特等奖：上海柯茂机械有限公司——新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵分布式供热项目

特等奖：上海柯茂机械有限公司——新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵分布式供热项目

2018年度中国分布式能源优秀项目特等奖

企业名称：上海柯茂机械有限公司

项目名称：新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵分布式供热项目

企业概况

上海柯茂机械有限公司：上海汉钟精机股份有限公司的全资子公司，注册资本5000万元人民币，占地面积53280平方米，2009年投入试产，并将产品推向市场。2010年取得生产许可证及ISO-9000认证，2015年取得AHRI认证。

主要推广新产品：高温热泵螺杆/离心式机组，采用大压比离心式压缩机，开发蓄冰、热泵机组；采用RC2-G/T高温螺杆压缩机，开发80-120℃高温热泵机组；采用水蒸汽压缩机，开发正压型水蒸汽热泵机组。单/双机头磁悬浮离心机组，单/双机头风冷式变频磁悬浮离心机组；300-350RT小型磁悬浮离心式冷水机组。大型变频超低环温空气源热泵机组。ORC膨胀发电机组，标准化半封闭、开启式螺杆ORC机组，标准化半封闭、开启式涡轮ORC机组。

主要客户：为有志工业节能、绿色建筑事业的EMC公司提供工业热泵OEM服务，提供完善的工业节能技术方案服务，以及机组售前、售后技术支持服务。

北京中矿博能节能科技有限公司：成立于2013年5月，大地煤炭设计院控股子公司，专业从事煤矿节能技术开发的国家级高新技术企业；依托大地集团在煤炭行业的工程总承包、工程设计优势，提供煤炭节能项目总包和EMC合同能源管理服务。目前已经为40多家煤炭企业提供煤矿余热利用替代燃煤锅炉服务，项目遍布山东、河南、山西、陕西、内蒙古等各大煤业集团；节能技术涵盖：乏风余热、空压机余热、矿井涌水余热、电厂冷却水余热、化工余热等。

项目背景

顺应环保形势，进风井口的冬季空气加热防冻，不仅是北方煤矿的刚性需求，而且其加热负荷占有煤矿冬季供热负荷的绝大比率。然而，目前各煤矿冬季采用燃煤热风炉加热井口空气，因此受到烟气污染物大气排放的严格限制，30t/h以下的燃煤锅炉已在逐步取缔；而燃气锅炉虽然烟气污染物大气排放达标，但运行费用高昂。因此采用直冷式乏风水汽能热泵回收排风井的乏风水汽能，以实现煤矿冬季分布式供热，就成为中国煤炭产业的必然选择。

项目介绍

新景煤矿直冷式乏风水汽能热泵分布式供热：2016年6月，山西省阳泉市新景煤矿顺应环保形势，对其西北部距工业广场直线距离3km的芦南进风井热风炉烟气排放系统开展脱硫、脱硝、除尘系统改造，以减少大气污染物排放。进入2017年，环保形势愈发严峻、减排指标更加严格。因此新景煤矿经过考察与研究提出两个方案：（1）对热风炉烟气排放系统进行再次改造；（2）回收排风井的乏风水汽能实现分布式供热。“前者不需要对系统进行大改造，投入少、更省事，但会留下“后遗症”；后者投入大，需要对燃煤锅炉的供热系统进行全面的余热利用改造，但能一劳永逸。通过论证，最终采用回收矿井乏风水汽能热泵分布式供热系统方案，以取代现有燃煤锅炉供热系统，以满足芦南风井的井口加热防冻以及建筑采暖需求。

直冷式乏风水汽能热泵：（1）实现三级提取乏风的温降显热、凝露潜热、结冰潜热，取热后出风温度可低达-15℃，取热温降可达30℃，取热量可达53kJ/kg。（2）并行乏风水汽能取热箱利用乏风余压实现无动力取热。（3）乏风水汽能取热箱与热泵机组的距离和高差不受限制。（4）只包含取热室和热泵机组两部分，系统简单、投资少、可靠性高、维护量少、系统能效高。（5）滚动融霜使得热泵机组保持连续取热、供热、融霜，避免热泵机组反向切换的吸气管路热容损失，精准投放融霜热量。（6）实现乏风水汽能取热箱、井口空气加热机组、热泵机组的模块化设计、标准化制造与安装。（7）并行乏风水汽能取热箱全时取热大幅提高部分负荷热泵能效。

项目运行参数：

分布式供热对象：芦南风井进风风量325m3/s，地面建筑采暖面积约5000m2，总供热负荷8.52MW。

热泵制热量：6台热泵机组总制热量8.52MW，替代12t/h蒸汽锅炉；

热泵电功率：2.5MW，折合3.6t/h蒸汽潜热；热泵能效比COP：3.41kW/kW；

乏风水汽能：乏风量408m3/s，进风干球温度12℃/相对湿度85%，出风干球温度4.5℃/相对湿度95%，乏风凝结水汽量4.26t/h；

乏风水汽能取热：48台乏风水汽能取热箱，总取热量6.24MW，折合8.91t/h蒸汽潜热；取热量中水汽能比率达48%；

分布式供热末端：18台井口空气加热机组，最大总加热量8.64MW，总送风量225m3/s。

项目运行节能效果：每年节省运行费408.9-128.8=280.1万元，并且作为EMC项目其分享回收期仅为3年。

本项目采用直冷式乏风水汽能热泵实现煤矿分布式供热，已在中国煤矿行业迅速产生重大影响，2017年已累计完成14个煤矿、52.65MW供热量的项目改造；2018年正在完成12个煤矿、91MW供热量的项目改造；该成套技术已在利用乏风热泵加热井口空气的煤矿行业细分市场成功获得45%的市场占有率，并居于世界领先地位和国内垄断地位。