關于煤礦住宅區供暖改造的相關研究

（晉能控股煤業集團永定莊煤業有限責任公司水暖區 山西 037003）

1.煤礦住宅區供暖改造的必要性

本文主要以某煤礦住宅區為例，探究其供暖方面主要存在的問題，進而提出大多數煤礦住宅區供暖所存在的問題。該煤礦成立于1962年，煤礦住宅區供暖是從1984年開始的，如今已達三十七年之久，其跟隨煤礦不斷的改變，供暖從最開始的50000m2慢慢變成了600000m2。該煤礦住宅區在最開始的時候只給幾棟低層樓房供暖，其他的還都是平房，供暖設備為區域鍋爐房，還沒有統一的供暖管網，設計和布局都沒有完善和優化，而且供暖管網非常的陳舊，管道已發生極為嚴重的腐蝕情況，經常發生堵塞、漏水等問題，同時受熱還非常的不均勻，離著較近的用戶因為熱水流的比較快，所以暖氣非常的熱，而離著較遠的用戶因為管道阻力大、管道長，熱水流的比較慢，所以暖氣根本不熱，這樣就造成了水力失調，從而引發了熱力失調現象，那些暖氣不熱的用戶必須每天通過釋放大量的水才能讓暖氣變熱，而每天需要釋放的水量高達500m3，這不僅會浪費大量的水資源，而且還會使供暖效果越來越差。

另外，由于供暖設備都非常的陳舊，所以使得熱效率很低，雖然人們對外網管道采取了保溫措施，借助巖棉以及油毛氈進行保溫，但是保溫的效率極低，根本起不到良好的效果，不僅浪費了大量的水資源，而且還浪費了大量的熱能及電能。并且由于供暖的暖氣費用都是按照住宅使用面積進行收費的，那些暖氣較熱的用戶根本不會去調節暖氣的閥門，這樣就造成了大量的熱能流失。這些問題均給煤礦住宅區供暖方面帶來了嚴重的影響，使其無法正常運轉，因此為解決上述各種問題，我國在二十世紀的九十年代便對煤礦住宅區的供暖方面展開了改造，尤其是改變了供暖的方式以及管網系統等等，將煤礦住宅區供暖方式從蒸汽變成了熱水，并重新規劃了住宅區，使用配套的設置換熱站，以運用二次水展開供暖，同時引用了許多新的設備和新的工藝，現階段此煤礦住宅區供暖系統已改造完畢，不僅取得了很大的成效，而且給用戶生活帶來了極大的舒適性，各個煤礦住宅區均可用于供暖改造。

2.煤礦住宅區供暖改造的主要問題

最初該煤礦電廠供汽具體情況如下：蒸汽的壓力是0.4MPa、蒸汽的溫度是142℃。其熱水鍋爐的供暖熱水溫度最大就是95℃，如果對其進行汽暖變水暖的改造，就必須重新鋪設管網，這就會嚴重增大投資成本，而且有些管道的管徑還不滿足實際要求，如果不進行更換，不僅會引發循環流量、系統壓差以及水力平衡等問題，而且還會使供暖質量嚴重下降。目前最大的問題就是較遠的用戶水量流速低、壓差小，發生此現象以后，較遠的用戶就會對供暖產生意見，從而非常的不滿意，所以就必須增大水的循環流量，以大流量、小溫差的形式展開運轉。通常流量和水泵功率是以三次方的形式存在的，所以要想使循環水量增大一倍，就必須將水泵功率增大兩倍，并為非經濟的運行狀態。為此，文本就展開了理論計算，現階段此煤礦住宅區共有二十棟住宅樓，每棟住宅樓都有五個單元、六層，均為一梯兩戶，并且每戶的住宅面積都是80m2。在此分別計算出了蒸汽供暖的管徑和熱水供暖的管徑，詳見表1所示。

表1 蒸汽供暖管徑和熱水供暖管徑蒸汽供暖管徑計算表

表2 熱水供暖管徑計算表

通過對蒸汽供暖管徑以及熱水供暖管徑的詳細比較能夠看出，它們在管徑選取上具有極大的不同，這便是汽暖變成水暖以后原先管網無法直接運用的主要原因，不過在改造的過程當中，也要綜合考慮投資成本情況，首先應對煤礦住宅區的供暖管段逐段的展開計算，然后和現場敷設的管段管徑展開比較，詳細判斷出大概需要更換多少管段，綜合實施權衡和取舍。不過此種計算方法會因為缺少真實、可靠和準確的數據而沒有保障性，甚至經常發生的現象是當管網經歷了許多個供暖時期以后，根據用戶所提供的反饋結果，再對其實施進一步的改造，此時的設計人員就應當結合以往取暖時期的數據再對其展開重新的計算和研究，如此就可使計算結果變得準確、可靠。

3.問題產生的主要原因

該煤礦的換熱站是由兩臺板式換熱器組成的，每臺板式換熱器的供暖面積均為55000m2；水泵共設置了三臺，其中使用的有兩臺，另外一臺為備用，每臺水泵的流量都是300m3/t，揚程為40m；熱網的供水溫度是83℃/71℃，供水壓力是0.63MPa/0.38MPa，供熱面積是87000m2。在供暖過程中，其實際狀態為：最遠處的暖氣溫度非常低，通過測量可知其溫度僅為12℃；近處的暖氣溫度很高，由于收費標準是依據面積展開的，所以基本所有的用戶都不會關閉暖氣，只是通過開窗戶進行散熱，這樣熱損失就會非常大，由此必須對該種情況進行改善，雖然最開始選用的換板以及水泵都是可行的，但測試發現熱網的供水溫度差僅為12℃，由此就可判斷出該水泵的運行經濟效果不佳，造成該現象的主要原因就是由于大流量、小溫差而使溫差顯著減少了。

隨后在確定管網最遠處以后，結合供水壓差，又計算出了各個管段的比摩阻，該管網的補償器采用的是波紋補償器，其網管的局部阻力和沿程阻力之比是0.4；該住宅區供暖管段不佳的長度就是1634m，參照經濟比摩阻的范圍60-120Pa/m可知該住宅區已嚴重超標。然后又對管段進行編號，詳細的計算出了該煤礦住宅區管網的管徑校核情況，結果發現大多數的管段實際比摩阻較大，水力嚴重失衡。

因此，本文就對其展開了優化和改造，首先更換了管徑和計算不符合的管段，并在最遠處的管段安裝了壓力表與溫度計，然后在各個管段上安裝了自力式流量控制閥，該閥門主要是用于分配系統流量的，不僅能夠顯著降低操作過程中管網的平衡工作量，而且還能確保水泵穩定的運行，同時還能把近處的流量合理的分配給遠處的用戶，效果非常顯著，經過改造以后，可知該煤礦住宅區的供暖效果非常良好，已有效解決了溫度受熱不均勻的情況，經測試發現遠處的用戶穩定可達到14-16℃，很大程度的滿足了用戶的基本需求。不過改造之后仍有一些問題尚為解決，特別是熱媒流過供暖單體的水量和設計不符的問題，還需要進一步的改造。

另外，還有一個普遍現象就是很多煤礦住宅區的衛生間和客廳未安裝散熱器，如果對衛生間和客廳增設散熱器，就會顯著增大熱負荷，進而使管網無法達到供暖標準，所以需要根據之前的辦法，再進一步的計算和校核。

4.供暖模式的改造

如今由于供暖設備的不斷發展和進步，使得傳統供暖模式已逐漸落后，許多新的供暖模式不斷出現，水源熱泵技術就是其中之一，其不僅具有環保效果，而且還具有節能降耗的優點，所以現階段被大量使用，經過研究發現其制冷系數COP為3.5；節能效率超過了30%，可見此技術的效果非常良好，給煤礦住宅區供暖模式改造帶來了很大的幫助。如果換掉煤礦住宅區的熱交換站，再安裝WPS420.2B型的單螺桿水源熱泵機組以后，并將住宅區內全都換成風機盤管，則煤礦住宅區就能實現夏季供冷、冬季供暖的效果，夏季與冬季的能源均來自礦井，其水源的水溫始終為18℃，充分達到了水源熱泵機組的規定，經過實際應用發現該煤礦住宅區的制冷、制熱效果均非常好。

另外，如果對煤礦電廠安裝有凝汽式的汽輪機，則能夠有效避免熱源浪費，因為原冷卻采用的是冷卻汽輪機循環水冷卻，就使得熱量顯著流失，造成了很大的浪費，所以為防止熱量流失，就取消了熱交換站，采用冷凝機組真空運行的模式，將冷凝器當作熱網的回水加熱器，在使用D500管道和住宅區的供暖管網實施并網，用循環水給住宅區進行供暖，在供暖期間，水溫可達70℃，再結合汽輪機冷卻水供暖模式，就能有效提升熱能使用率，進而顯著增強供暖質量。

5.總結

在對煤礦住宅區供暖進行改造的時候，應當根據實際情況對換熱站的中板式換熱器、水泵、管段管徑等全面了解。同時設計好供暖熱網，在改造時還需詳細的計算，同時還要考慮環境保護的方面。