节能供热改造项目立项建设实施方案煤矿系统Word格式文档下载.docx

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其主要气象参数如下：

山东省济宁市室外气象参数

站台名称：

兖州54916

台站位置：

北纬30。

36，东经11651

年平均温度：

13.6℃

室外计算温、湿度（℃）

冬季供暖：

-5.5℃

冬季通风：

-1.3℃

冬季空调：

-7.6℃

冬季空调相对湿度：

66%

夏季空气调节干球温度：

34.1℃

夏季空气调节室外计算湿球温度：

27.1℃

夏季通风计算温度：

30.6℃

夏季通风计算相对温度：

65%

夏季空气调节室外计算日平均温度：

29.7℃

设计计算供暖期天数及其平均温度

日平均温度≤+5℃的天数：

104天

日平均温度≤+8℃的天数：

137天

极端最高温度：

39.9℃

极端最低温度：

-19.3℃

极端平均最低温度：

-12℃

1.2绿色节能供热方案概述

1.2.1某煤矿现有条件

鉴于某煤矿现有条件，配电富余负荷2000kW；

南回风井排风7000m3/min，工业广场井下排水5160t/d；

洗浴热水排水600t/d；

压风机连续运行2台250kW。

1.2.2节能方案设计原则

节能方案设计原则：

余热资源连续稳定、安全可靠；

供热系统耐用高效，满足煤矿供热需求；

智能调控，运行费用低，最大限度利用现有资源、管网和末端设施，投资合理；

经济效益好等。

1.2.3节能方案总体规划：

根据上述要求，我们提出如下节能改造总体方案：

利用南风井回风余热（3100kW）；

工业广场现有井下排水余热（1750kW）；

洗浴热水排水余热（290kW）；

压风机余热（150kW）。

采用SMEET“直蒸式深焓取热乏风热泵”供热专利技术和“原生态涌水热泵”供热专利技术形成某煤矿工业广场全年供热“基本”热源（7100kW），补充部分太阳能（350kW）全年供洗浴热水，冬季最冷月供热缺口（7000kW）采用现有燃气锅炉调峰供热的总体绿色供热方案。

1.2.4节能方案改造建设：

节能方案改造建设：

1）南回风井扩散塔需建设乏风换热室一座（体积约15000m3）；

2）南回风井院内建设乏风热泵机房一座（面积约360m2，净高5m）；

3）利用原发电厂水池作为工业广场井下排水沉积池与洗浴排水收集池，利用原发电厂水泵房作为涌水热机房和中心供热站；

4）改造主副井加热设备，以满足55℃热源的供热要求；

5）改造上仓、洗煤厂、运煤厂等高大空间建筑供热末端设备，以改善建筑保温效果；

6）改造男女洗浴排水管网，将其汇总导入井下排水沉积池；

7）部分重要办公建筑，改造末端设备，利用涌水热泵提供夏季制冷冬季供热功能；

8）建设高效优质的智能调控系统，确保某煤矿工业广场供热系统高效、安全、可靠。

1.3本项目主要技术经济指标

本项目主要技术经济指标：

1）本节能项目系统配电总负荷1950kW；

2）利用余热资源总量5290kW，利用太阳能350kW；

3）热泵总供热7100kW；

太阳能冬季供热350kW；

现有燃气锅炉调峰7000kW；

绿色节能供热系统总供热能力14500kW，完全满足某煤矿工业广场供热需求（13763kW）；

4）本节能项目总投资2985万元，其中：

太阳能500万元；

乏风热泵1350万元；

涌水热泵450万元；

洗浴排水热泵100万元；

压风机热泵85万元；

末端工程改造500万元。

5）本项目年运行总费用597.2万元，其中：

电费313.5万元；

气费229.8万元；

人工综合费53.85万元。

较原锅炉供热系统年节省运行费用1340万元，年节省742.8万元。

6）本项目EMC投资效益：

按4年回收，1.4倍投资额为4179万元，每年支付1044.75万元。

本项目可安全可靠运行15年，总节能效益为11142万元，EMC方连本带息分享4179万元（37.5%），业主分享6963万元（62.5%）。

项目经济效益良好。

7）综上所述：

本项目社会效益与经济效益俱佳，技术成熟先进可靠，建议业主予以实施。

1.4中矿博能煤矿节能技术

1.4.1技术研发实力与优势

中矿博能拥有雄厚的技术资源与优秀的技术研发人才队伍，不仅包括自身资深、专业、专注的热泵技术研发团队和国际研发团队，同时拥有北京大学、清华大学、北京工业大学、中国科学院、北京航空航天大学、北京理工大学、合肥通用机械研究院等广泛和友好的技术支持配合团队。

在中矿博能“技术委员会”的统一领导与协调下，各路团队共同组成了分工明确，方向相同、行动一致的和谐高效技术研发体系，形成真正意义上的“产、学、研”高水平技术研发的新模式。

表1-2公司技术委员会成员与研发团队分工情况

序号

研发团队与单位名称

技术领头人

团队人数

分工

研发技术方向分工

1.4.2“直蒸式深焓取热乏风热泵”机组技术

1）国内外研究情况

由于各国能源结构差异，虽然煤矿矿井回风余热资源丰富（流量大，温度稳定，含湿量大，焓值高），是热泵取热理想的低温热源，但国外有关“采用热泵技术利用煤矿回风余热的研究与应用案例”却藓有报道。

我国基础能源以煤炭为主，我国人口及其经济发展与资源环境矛盾日益突出，“节能减排”已成为我国社会经济发展的基本国策。

自本世纪初，我国开始积极探索“采用热泵技术利用煤矿回风余热的研究与应用”，其中中国矿业大学“采用淋水式取热+水源热泵”的矿井回风余热利用技术路线（称之为第一代“表焓取热技术”）与清华大学“采用直蒸式取热与分体热泵”的矿井回风余热利用技术路线（称之为第二代“浅焓取热技术”）具有一定的代表意义。

淋水式表焓取热原理示意图

浅焓取热原理示意图

而本公司力推“（第三代）直蒸深焓取热及大型分体热泵”与“高温及大温差供热”的矿井回风余热利用技术路线更具划时代意义。

（第三代）直蒸深焓取热式矿井乏风热能利用系统示意图

（专利号：

201320753320.5）

2）我国煤矿原生态回风组份情况

根据可查资料与现场调研情况，我国各地煤矿井下原生态回风组份具有许多共性特征，描述如表1-3

表1-3矿井原生态回风组份

项目

共性组份

地区差异

主要组份为空气

N2

相同

CO2

O2

H2O气体

有一定量的悬浮固体物质

煤石粉尘固体物质

单位流量中有差异

油性、粘性悬浮固体物质

其他气溶胶物质

寄生、附生菌类物质

有一定量的瓦斯气体

CH4

CO

微量的有害气体

H2S

HCl

NH4

NOx

煤矿原生态回风组份对金属换热器将产生较大影响。

煤矿通风安全要求对热泵取热设施有严格要求。

3）采用热泵技术利用煤矿原生态乏风余热必需解决的问题

（1）对于循环淋水取热技术，必需解决的问题：

A．回风低于12℃时无法取热or取热量很少问题；

B．回风与淋水之间的热湿交换效率问题与补水损失过大问题；

C．水体中煤石固体物质与腐蚀性物质循环堆积问题；

D．问题C对热泵换热器的使用寿命与热泵机组可靠性影响问题；

E．问题C对淋水换热器关键部件“喷嘴”的堵塞与腐蚀问题；

F．淋水换热器对煤矿通风系统的影响问题。

（2）对于直蒸（不论浅焓深焓）取热技术，必需解决的问题：

A．原生态回风中的煤石固体物质对乏风换热器金属表面冲刷问题；

B．原生态回风中的腐蚀性物质对乏风换热器金属侵蚀问题；

C．原生态回风中的油粘性物质及其附生菌类物质在乏风换热器表面粘聚与滋生问题；

D．问题C引起的乏风换热器堵塞问题及其对煤矿通风系统的影响问题；

E．问题A、B、C对乏风换热器换热效率与热泵可靠性影响问题；

F．分体热泵热力系统回油配液与乏风换热器防霜防冻等系列问题。

4）本公司“深焓取热乏风热泵”机组技术特点

公司凭借雄厚的技术资源与国内外资深专家学者组成的优秀团队，通过市场机制的深入高效合作，攻克了“深焓取热大型分体乏风热泵”技术的道道难关，获得系列发明与实用新型专利技术。

形成了公司“深焓取热大型分体乏风热泵”机组的独特技术优势：

A．独特的模块化多功能乏风取热箱（专利产品），换热效率高，取热焓差大；

同时具有耐冲刷抗腐蚀功能；

B．采用特殊工艺制作的高科技超亲水翅片表层，大大降低了取热器表层积尘积粘性物质的特性；

C．采用针对煤矿原生态乏风取热器表层积尘积粘性物质特性专门开发的清洗剂，由取热器前后压差控制，通过取热箱的自动清洗装置周期性清洗乏风取热器，可保持取热器长期如新；

D．回风主风机切换时，可通过调节取热箱风阀以确保通过每个取热箱风量的均匀；

E．模块化乏风取热箱设计，取热焓差可选，系列齐；

F．乏风取热器箱式设计，安装方便，排水快速，维护简便；

G．

乏风热泵

常闭型自动旁通风门设计，既解决煤矿事故反风运行时换热器阻力影响问题，也解决热泵供热系统不使用时回风主机功耗浪费问题；

大型分体热泵热力系统采用“主动给液”与“油气分离”专利技术，彻底解决了热泵热力系统的配液与回油两大技术难题，既提升了热泵系统运行能效，又确保了热泵系统长期高效可靠运行；

H．

I．热泵供热温度可达60℃，温差可达20℃，既可降低水泵功耗，又可与建筑传统供暖末端设备系统直接衔接，无需改造；

针对煤矿风井对，本公司专门开发了“直蒸直热式热泵井口防冻供热系统”专利技术，该系统具有高效、可靠、可实现无人值守，完全可取代传统燃煤热风锅炉供热方式；

该系统既可为煤矿实现节能减排，又能为煤矿实现减员增效。

乏风取热箱

1.4.3“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术与产品特点

1）国内外研究情况

国外类似研究主要集中在城市污水余热热泵技术上，关于煤矿原生态涌水热泵技术的研究鲜有报道。

煤矿原生态涌水直流取热式热泵机组

国内煤矿涌水余热开发利用起步于本世纪初，主要集中在采用普通水源热泵与“二次换热”的工程应用研究上，其主要问题是：

其一，“二次换热”技术浪费了宝贵涌水余热资源，特别是当涌水水温低于10℃时，采用以上技术已经无法取热；

其二，原生态涌水的工程净化与电化学处理系统复杂，工程造价高昂，系统维护工作量大。

中矿博能的“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术与产品填补了该技术领域世界空白，处于当今该技术领域世界前沿，是该技术的倡导者与领导者。

2）“煤矿原生态涌水直流取热式热泵”技术攻关难点

（1）原生态涌水含有大量的煤石泥沙颗粒物，直