丰达煤矿空压机节能方案二稿07.docx
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丰达煤矿空压机节能方案二稿07
丰达煤矿空压机节能技改工程
方案设计
徐州上若科技有限公司
二零一五年七月
1.项目概况
项目名称：
丰达煤矿空压机节能技改工程
实施地点：
丰达煤矿厂区
目前丰达煤矿空压机使用情况：
下表是丰达煤矿3、4、5三个月空压机运行时间和用电量。
表空压机运行时间及用电量
月份
3月份
4月份
5月份
参数
运行时间
h
使用电量
kWh
运行时间
h
使用电量
kWh
运行时间
h
使用电量
kWh
1#
304
19002
280
28416
310
33354
2#
440
34098
440
52536
434
33870
3#
744
45348
720
31968
744
32964
总计
1488
98448
1440
112920
1488
100188
由统计结果可知
1号活塞空压机132KW额定排气量：
22m3/min前三个月平均每小时耗电90KWH，测算这台空压机的效率70%左右，产气量为：
15m3/min左右；
2号活塞空压机132KW额定排气量：
22m3/min前三个月平均每小时耗电91.8KWH，测算这台空压机的效率70%左右，产气量为：
15m3/min左右；
3号螺杆空压机90KW额定排气量：
16m3/min前三个月平均每小时耗电50KWH，测算这台空压机的效率55%左右，产气量为：
8.8m3/min左右；
三个月空压机平均每小时耗电：
145KWH，4月份开机效率最高。
用气量：
24m3/min左右。
目前用气比功率为：
6.0KWH/（m3/min）
由上诉情况可看出丰达煤矿空压机不满足运行要求，且存在电耗大，达不到额定出力和空压机余热浪费等问题。
故公司从降低电耗、余热回收利用和供气量增加等多方面考虑，拟对现有压风机房实施节能技术改造，更换一台160KW变频螺杆空压机，额定排气量9.8-29.6m3/min（变频范围），工作压力：
0.7MPa，装机功率：
160KW。
并对新安装空压机回收余热，为矿井浴室全年提供洗浴热水。
项目实施后，不仅可以减少空压机电耗节省大笔电费，而且还可以充分利用空压机余热为矿井浴室提供洗浴热水，提高能源利用率，具有较好的经济效益。
2.设计范围
设计范围包括本次技改范围内的螺杆式空气压缩机、能量回收闭式循环系统、不锈钢水箱、热循环水泵、管道以及配套的配电、控制、通风、消防等设计。
3.设计依据
（1）矿方提供的基础资料；
（2）空压机厂家提供的设备图纸资料；
（3）《压缩空气站设计规范》（GB50029-2003）；
（4）《采暖通风及空气调节设计规范》（GB50019-2003）；
（5）《建筑设计防火现范》（GB50016－2014）；
（6）《通风与空调工程施工质量验收规范》（GB50243-2002）；
（7）《采暖通风及空气调节制图标准》（GB/T50114-2001）；
4.空压机改造及余热回收方案
4.1空压机技术参数
根据供气量不小于24m³/min、供气压力不低于0.7MPa的要求，从节约用电、降低运行成本和提高余热利用率等方面综合考虑，拟选用2台风冷螺杆式空气压缩机，其中一台为备用，具体技术参数详见下表：
风冷螺杆式空压机技术参数表
名义功率
160
KW
轴功率
155
KW
排气量
30
Nm3/min
最大工作压力
7.5
barg
最高环境温度
46
℃
电源要求
3/380/50/160
PH/V/HZ/KW
冷却方式
风冷
驱动方式
直连
外形尺寸
2953*2005*2010
mm（L*W*H）
噪音
73
dB（A）
重量
3600
Kg
能量回收装置
空压机额定轴功率
160
KW
参考工作压力
7.5
barg
能量回收功率
112
KW
参考进水温度
20
℃
参考出水温度
70
℃
最高进水温度
40
℃
最高出水温度
90
℃
参考工况出水量
1.9
M3/h
功率
2
KW
外形尺寸
内置
mm（L*W*H）
4.2空压机冷却系统
拟建的螺杆式空气压缩机采用风冷，当余热利用系统停止使用或不能带走全部热量、空压机入口冷却水温度达到30℃时，开启风冷系统，确保空压机入口冷却水温度不超过32℃。
4.3余热回收系统
4.3.1离心式空压机可回收余热量分析
螺杆式空压机消耗的100%电能以下图所示的几种形式消耗：
在热能回收装置在对压缩机性能不产生任何负面影响的前提下，以热水的形式回收以上绝大部分的热能，可以回收的热量为压风机输入功率的72%，热回收率占电机功率的72%,实际回收率为70%。
●160kW风冷螺杆式空压机，实际可回收能量大约为：
145KW（加载功率）*70%=100kW
●考虑外部管道损耗及二次热交换效率，热损失以10%计算，实际可回收能量的功率为：
100*（1-10%）=90kW
以上回收功率如果全部用于加热生活用水，则
（1）冬季（假设市政进水温度为15℃）每天可以产生45℃的热水62吨，一个月1860吨洗浴用热水。
（2）其他季（假设市政进水温度为20℃）每天可产生热水40℃的热水93吨，一个月2790吨洗浴用热水。
4.3.2余热回收系统
采用热回收系统回收空压机压缩空气中的余热。
详见附工艺系统图。
从保温水箱出来的45℃以上热水经变频恒压供水机组送至矿井浴室淋浴供水系统，并分出一路作为现有混凝土热水池补水。
厂区供热管道采用架空敷设，利用现有管道支架支撑。
4.4控制及自动化
现有压风机房采用PLC集中控制，负责监控压风机房各工艺参数的变化情况，设备工作状态和运行管理情况。
现空压机节能技改工程系统控制均纳入现有压风机房集中控制。
集控系统具有集中和就地两种控制方式，集中与就地两种控制方式可实现无扰动转换。
集控方式用于正常工作，就地控制方式用于设备检修、试车及程序调试，且现场操作控制按钮箱上的停车按钮无论在何控制方式下都始终有效。
集控室上位机显示工艺流程，设备运行状态，监控工作面设备运行状态。
工艺参数监测包括：
各参与集控设备的运行、故障状态；水池液位，设液位计两个；热能计一套。
5.投资估算和经济效益分析
5.1编制说明
5.1.1投资范围及划分
投资范围包括本次设计范围内设备及工器具购置费、安装等费用。
5.1.2编制依据
工程量：
依据设计提供的工程量表、图纸、说明书及机电设备器材目录。
5.2投资估算
根据以上编制依据，本技改项目总造价为110万元。
项目总投资构成如下。
表投资估算表
序号
工程名称
估算价值（万元）
一
空压机系统改造
螺杆空压机
45
能量回收闭式循环系统
20
不锈钢水箱
18
热水循环水泵（一用一备）
2
管路安装及控制
10
二
生产集控系统
15
总造价合计
110
注：
含空压站设备安装及生活用水管路改造，所有土建设施及供电（含电缆）由用户方提供
备用螺杆式空压机由用户方单独购买使用，价格为45万/台。
5.3收益估算
本技改项目收益主要包括空压机降低电耗节省电费和新增加供热收入两部分。
按压缩空气供气量24m3/min和计算收益，具体计算指标详见下表：
项目
按24m3/min
用气量指标计算
备注
现有空压机电耗（KW.h/m3）
0.11
按实际电耗计算
螺杆机节省电耗（KW.h/m3）
0.0165
按节省15%电量计算
年运行小时数（h）
8000
空压机供气量（m3/min）
24
年供压缩空气量（m3）
11520000
年节省电量（kWh）
190080
电价（元/kwh）
0.7
年节省电费（元）
133056
可回收热量（kW）
100
年供洗浴热水热量（折功率）
90
已除去了10%供热损失热量
电锅炉取70%电费
352800
90kW*8000h*0.7元*70%
年供热收入（元）
352800
节电+供热总收入（元）
485856
估算在正常生产年份，本项目按目前供压缩气量24m3/min计算，年节电和供热收入可达48.6万元。
收益测算表（供气量24m3/min）
序号
产品名称
生产能力
电费单价（元）
销售收入
（万元）
单位
规模
一
年节省电量
kwh
190080
0.7
13.3
二
年供洗浴热水热量
kwh
504000
0.7
35.3
合计
48.6
6.5财务分析
按供气量24m3/min考虑
计算正常年份的年节约费用48.6万元。
静态投资回收期为110/48.6=2.26年。
静态投资回收期为2.26年，合同能源管理合同年限为5年，和用户共享利益。
利益分享
公司
年
上若科技分成比例
丰达煤矿分成比例
第一年
10
0
第二年
10
0
第三年
7
3
第四年
7
3
第五年
6
4
7、结论
综上所述，本案在技术经济上均可行，项目实施后，不仅节省大量电能，降低运行成本，还能为矿井提供洗浴热水，节能减排效果显著，属国家鼓励发展的余热回收利用项目。
项目投资回收期短，具有较好的经济效益和社会环境效益。
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