)熱負(fù)荷（MW）采暖季非采暖季采暖通風(fēng)（生產(chǎn)、公共建筑）0.63井筒保溫2.33熱水供應(yīng)0.50.5合計(jì)3?460.5三、鍋爐熱媒參數(shù)選擇根據(jù)礦井工業(yè)場(chǎng)地對(duì)熱源不同的使用要求，行政公共建筑采暖宜用低溫水熱媒，其它負(fù)荷包括工業(yè)建筑采暖、熱水供應(yīng)和井筒保溫宜采用飽和蒸汽作為熱媒，可以更好的保障冬季井筒生產(chǎn)運(yùn)行安全，采用蒸汽換熱效率高，供熱升溫快，減小輸送管線的投資費(fèi)用且工業(yè)建筑采暖、熱水供應(yīng)和井筒保溫?zé)嶝?fù)荷占整個(gè)礦井熱負(fù)荷的比例較高，綜合以上幾方面的因素，設(shè)計(jì)選用以電作為能源供應(yīng)的蒸汽鍋爐。對(duì)于礦井工業(yè)場(chǎng)地行政、公共建筑室內(nèi)衛(wèi)生條件要求較高,為滿足室內(nèi)工作人員舒適度和有關(guān)規(guī)范規(guī)定，采暖熱媒采用95/70°C低溫?zé)崴?，熱水制備釆用汽一水換熱器，加熱熱媒為鍋爐所產(chǎn)85/60C低溫?zé)崴?。四、電鍋爐工作原理及特點(diǎn)電鍋爐是一種以電力為能源，從電能轉(zhuǎn)化成熱能，通過鍋爐的換熱部位把熱媒水加熱到一定參數(shù)(溫度、壓力)并向外輸出具有額定工質(zhì)的熱能機(jī)械設(shè)備。電鍋爐按照用途可分為：KS-D電開水鍋爐、CLDR(CWDR)電熱水鍋爐(包括電釆暖鍋爐和電洗浴鍋爐)、LDR(WDR)電蒸汽鍋爐等。蒸汽鍋爐是生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽的鍋爐。綜上，電蒸汽鍋爐就是以電力為能源，生產(chǎn)規(guī)定參數(shù)和品質(zhì)的蒸汽的鍋爐，其主要性能特點(diǎn)如下：1、 全自動(dòng)智能化控制技術(shù)，無需專人值守。工作方式靈活，可設(shè)置為手動(dòng)或自動(dòng)模式。2、 可按照需要設(shè)定鍋爐自動(dòng)運(yùn)行時(shí)間段，一天可設(shè)多個(gè)不同的工作時(shí)段，使鍋爐自動(dòng)分時(shí)啟動(dòng)各加熱組，加熱組循環(huán)投切，使各接觸器使用時(shí)間、頻率相同，提高設(shè)備使用壽命。3、 控制器對(duì)壓力自動(dòng)控制、演算、追蹤，可在負(fù)荷變化時(shí)對(duì)給水泵、電加熱管進(jìn)行自動(dòng)啟?？刂?，也可手動(dòng)控制。4、 具備齊全的多項(xiàng)保護(hù)功能，漏電保護(hù)、缺水保護(hù)、接地保護(hù)、蒸汽超壓保護(hù)、過流保護(hù)、電源保護(hù)等，鍋爐自動(dòng)保護(hù)，安全到家。5、 鍋爐本體釆用鍋爐壓力容器鋼板，爐體縱、環(huán)焊縫均為自動(dòng)焊，并進(jìn)行X射線探傷，小型鍋爐爐體、機(jī)電一體化,便于安裝和配接；大型鍋爐爐體與電控分體設(shè)計(jì)，杜絕電氣控制部分受爐體的高溫影響，保證電控器件的穩(wěn)定運(yùn)行。6、采用符合JB/2379-93和《金屬管狀電加熱元件技術(shù)條件》要求的低表面熱負(fù)荷電熱元件。優(yōu)質(zhì)電熱絲外套加厚不銹鋼管，管內(nèi)填充高純度二氧化鎂粉，電加熱管使用壽命長(zhǎng)。每組電熱元件采用法蘭連接，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，機(jī)械強(qiáng)度高，安全可靠，更換方便等特點(diǎn)。7、結(jié)構(gòu)緊湊、科學(xué)合理的設(shè)計(jì)和先進(jìn)的制造工藝，使鍋爐占用空間小，方便運(yùn)輸并且節(jié)省使用場(chǎng)地。8、無噪音，無污染，熱效率高，鍋爐本體采用優(yōu)質(zhì)高效保溫材料做保溫，散熱損耗小，節(jié)能降耗。9、鍋爐外包裝采用名優(yōu)彩板包裹設(shè)計(jì)，外形美觀大方，不易銹蝕。電鍋爐主要優(yōu)點(diǎn)：1、 安全性:①漏電保護(hù)：當(dāng)鍋爐發(fā)生漏電時(shí)，通過漏電斷路器及時(shí)切斷電源，確保人身安全。②缺水保護(hù)：當(dāng)鍋爐缺水時(shí)及時(shí)切斷加熱管控制電路,防止加熱管發(fā)生干燒損壞，同時(shí)控制器發(fā)出缺水報(bào)警指示。③接地保護(hù)：當(dāng)鍋爐外殼帶電時(shí)，通過接地線把漏電流導(dǎo)入大地，從而確保人身安全。通常保護(hù)接地線應(yīng)與大地之間作良好的金屬聯(lián)接，常用深埋在地下的角鐵、鋼管做接地體，接地電阻不得大于4Q。④蒸汽超壓保護(hù)：當(dāng)鍋爐蒸汽壓力超過設(shè)定的上限壓力時(shí)，安全閥啟動(dòng)，釋放出蒸汽使壓力降低。⑤過流保護(hù)：當(dāng)鍋爐超負(fù)荷（電壓過高）工作時(shí)，漏電斷路器自動(dòng)斷開。⑥電源保護(hù):借助先進(jìn)的電子線路檢測(cè)到過電壓、欠電壓、斷相等故障狀態(tài)后，進(jìn)行可靠的斷電保護(hù)。2、 方便性:①電源引入電控箱后，一鍵操作，鍋爐便進(jìn)入（或脫離）全自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。②鍋爐內(nèi)水量減少，控制系統(tǒng)自動(dòng)通過補(bǔ)水泵把水從水箱補(bǔ)充到鍋爐內(nèi)。3、 合理性:為合理有效的使用電能，特別將加熱功率分為數(shù)段，并由控制器自動(dòng)循環(huán)投入（切斷）用戶根據(jù)實(shí)際需要確定好加熱功率后，只需合上相應(yīng)漏電斷路器（或按下相應(yīng)的投切開關(guān)）即可。加熱管的分段循環(huán)投切，降低了鍋爐在運(yùn)行中對(duì)電網(wǎng)的沖擊。4、可靠性:①鍋爐本體使用氬弧焊打底，手工焊蓋面，經(jīng)過X射線探傷的嚴(yán)格檢查。②鍋爐使用鋼材，嚴(yán)格按制造標(biāo)準(zhǔn)選用。③鍋爐使用配件，均選用國(guó)內(nèi)外優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品，并經(jīng)試爐檢驗(yàn)，保證了鍋爐的長(zhǎng)期正常運(yùn)行。五、鍋爐主要技術(shù)參數(shù)根據(jù)鍋爐房設(shè)計(jì)熱負(fù)荷，確定鍋爐采暖季熱負(fù)荷為3.46MW；非采暖季熱負(fù)荷為0.5MW?？紤]電鍋爐運(yùn)行的可靠和穩(wěn)定性，選用一臺(tái)額定蒸發(fā)量5t/h電鍋爐即可滿足供熱要求。2、鍋爐技術(shù)參數(shù)：型號(hào)：WRD6.0-0.7， 臺(tái)數(shù)：1臺(tái)額定蒸發(fā)量：5t/h， 額定工作壓力：0.7MPa配電功率：3460kW六、鍋爐房熱力系統(tǒng)1、 鍋爐給水系統(tǒng)：廠區(qū)各系統(tǒng)蒸汽凝結(jié)水回水返回鍋爐補(bǔ)水箱，由鍋爐給水泵送入鍋爐，鍋爐產(chǎn)生的0.7MPa飽和蒸汽通過分汽缸對(duì)礦井的工業(yè)建筑、空氣加熱室、鍋爐房?jī)?nèi)的生活熱水制備站等進(jìn)行供熱。鍋爐配套安裝2臺(tái)給水泵,一用一備，非采暖季1臺(tái)運(yùn)行帶變頻調(diào)節(jié)裝置，以滿足在不同負(fù)荷時(shí)，都能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。給水泵選用多級(jí)泵，流量：Q=3~6m3/h揚(yáng)程：90~120m。2、 軟化除氧系統(tǒng)：鍋爐補(bǔ)給水采用CRJH-8型全自動(dòng)軟水器進(jìn)行軟化處理，雙罐連續(xù)出水，處理水量：8t/h。鍋爐給水除氧采用物理-化學(xué)相結(jié)合的解吸除氧方式對(duì)鍋爐補(bǔ)水進(jìn)行除氧，除氧器出力：6~t/h。除氧系統(tǒng)配備2臺(tái)除氧水泵，1臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。系統(tǒng)設(shè)1臺(tái)8m3軟化補(bǔ)水箱。3、 礦井公共、行政建筑物低溫?zé)崴膳到y(tǒng)采用組合式換熱機(jī)組，制備85/60°C低溫?zé)崴?。為便于控制管理，設(shè)在鍋爐房水處理間，機(jī)組采用高效汽水換熱器，換熱量為0.5MW，配備2臺(tái)熱水循環(huán)水泵，系統(tǒng)補(bǔ)水定壓亦采用變頻調(diào)速裝置,配備2臺(tái)補(bǔ)給水泵，1臺(tái)運(yùn)行1臺(tái)備用。所需補(bǔ)水來自軟化補(bǔ)水箱。七、鍋爐房布置鍋爐房由以下兩部分組成室內(nèi)部分包括鍋爐間、水處理輔