煤矿空压机余热综合利用系统优化设计研究

杨 允，向艳蕾

(1.中煤科工清洁能源股份有限公司，北京 100013；2.中煤科工(天津)清洁能源研究院有限公司，天津 300467)

0 引 言

空压机是煤矿压风系统的主要设备，为生产提供空气动力，为瓦斯突出矿井的压风自救系统供气，是煤矿安全生产的重要保障。研究表明，空压机在运行过程中，大量的电能被转化成热能后以风冷或水冷的形式排放到大气中，导致大量能源被浪费的同时还加重了温室效应[1-4]。合理回收利用空压机余热是煤矿节能减排的有效方式。

目前，诸多学者已开展了空压机余热利用技术的研究[5-9]。但研究存在以下三个问题:① 未充分研究空压机工作过程中的能量转化-传递机理，对空压机热回收原理不清楚，往往导致热回收机组选型不合适，影响系统运行效率和经济性；② 系统结构简单，余热利用方式单一，未考虑建筑采暖、吊篮衣物烘干等其它用热需求，补充、保障热源也只是简单考虑传统锅炉技术；③ 系统优化配置和运行研究较少，导致系统经济、节能、减排等优势没有充分发挥，而实际上，能源系统优势的充分发挥必须建立在合理优化配置和运行的基础之上，也就是在项目实施前，合理确定系统结构与形式，优化选择主要设备的容量、台数、运行规律[10-14]。

笔者建立了空压机工作过程能量转化-传递模型，深入研究了空压机余热利用原理，提出了一种可满足洗浴水制取、建筑采暖、吊篮衣物烘干等多种用热需求的空压机余热综合利用系统，并利用混合整数线性规划方法构建了系统优化配置和运行模型。……