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煤矿集中供热及锅炉设备选型方案1第一节矿井概况及设计依据一、设计内容根据业主方提供的矿井有关基础资料，对矿井生产和生活所需采暖、通风、供热及井筒保温热负荷进行计算和分析，根据供热负荷提出锅炉设备选型方案，以满足建设方决策和锅炉设备招标订货需要。二、设计依据1、采暖通风与空气调节设计规范(GB50019-2003)锅炉房设计规范(GB50041-2008)煤炭工业矿井设计规范（GB50215-2005）2、气象资料采暖室外计算温度：-8℃；冬季通风室外计算温度：-6℃；夏季通风室外计算温度：28℃；冬季室外极端最低温度平均值：-21.4℃；冬季室外平均风速：2.6m/s；夏季室外平均风速：2.1m/s；采暖天数：120d；最大冻结深度：600mm第二节采暖热负荷本矿地处寒冷地区，按规范要求，凡经常有人员停留和生产工艺对温度有一定要求的行政公共建筑物以及工业生产系统建构筑物，均设置集中采暖。1、供暖范围采暖范围：矿井工业场地内需采暖的各生产系统建筑物和所有行政公共建筑物。2、供暖热负荷工业场地行政与公共建筑物计算耗热量为:630500W；各建筑物采暖耗热量计算见表1-1-1。煤矿集中供热及锅炉设备选型方案2表1-1-1建筑物耗热量表序号建筑物名称室内采暖计算温度（℃）采暖建筑物面积（m3）采暖热指标（W/m2）采暖热负荷（W）1综合办公楼（浴室，灯房）182600501300002工区楼1830045135003食堂18126045567004职工宿舍楼182800451260005办公楼183400451530006副井绞车房1670050350007主井绞车房1650050250008空压机房151625081009机电维修车间15720453240010机电设备库（办公楼）10760453420011风机房1517050850012扇风机房155050250013汽车库10112505600合计630500第三节生活热水热负荷1、洗浴用热水矿井全员人数共计为1000人（含生产、管理），生产职工人员按四班三运行制，每班生产人员（含井下和地面）250人，考虑同时洗浴人数的不均时系数，按矿井常年最大班洗浴人数200人计算所需热水供应和加热耗热量，常年洗浴用生活热水集中制备，共用一个公共浴室。所有热水均由锅炉房内的热交换站统一提供。各用热单位的热水量及耗热量分别为：1）公共浴室浴池热水及淋浴热水用量按每人每次440L计，冷水温度为10℃，加热至42℃，则制备职工洗浴生活热水所需耗热量为：煤矿集中供热及锅炉设备选型方案3Q=nLC△t其中：Q—耗热量（W）n—每班淋浴人数（W）C—水的质量比热（W/kg.℃）△t—冷热水温度差（℃）即Q=200×440×1.16（42-10)=3266560W根据国家煤矿工业设计规定，公共浴室淋浴热水加热和储热方式，时间按4.5小时计算，生活热水加热设计耗热量为3266560/4.5=726000W。考虑加热用水时段的不一致性1.02，生活热水供应设计最大耗热量为740420W。2、空压机余热矿区现运行2台132KW的空压机两台，根据美国能源署统计，压缩机在运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占很小的一部分约为20%，另外80%的电能转化为热量，通过风冷或者水冷的方式排放到空气中。考虑到压风机运行不可能百分百负载运行，按照62%平均负载率计算热量提取。其中有62%是可以被回收利用的，折合压缩机的轴功率的50%。考虑到油气双回收，可以得到65%的热量。合计132×2×65%=171KW。按照空压机24小时运行，可以得到的免费的热负荷为171000×24=4104000W，可以得到的热水为4104000W÷1.16÷（42-10)=110吨，运行费用几乎为零。矿区总用水量为200×440L×4=353吨，空压机可以得到110吨的热水，剩余的热水为243吨，需要的热负荷为243000÷4×1.16（42-10)=2255000W，按照4.5小时计算，每小时需求的热负荷为501120W。3、太阳能热源太阳能热源是一种免费的可再生能源，因受天气的影响，每年有效可利用的天数为280天左右，这280天中，太阳能系统产生热水几乎免费。因没有具有的太阳能热值参数，暂按照济南地区的太阳能热值，产生一吨热水需求的集热面积为11.34㎡，如产生243吨的热水，需求的集热面积为243×11.34=2755㎡。电加热作为太阳能热源的备用热源，连续阴雨天气时启动，一般不启动。煤矿集中供热及锅炉设备选型方案4第四节井筒防冻热负荷为防止冬季矿井进风井筒内淋帮水结冻，影响提升能力及可能由于冰块踏落造成井底严重事故，对井筒进风采取加热措施。一、主斜井井筒防冻1、设计数据（1）主斜井入井总风量：3050m³/min（2）室外极端最低温度平均值：－21.4℃（3）冷、热空气混合后的温度：2℃（4）加热后的空气温度：25℃（5）加热热媒：0.3MPa饱和蒸汽2、防冻耗热量Q=50.8×3.6×1.2×0.28×[2-（-21.4）]=1437kW3、加热方式空气加热采用有风机送风加热方式。在主井口房附近设集中空气加热室，安装空气热交换器，空气通过交换器系统所需的动力，由送风机承担，冷、热空气在斜井井口房内混合。4、热媒及管道系统热媒为0.3MPa的饱和蒸汽，机组热交换器采用并联连接异程式系统。凝结水利用余压自流回锅炉房内的软化、凝结水箱中。二、副斜井井筒防冻1、设计数据（1）主斜井入井总风量：1925m³/min（2）室外极端最低温度平均值：－21.4℃（3）冷、热空气混合后的温度：2℃（4）加热后的空气温度：25℃（5）加热热媒：0.3MPa饱和蒸汽2、防冻耗热量Q=1925/60×3.6×1.2×0.28×[2-（-21.4）]=905.7kW煤矿集中供热及锅炉设备选型方案53、加热方式空气加热采用有风机送风加热方式。在主井口房附近设集中空气加热室，安装空气热交换器，空气通过交换器系统所需的动力，由送风机承担，冷、热空气在斜井井口房内混合。4、热媒及管道系统热媒为0.3MPa的饱和蒸汽，机组热交换器采用并联连接异程式系统。凝结水利用余压自流回锅炉房内的软化、凝结水箱中。第五节锅炉房设备一、设计热负荷根据上述计算结果，可知本项目采暖季最大热负荷为建筑采暖、热水供应及井筒保温三项之和，共计3.473MW。非采暖季最大热负荷仅为热水供应一项，共计0.5MW。根据本项目供热要求，在工业场地设集中供热锅炉房一座，依照前述所计算热负荷，锅炉房设计热负荷见表1－1－2。二、锅炉选型根据该矿井环境影响评价报告，该地区大气环境为全国最污染地区之一，每年雾霾天数已占到全年天数的三分之一以上，对人民的生活健康和当地空气环境带来很大的影响，为减少环境污染，避免新上燃煤锅炉排出的污染源废渣，废水、煤灰，飞尘对环境的破坏，根据环评文件提出的要求，设计确定采用对大气和环境零污染的电锅炉生产热能。表1-1-2锅炉房设计热负荷表项目设计热负荷（MW）采暖季非采暖季采暖通风(生产、公共建筑)0.63井筒保温2.33热水供应0.50.5煤矿集中供热及锅炉设备选型方案6合计3.460.5三、锅炉热媒参数选择根据矿井工业场地对热源不同的使用要求，行政公共建筑采暖宜用低温水热媒，其它负荷包括工业建筑采暖、热水供应和井筒保温宜采用饱和蒸汽作为热媒，可以更好的保障冬季井筒生产运行安全，采用蒸汽换热效率高，供热升温快，减小输送管线的投资费用且工业建筑采暖、热水供应和井筒保温热负荷占整个矿井热负荷的比例较高，综合以上几方面的因素，设计选用以电作为能源供应的蒸汽锅炉。对于矿井工业场地行政、公共建筑室内卫生条件要求较高,为满足室内工作人员舒适度和有关规范规定，采暖热媒采用95/70℃低温热水，热水制备采用汽—水换热器，加热热媒为锅炉所产85/60℃低温热水。四、电锅炉工作原理及特点电锅炉是一种以电力为能源，从电能转化成热能，通过锅炉的换热部位把热媒水加热到一定参数(温度、压力)并向外输出具有额定工质的热能机械设备。电锅炉按照用途可分为：KS-D电开水锅炉、CLDR（CWDR）电热水锅炉（包括电采暖锅炉和电洗浴锅炉）、LDR(WDR)电蒸汽锅炉等。蒸汽锅炉是生产规定参数和品质的蒸汽的锅炉。综上，电蒸汽锅炉就是以电力为能源，生产规定参数和品质的蒸汽的锅炉，其主要性能特点如下：1、全自动智能化控制技术，无需专人值守。工作方式灵活，可设置为手动或自动模式。2、可按照需要设定锅炉自动运行时间段，一天可设多个不同的工作时段，使锅炉自动分时启动各加热组，加热组循环投切，使各接触器使用时间、频率相同，提高设备使用寿命。3、控制器对压力自动控制、演算、追踪，可在负荷变化时对给水泵、电加热管进行自动启停控制，也可手动控制。4、具备齐全的多项保护功能，漏电保护、缺水保护、接地保护、蒸汽超压保护、过流保护、电源保护等，锅炉自动保护，安全到家。5、锅炉本体采用锅炉压力容器钢板，炉体纵、环焊缝均为自动焊，并进煤矿集中供热及锅炉设备选型方案7行X射线探伤，小型锅炉炉体、机电一体化,便于安装和配接；大型锅炉炉体与电控分体设计，杜绝电气控制部分受炉体的高温影响，保证电控器件的稳定运行。6、采用符合JB/2379-93和《金属管状电加热元件技术条件》要求的低表面热负荷电热元件。优质电热丝外套加厚不锈钢管，管内填充高纯度二氧化镁粉，电加热管使用寿命长。每组电热元件采用法兰连接，具有结构简单，机械强度高，安全可靠，更换方便等特点。7、结构紧凑、科学合理的设计和先进的制造工艺，使锅炉占用空间小，方便运输并且节省使用场地。8、无噪音，无污染，热效率高，锅炉本体采用优质高效保温材料做保温，散热损耗小，节能降耗。9、锅炉外包装采用名优彩板包裹设计，外形美观大方，不易锈蚀。电锅炉主要优点：1、安全性:①漏电保护：当锅炉发生漏电时，通过漏电断路器及时切断电源，确保人身安全。②缺水保护：当锅炉缺水时及时切断加热管控制电路，防止加热管发生干烧损坏，同时控制器发出缺水报警指示。③接地保护：当锅炉外壳带电时，通过接地线把漏电流导入大地，从而确保人身安全。通常保护接地线应与大地之间作良好的金属联接，常用深埋在地下的角铁、钢管做接地体，接地电阻不得大于4Ω。④蒸汽超压保护：当锅炉蒸汽压力超过设定的上限压力时，安全阀启动，释放出蒸汽使压力降低。⑤过流保护：当锅炉超负荷（电压过高）工作时，漏电断路器自动断开。⑥电源保护:借助先进的电子线路检测到过电压、欠电压、断相等故障状态后，进行可靠的断电保护。2、方便性:①电源引入电控箱后，一键操作，锅炉便进入（或脱离）全自动运行状态。②锅炉内水量减少，控制系统自动通过补水泵把水从水箱补充到锅炉内。3、合理性:为合理有效的使用电能，特别将加热功率分为数段，并由控制器自动循环投入（切断）用户根据实际需要确定好加热功率后，只需合上相应漏电断路器（或按下相应的投切开关）即可。加热管的分段循环投切，降低了锅炉在运行中对电网的冲击。煤矿集中供热及锅炉设备选型方案84、可靠性:①锅炉本体使用氩弧焊打底，手工焊盖面，经过X射线探伤的严格检查。②锅炉使用钢材，严格按制造标准选用。③锅炉使用配件，均选用国内外优质产品，并经试炉检验，保证了锅炉的长期正常运行。五、锅炉主要技术参数根据锅炉房设计热负荷，确定锅炉采暖季热负荷为3.46MW；非采暖季热负荷为0.5MW。考虑电锅炉运行的可靠和稳定性，选用一台额定蒸发量5t/h电锅炉即可满足供热要求。2、锅炉技术参数：型号：WRD6.0-0.7，台数：1台额定蒸发量：5t/h，额定工作压力：0.7MPa配电功率：3460kW六、锅炉房热力系统1、锅炉给水系统：厂区各系统蒸汽凝结水回水返回锅炉补水箱，由锅炉给水泵送入锅炉，锅炉产生的0.7MPa饱和蒸汽通过分汽缸对矿井的工业建筑、空气加热室、锅炉房内的生活热水制备站等进行供热。锅炉配套安装2台给水泵,一用一备，非采暖季1台运行带变频调节装置，以满足在不同负荷时，都能经济运行。给水泵选用多级泵，流量：Q=3~6m3/h扬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