矿井乏风和排水热能综合利用技术.docx
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矿井乏风和排水热能综合利用技术
矿井乏风和排水热能综合利用技术
一、技术名称：
矿井乏风和排水热能综合利用技术
二、适用范围：
煤炭行业煤矿中央并列式通风系统
三、与该节能技术相关生产环节的能耗现状：
年产150万吨的矿井，年供暖及工艺用热消耗近1万吨原煤。
四、技术内容：
1．技术原理
为了充分利用地热，选用水源热泵机组取代传统的燃煤锅炉。
冬季，利用水处理设施提供的20℃左右的矿井排水和乏风作为热能介质，通过热泵机组提取矿井水中蕴含的巨大热量，提供45～55℃的高温水为井口供暖。
夏季，利用同样的水源通过热泵机组制冷，通过整体降低进风流的温度来解决矿井高温热害问题。
系统主要包括水处理、热量提取及换热系统、热泵系统和进口换热部分。
2．关键技术
热量提取及换热工艺，矿井供暖末端。
3．工艺流程
工艺流程和技术原理分别见图1和图2。
图1矿井乏风和排水热能综合利用系统流程图
图2矿井乏风和排水热能综合利用原理图
五、主要技术指标：
1）提取热源不低于15℃；
2）供暖温度为40～50℃。
六、技术应用情况：
该技术已通过山东省经济信息化委员会技术鉴定。
技术达到国内领先水平，并已应用于新矿集团。
七、典型用户及投资效益：
典型用户：
孙村煤矿、新巨龙公司、华恒公司
1）建设规模：
4200kW矿井乏风和排水系统。
主要技改内容：
3台10t的热力锅炉改造为三台热泵机组，增加热量提取装置。
减少燃料排放，净化乏风，处理排水。
节能技改投资额750万元，建设期1年。
每年可节能1000tce，年节能经济效益321万元，投资回收期2年。
2）建设规模：
2600kW矿井乏风和排水系统。
主要技改内容：
1台20t的热力锅炉改造为两台热泵机组，增加热量提取装置。
减少燃料排放，净化乏风，处理排水。
节能技改投资额550万元，建设期1年。
每年可节能880tce，年节能经济效益200万元，投资回收期2.7年。
八、推广前景和节能潜力：
全国煤矿80%分布在北方地区，副井都需要供暖，否则影响安全生产。
目前基本都采用锅炉供暖，直接消耗一次能源，采用该技术可有效利用矿井乏风和排水的热能，降低一次能源消耗。
预计到2015年，该技术可推广到全国30%的煤矿，建设约540个此类项目，实现年节能能力约55万tce。
永磁调速机/耦合器
永磁耦合技术与调速器是美国MagnaDrive公司的专利技术
中达电通为该专利产品在全中国（含台湾地区）的总代理
与其在中国全方位合作,共同推动永磁偶合技术在中国工业市场的发展
一、原理
永磁耦合器:
是通过铜/铝导体和永磁体之间的气隙实现由电动机到负载的转矩传输的装置，可实现电动机和负载间无机械链接的传动方式。
其主要结构为：
磁转子组件，由若干稀土永磁体组成，连接于负载侧。
铜/铝导体转子组件，连接于电机侧。
永磁调速驱动器:
则是具备调整气隙的机构及其执行器,可在线随时调整气隙达到调整负载设备的输出转速,达到调速节能的目的。
二、应用领域
永磁耦合器与永磁调速驱动器可广泛应用于发电、冶金、石化、水处理、采矿与水泥、纸浆及造纸、暖通空调、海运、灌溉等行业节能。
在上述行业，应用类型为泵、风机、离心负载、散货处理、及其它机械装置，应用前景非常广阔。
三、典型技术特点
1.通过对负载的转速调整，实现高效节能。
2.可通过控制器进行控制，可接受压力、流量、液位等控制信号。
3.实现软启动，解决堵转等问题。
4.消除系统震动，延长系统设备寿命，提高可靠性。
5.适应于各种严酷工作环境：
电网电压波动较大、谐波含量较高、易燃、易爆、潮湿、粉尘含量高等场所。
6.不产生谐波,不受电网电压波动影响。
四、功能特点
＊可靠/低维护
无需外接电源即可工作；可在高温、低温、潮湿；肮脏、易燃易爆、电压不稳及雷电等各种
恶劣环境下工作。
＊减轻振动~实现电动机和负载间无机械链接的传动方式，大幅减轻系统振动；
＊完全软启动，堵转自动保护。
＊安装方便~安装时无需激光校准；无需增加空调、防尘等其他设施。
空冷型永磁调速器
空冷型永磁调速驱动器由铜导体转子上的散热片带动冷却气流来冷却转子与铜导体转子之间因转差（slip）所产生的热量，该转差与传动的扭矩相关，且转差由调整磁转子与铜导体转子之间的气隙来达成。
典型情况下，空冷型永磁调速适用于315KW以内电机功率范围。
当电机功率大于315KW或电机转速较低时，我们会建议采用水冷型永磁调速驱动器。
永磁调速驱动器规格表-50Hz
电机功率
空气冷却型
水冷却型
KW
3000rpm
1500rpm
1000rpm
750rpm
1500rpm
1000rpm
750rpm
4.0
6.5
6.5
6.5
8.5
5.5
6.5
6.5
8.5
8.5
7.5
6.5
8.5
8.5
10.5
11.0
6.5
8.5
10.5
12.5
15.0
8.5
10.5
12.5
12.5
18.5
8.5
10.5
12.5
12.5
22
8.5
12.5
12.5
14.5
30
10.5
12.5
14.5
14.5
37
10.5
12.5
14.5
16.5
45
12.5
14.5
16.5
16.5
55
12.5
14.5
16.5
18.5
75
12.5
16.5
18.5
20.5
90
14.5
16.5
20.5
22.5
110
14.5
18.5
22.5
24.5
WC-1000
132
14.5
20.5
22.5
26.5
WC-1000
160
16.5
20.5
WC-1000
WC-1000
200
18.5
22.5
WC-1000
WC-1000
250
18.5
24.5
WC-1000
WC-1000
WC-1000
315
20.5
26.5
WC-1000
WC-1000
WC-2500
355
WC-1000
WC-1000
WC-2500
400
WC-1000
WC-1000
WC-2500
500
WC-1000
WC-2500
WC-2500
560
WC-1000
WC-2500
WC-2500
630
WC-1000
WC-2500
WC-2500
710
WC-2500
WC-2500
WC-2500
800
WC-2500
WC-2500
WV-4000
900
WC-2500
WC-2500
WV-4000
1000
WC-2500
WC-2500
WV-4000
1500
WC-2500
WV-4000
WV-4000
2000
WV-4000
2500
WV-4000
规格仅为初步估算，可能根据实际负载特性而调整
水冷型永磁调速器
水冷型永磁调速驱动器由磁转子与铜导体转子转动的离心力去定驱动冷却水流来冷却磁转子与铜导体转子之间因转差所产生的热量。
典型情况下，水冷型永磁调速驱动器适用于315KW（含）以上电机功率范围以及当电机转速较低以致空气冷却不足时。
水冷型永磁调速驱动器以成功运用于供水泵站、诱引风机、渣浆泵、水处里曝气风机、冷却水塔风机、以及其它种种应用等。
● 水冷型永磁调速驱动器提供选配的自循环冷却水系统
● 立式安装的组件内含油润式推立轴承箱，轴承寿命AFBMA40，000小时标准型可承受11350Kgf的像下推立
用户效益
归纳起来，永磁调速技术具备以下优点：
● 无级调速节能
● 空载启动
● 电机高速旋转，散热效果好
（电机转速变化的调速，如串级调速，双馈调速和变频调速均有电机过热问题）
● 安装或维修时，非常方便，不需要轴精密校准（除永磁调速外其他都有轴精密校准问题）
● 可适应恶劣工作环境，不需对使用环境的保护
（电子或电气调速如串级调速，双馈调速，变频调速都有很多问题）
● 可大幅消除振动，能防止冲击负荷或堵转造成的问题
● 占地空间很小，不需额外房间
● 无电磁干扰和谐波电流等问题
通过同其他调速节能技术分析，永磁调速驱动器除节约能源外，还具备许多其他调速技术不具备的优点，如高可靠性、低故障率、长寿命、便于安装维护、可在严酷条件下运行等等，非常适合企业对可靠性和节能降耗的要求。
永磁调速驱动器投资回报最快，可靠性最高，最适宜发电、石化、钢铁、冶金、采矿等行业关键设备的改造。
经济型耦合器（MGE/FGC）
固定气隙耦合器（FGC与MGE）
优点：
●消除热膨胀对对中的影响
●消除冲击加载（负载逐步加载）
●可驱动较高的启动惯性或扭矩
●高效率扭矩传输（＞95%）
●需要更少的维护
●容易安装
●允许较大的轴校标准公差
●能承受周期性负载堵转（滑差）
●有效减小振动
●可用于负载有规律跳动
应用场合：
●MGE，规格从1.5KW到500KW
●FGC，规格从2.8KW到3700KW
●可以垂直安装（用垂直安装组件）
●可正反转 有较长的轴端间距
延迟型耦合器（MGD）
优点：
●除具备FGC同样优点外还具备：
●启动时，将气隙从3mm增加到4.8mm
●气隙增大减小了50%的启动扭矩，因而具备平滑启动能力
●MGD在耦合器内部建立了部分断开的特性，在负载堵转时，能保护电机和系统。
●在高扭矩发生时，因产生过度滑移而产生排斥力是磁盘与铜盘分开，减少扭矩传输，该排斥力分开电机与负载，当电机停机后自动复位
应用场合：
●1500转/分时，规格从6.25KW到800KW
●3000转/分时，规格从12.5KW到1500KW
●可以垂直安装（用垂直安装组件）
●可正反转
●有过载保护时，需要减少扭矩的系统
扭矩限制型耦合器（MGTL）
优点：
●具备MGD的所有特性
●MGTL具备过载完全分离的特性
●当高扭矩发生时，因为过度滑移产生排斥磁力
●排斥力能完全分断电机与负载，实现过载系统保护能
●电机停机后自动复位
应用场合：
●1500转/分时，规格从6.25KW到630KW
●3000转/分时，规格从12.5KW到1500KW
●不能逆转
●无监视的系统（能自动保护）
●要求全面过载保护的系统
MagnaGuard耦合器规格表-MGD/MGTL-50Hz
电机功率
离心泵/风机
容量给予启动扭矩和1.2倍SF
高启动扭矩如传送带
容量基于启动扭矩1.8倍SF
KW
3000rpm
1500rpm
1000rpm
750rpm
3000rpm
1500rpm
1000rpm
750rpm
45
14/30
16/60
16/100
16/125
14/40
16/100
16/150
16/200
55
14/40
16/75
16/125
16/150
14/50
16/125
16/200
18/250
75
16/50
16/100
16/150
18/250
16/75
16/150
18/250
18/250
90
16/60
16/125
16/200
18/250
16/100
16/200
18/250
20/350
110
16/75
16/150
18/250
18/300
16/125
18/25
18/300
20/400
132
16/100
16/200
18/300
20/400
16/125
18/25
20/350
22/500
160
16/125
18/250
20/400
22/500
16/150
18/300
22/450
24/700
200
16/150
18/300
22/500
24/700
16/200
20/350
22/600
24/700
250
16/200
20/400
22/500
24/700
18/250
22/450
24/700
24/700
325
18/250
22/500
22/600
24/1000
18/300
24/700
24/700
24/1000
355
18/250
22/500
24/700
24/1000
20/350
24/700
24/1000
400
18/300
24/700
24/1000
24/1000
20/350
24/700
24/1000
500
20/400
24/700
24/1000
22/450
24/700
560
22/500
24/700
22/500
24/1000
630
22/500
24/1000
22/500
24/1000
710
22/500
24/1000
24/700
800
22/600
24/1000
24/700
900
24/700
1000
24/700
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