煤矿余热新能源综合利用.docx

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煤矿余热新能源综合利用

煤矿新能源综合利用技术资料

压风机余热、矿井水余热、矿井乏风余热、工业太阳能综合利用）

一、制取洗浴热水的方式:

1、太阳能免费制取洗浴热水

太阳能是一种免费的能源，我公司先后研发太阳能系统防冻技术和太阳能系统免结垢技术。

利用太阳能集热器系统中分别循环防冻液和软化水，达到防冻和免结垢的目的。

根据矿区职工洗浴需求的大小，布置太阳能集热器的面积，利用PLC控制技术，得到恒温的洗浴热水。

太阳能系统原理图

2、压风机余热免费制取洗浴热水

空压机连续的运行中，把电能转换为机械能，机械能通过专用设备压缩自然状态下的空气获得高压压缩空气，其中一小部分由机械能转换为高压压缩空气势能，另外空气被压缩产生的大量热量，经润滑油带出，最后以风冷或水冷的形式把热量散发出去。

采用冷热交换原理，将空压机中高温润滑油中的热量转移至水中，油温为85℃-90℃,将常温水转换为50℃-70℃热水，既降低油的工作温度，提高了空压机自身的工作效率，并且得到了可靠的洗浴热水。

3、热泵制取洗浴热水

水源热泵和空气源热泵热水机组是一种可以替代锅炉不受资源限制的节能环保热水供应装置。

根据卡诺循环原理，实现由低温热能向高温热能转移的一种新能源利用技术，得到可靠稳定的洗浴热水。

4、瓦斯发电高温冷却水制取洗浴热水

瓦斯发电机组系统在运行中，产生高温烟气和高温冷却水，高温冷却水

般在40℃~50℃，可以作为洗浴热水的热源，免费制取洗浴热水。

5、井下热害处理热回收免费制取洗浴热水

高温矿井对于井下热害处理的要求比较重要，一般情况下，非供暖季时需要全负荷运行，供暖季小负荷运行。

因此，在井下热害处理时安装热回收机组，在实现制冷的同时可以得到高温的热水用于洗浴。

总结：

满足矿区职工洗浴热水的需求，本着“免费能源优先，节能能源辅助”的原则，结合矿区的实际情况，对矿区现有的可利用能源进行规划，综合利用，实现最大节能。

二、井下热害处理:

随着矿井开采深度的增加,矿井高温热害问题越来越严重,为保障煤炭工业持续健康发展,必须采取相应措施进行治理。

依靠科学技术,加大安全投入,创造井下适宜的作业环境，提高井下工作人员的工作效率，保证员工的生命安全及身体健康迫在眉睫。

我公司有以下三种技术方案：

方案一：

井下降温制冷系统设于井底附近的制冷机房--即井下集中式系统，与地面建筑空调制冷系统分别独立设置。

井下集中式系统是指除散热设备冷却塔置于地面上，制冷系统其它的设备均设置于井下制冷机房，制冷机组制备的冷冻水（3-5℃）通过冷冻水循环水泵经绝热管道送至采煤工作面或掘进工作面的空气冷却器，将通过空气冷却器的空气降温，冷却后的空气与未通过空气冷却器温度较高的空气在巷道混合后，使得通过采煤或掘进工作面的空气温度≤26℃，达到规要求的工作温度。

同时，在地面上矿井工业场地风井井口附近设置冷却塔，用以排放井下制冷机组产生的冷凝热。

该方案系统简单、中间环节少，能耗低；与地面集中式（方案二）系统相比减少了换冷器、冷水泵及相应的附属设备。

该系统存在的问题是要求制冷机组的冷凝器及冷却水泵必须承受近10MPa的压力，同时，井下集中式系统运行管理、维修安装等方面不如地面集中式系统。

方案二：

井下降温制冷系统设于地面制冷机房--即地面集中式系统，与地

面建筑中央空调制冷系统分别独立设置。

用于井下降温制冷系统的制冷机房和用于地面中央空调制冷系统的制冷机房可设计为联合建筑，各个系统独立运行互不干扰。

与方案一不同的是地面集中式系统除在地面设置制冷机房外，还必须在井下设置换冷机房，地面制冷机组制出的1-3℃冷冻水经冷冻水循环水泵通过绝热管道送至井下换冷机房。

再通过水-水换冷器制得3-5℃的冷水，通过冷水泵送至采煤工作面或掘进工作面的空气冷却器，使工作面的空气温度达到规要求的工作温度。

该方案由于系统增加了换冷器和相应的冷水泵以及其他附属设备，运行环节增加，且冷冻水输送管线长，冷量损失大；同时用于进行冷量交换的换冷器必须承受近10MPa的压力。

方案三：

如果井下降温制冷系统与地面建筑中央空调制冷系统合用一个系统，制冷机房设置在地面。

根据井下降温与地面建筑中央空调不同的水温要求，通过对制冷机组实行串并联相结合以及制冷机组输出水的温度参数的方式，来实现各自的使用目的。

通过计算得知，虽然该方案可以在系统不同的位置制出井下降温所需的1-3℃冷冻水以及地面建筑中央空调所需的7℃冷冻水，但对应各自系统的温差相应的冷冻水流量相差较大。

中央空调系统供、回水温度为7/12℃；井下降温系统供、回水温度为1-3/15-18℃。

该方案因地面空调系统与井下降温系统的冷冻水温度及流量相差较大，因此系统复杂，投资较高，系统运行管理及维修安装等方面都较为复杂。

从上述分析可以看出该方案不宜采用。

热害处理井上集中原理图

总结：

一般我公司根据矿上的情况，采取不同的方案。

三、井筒防冻:

1、提升机余热：

电机在做功的同时产生功率损耗，各种功率损耗最后转化为热能，为避免电机温度过高，需要对电机进行冷却热。

提升电机余热可用于提升机房采暖或井筒防冻，具体利用方式是提升机的冷却风经提升机电机后温度升高，其中部分风通过风管阀门送至提升机房用于采暖，另外一部分通过风道送至井口房，满足井筒防冻部分需要。

提升机余热的提取具体实施需根据现场的实际情况制定相应的施工方案。

2、矿井乏风利用：

矿井乏风的温度一般在18~25℃之间，湿度在90%左

右。

矿井回风具有恒温、高湿、粉尘大、风量大的特点，是重要的矿井次生热能资源。

但目前煤矿的回风一般都是直接排入大气，大量余热资源没有得到利用。

运行中完全免费，COP值为40~50。

3、井口风机满足井口保温：

利用水源热泵机组提取矿井水的低温热能，

井口末端安装新风空调机组，向井筒强制性送风，达到井筒保温的需求。

4、井口设备防冻：

在寒冷冬季，室外温度极低，在设备损坏不及时处理，

解决井口风机设备防冻问题一直以来是困扰诸多投资及运营公司的一大难题。

在地区冬季-10℃的天气下，我公司了解约有20多例设备冻坏的情况。

通过我公司领导及技术人员反复的实验及探索，在末端与主热源之间安置一台换热器，末端和换热器之间循环防冻液，即使在设备损坏时，防冻液也不会结冰导致设备损坏，该设计通过实验认证，在地区-25℃的天气下，也能够保证设备的正常运行。

5、井口恒温控制技术：

井口保温采用恒温控制模式，这是我公司首创

的节能关键技术。

常规热源（锅炉）供井筒防冻时，采用井口安装暖气片，在寒冷天气时靠暖气片的自然散失热量不能满足井筒防冻的需求，当室外温度过高时，井口房温度达到10℃以上，造成能源的浪费。

我公司采用井筒恒温控制技术，始终将井筒的温度保持2~4℃，采用PLC模糊控制技术优先使用免费的乏风余热，当不能满足井筒防冻时，开启井口新风空调机组；温度高于4℃时，风机逐级停止。

即满足井口防冻的需要同时防止过高的温度造成能源的浪费。

总结：

关于井口防冻和井口设备防冻技术已在我公司多个项目中应用，并各客户反映效果良好。

四、如何解决新建矿井初期能源利用来满足矿区的需求？

1、井水回灌：

对于水源热泵（Watersourceheatpump简称WSHP技）术，地面上热泵系统的设备和技术都已经相当成熟，而主要的技术瓶颈为地下水回路系统。

很多地区的水源热泵工程存在回灌困难的问题，一些单位将不能回灌的地下水偷偷排入河道或者下水管网，不但造成了洁净淡水资源的极大浪费，也使水源热泵技术在很多地区遭到了人们排斥。

但水源热泵效率高、占地少的特点又是地源热泵无法比拟的。

因此，积极研究回灌技术，对地下水水源热泵技术的健康发展具有积极意义。

国对水源热泵回灌技术进行系统研究的不多，多数工程基本通过经验设计，这些工程里面采用压力回灌的比例也极少。

2、高压无损井水利用回灌技术：

我公司在井水带压回灌技术中实现了重大突破，在鄂尔多斯市我公司施工的淄矿集团巴彦高勒煤矿（属于新建矿井），采

用井水带压回灌技术，两抽两回，通过水源热泵机组提取地下水的低温热能实现矿区餐厅和办公楼供热和制冷的需求。

将井口及管线密封，利用水泵扬程产生的压力增加回灌量。

井的回灌能力一般随回灌压力的增加呈线性增长关系，至于具体增加的回灌量的多少，跟含水层构造及地下水分布状态有很大关系。

3、洗浴热水：

特别是在西北、陕北地区，太阳能光照时间较长、太阳能辐射量较大，在新建矿初期优先使用免费的太阳能热源，制取洗浴热水，在特殊情况下不能满足洗浴需求时，利用压风机余热制取洗浴热水，以上两种热源均为免费的热源。

4、井水回灌原理图：

井水回灌原理图