不同礦區(qū)余廢熱資源特征與匹配方案研究

杜曉麗,魏京勝,岳豐田,李從浪

(1. 安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，安徽 淮南 232001；2. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與土木工程學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

我國(guó)需要供熱的煤礦大多分布在供熱、供氣市政管網(wǎng)不能覆蓋的偏遠(yuǎn)地區(qū)，為了滿(mǎn)足礦井工業(yè)廣場(chǎng)地面建筑采暖、井筒防凍和職工洗浴加熱等供熱要求，需要建立獨(dú)立的供熱熱源。以往傳統(tǒng)做法是利用燃煤或者燃?xì)忮仩t提供熱源，特別是采用燃煤鍋爐供熱時(shí)不僅需要消耗大量煤炭資源，而且也存在污染重、能耗高、效率低等缺點(diǎn)[1-3]，與當(dāng)前我國(guó)所倡導(dǎo)的綠色生態(tài)礦山建設(shè)與可持續(xù)開(kāi)采的發(fā)展理念相悖。因此，研究如何提取回收礦區(qū)余廢熱資源熱量替代燃煤鍋爐滿(mǎn)足礦井供熱需求成為破解礦區(qū)低耗、清潔供熱難題的重要途徑之一。

礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中為了確保生產(chǎn)安全和工作人員的身心健康，必須采取礦井通風(fēng)、排水以及壓縮空氣輸送等重要輔助工作，伴隨這些輔助工作的同時(shí)也排出大量低品位熱能。隨著礦井開(kāi)采深度增加，在地溫升高、熱害加劇的同時(shí)[4-5]，必然也導(dǎo)致礦井回風(fēng)和排水所攜帶的余熱資源量增大[6-7]；加之地面空壓機(jī)冷卻熱[8]以及洗浴水排水等廢熱也使得礦井余熱資源種類(lèi)更加豐富。但由于這些余廢熱資源均屬于低品位余熱資源、溫度高低差異較大，并且多數(shù)攜帶余熱資源的介質(zhì)雜質(zhì)含量較高、硬度大、礦化度高、甚至具有腐蝕性，所以多數(shù)需要經(jīng)過(guò)提取工藝提取與提升溫度后才能用于供熱。針對(duì)礦井大量低品位余熱資源及清潔供熱需求并存的現(xiàn)狀，研究利用熱泵、熱管及換熱等技術(shù)提取余熱資源熱量滿(mǎn)足礦區(qū)供熱[9-11]，不但有效解決了取締燃煤鍋爐后的供暖問(wèn)題，而且符合我國(guó)節(jié)能、減排與環(huán)境保護(hù)的政策要求及發(fā)展趨勢(shì)。

目前，我國(guó)部分煤礦開(kāi)展了礦井余廢熱資源利用研究，主要涉及余廢熱資源量計(jì)算、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和工程應(yīng)用[12-14]。然而，我國(guó)地域遼闊、地形復(fù)雜、地質(zhì)構(gòu)造形式多樣，不同區(qū)域的礦井余熱資源差異顯著，難以采用固定模式的余廢熱回收系統(tǒng)。因此，深入了解寒冷及夏熱冬冷不同采暖礦區(qū)的余廢熱資源狀況、掌握煤礦余廢熱資源賦存規(guī)律、制定經(jīng)濟(jì)合理的煤礦余廢熱資源綜合利用方案，對(duì)煤礦余廢熱資源利用和工程實(shí)施具有重要的理論意義。

1 不同礦區(qū)煤礦余廢熱資源

本文主要以遼寧、寧夏、河北、安徽等不同緯度、寒冷地區(qū)的6個(gè)煤礦余熱資源調(diào)研資料為基礎(chǔ)，不同煤礦的地理氣候特征及余廢熱資源狀況如下。

(1)沈陽(yáng)燈塔礦區(qū)。沈陽(yáng)燈塔礦區(qū)位于沈陽(yáng)南、 燈塔市西北12km，地理緯度在41°27′～41°32′之間，屬于嚴(yán)寒地區(qū)ID區(qū)，最冷月平均氣溫-11.5℃、極端最低溫度-33.0℃[15]。當(dāng)前采深達(dá)到950～1 100m，煤層溫度達(dá)到44.0℃以上。礦井總排風(fēng)量約為249.0m3/s、回風(fēng)井井口冬季實(shí)測(cè)排風(fēng)溫度為22.0℃左右、相對(duì)濕度100%。礦井排水平均排水量94m3/h、低谷電價(jià)排水流量280m3/h、水溫20.0℃。壓風(fēng)機(jī)房7臺(tái)(4用3備)、3臺(tái)水冷輸入功率250kW空壓機(jī)、冷卻水進(jìn)出水溫度25.0/31.0℃、流量100m3/h、4臺(tái)風(fēng)冷輸入功率300kW空壓機(jī)。洗浴水用水分三班總用水量200.0t/d。

(2)銀川河?xùn)|礦區(qū)。銀川河?xùn)|礦區(qū)位于銀川市東約30km處，地理緯度為38°27′～38°30′，屬于寒冷地區(qū)IIB區(qū)北部，最冷月平均氣溫-6.0℃、極端最低溫度-33.0℃。采掘深度約為1 232m。礦井總回風(fēng)量294.0m3/s、冬季回風(fēng)溫度為17.2℃、相對(duì)濕度100%。礦井排水量約為7 200m3/d、排水水溫31.1～33.2℃。壓縮機(jī)房的壓風(fēng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)干球溫度13.2℃，排風(fēng)溫度為32.0～52.0℃、排風(fēng)量約為402m3/min。當(dāng)前洗浴水用水分三班總用水量70.0t/d。

(3)寧夏積家井礦區(qū)。積家井礦區(qū)銀川南偏東110km處，地理緯度37°38′～37°39′，屬于寒冷地區(qū)IIB區(qū)中部，最冷月平均氣溫-7.5 ℃、極端最低溫度-28.5℃。采掘深度約為840m?；仫L(fēng)斜井總回風(fēng)量66.7m3/s，冬季回風(fēng)溫度16.0℃、相對(duì)濕度100%。礦井排水7 200m3/d、排水溫度為17.0℃。壓縮機(jī)房的壓風(fēng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)干球溫度13.2℃、排風(fēng)溫度為30.0～53.0℃，兩臺(tái)空氣壓縮機(jī)的輸入功率分別為600kW。洗浴水用水分三班總用水量90.0t/d。

(4)寧夏固原王洼礦區(qū)。王洼礦區(qū)位于寧夏固原市彭陽(yáng)縣，地理緯度為36°07′～ 36°11′，屬于寒冷地區(qū)IIB區(qū)南部，最冷月平均氣溫-7.6℃、極端最低溫度-30.9℃。采掘深度約為300～400m。礦井總回風(fēng)量68.3m3/s，冬季回風(fēng)溫度約在21.0℃、相對(duì)濕度100%。礦井排水6 280m3/d、排水溫度約為20℃。壓縮機(jī)房?jī)?nèi)有4臺(tái)風(fēng)冷式空氣壓縮機(jī)壓機(jī)，其中1臺(tái)輸入電功率300kW、1臺(tái)輸入功率280kW，2臺(tái)輸入功率160kW，日常1大1小共2臺(tái)運(yùn)行。壓風(fēng)機(jī)冷卻進(jìn)風(fēng)干球溫度13.2℃，排風(fēng)溫度為29.0～53℃，排風(fēng)量約為130m3/min。洗浴水用水分三班總用水量98.28m3/d。

(5)河北峰峰礦區(qū)。河北峰峰礦區(qū)梧桐莊礦位于邯鄲市磁縣境內(nèi)，北緯36°17′～36°21′，屬于寒冷地區(qū)IIA區(qū)中南部，最冷月平均氣溫-0.6℃、極端最低溫度-17.3℃。當(dāng)前采掘深度約為1 010m。礦井總回風(fēng)量約為231.0m3/s、冬季回風(fēng)溫度在20.5℃左右、相對(duì)濕度100%。礦井排水量約為300～450m3/h、約83.3%為自野青灰?guī)r和奧陶系灰?guī)r礦井涌水。地面疏干降壓奧灰水溫度為42.0～43.0℃、平均流量約為256.3m3/h。水冷式空氣壓縮機(jī)房最大運(yùn)行電功率魚(yú)尾1 280kW，冷卻水進(jìn)水溫度約為25.0℃、出水溫度在45.0℃以上。洗浴熱水分三班使用總用水量為240t/d。

(6)安徽渦陽(yáng)北礦區(qū)。渦陽(yáng)北礦區(qū)位于渦陽(yáng)縣境內(nèi)，礦井地理緯度33°31′～33°35′，屬于夏熱冬冷地區(qū)IIIB北部，最冷月平均氣溫1.3℃、極端最低溫度-17.2℃。采面埋深約為1 000m。礦井回風(fēng)量穩(wěn)定在265.4m3/s左右，最冷月主扇擴(kuò)散口處實(shí)測(cè)總回風(fēng)溫度為21.0～22.0℃、相對(duì)濕度85%～97%。實(shí)際排水量約為12 480m3/d，冬季實(shí)測(cè)排水溫度約為22.0～26.0℃。壓縮機(jī)房安裝6臺(tái)風(fēng)冷螺桿式空氣壓縮機(jī)，其中3臺(tái)常開(kāi)，輸入功率250kW/臺(tái)；冬季室外實(shí)測(cè)空氣干球溫度7.2℃、濕球溫度4.2℃時(shí)，冷卻排風(fēng)溫度為35.0～38.0℃，排風(fēng)量約為339m3/min。

2 不同礦區(qū)可利用余廢熱資源分析

雖然上述煤礦所在的氣候區(qū)域及緯度、通風(fēng)方式、地質(zhì)情況等均有所不同，但是多數(shù)礦井主要擁有礦井回風(fēng)、礦井排水、壓風(fēng)機(jī)冷卻熱以及洗浴排水等幾種余熱資源，也有的煤礦還有疏水降壓泄壓水、煤礦坑口電站余熱等余熱資源。

根據(jù)煤礦可利用余廢熱資源來(lái)源及特征，可將其分成井下余熱和井上廢熱兩類(lèi)。井下余熱主要為礦井回風(fēng)(含井下空壓機(jī)散熱)、礦井排水(含井下疏水降壓泄水)：其中礦井回風(fēng)具有風(fēng)量穩(wěn)定、風(fēng)溫波動(dòng)較小、余熱量較大的特點(diǎn)。而礦井排水流量與礦井水文地質(zhì)密切相關(guān)，水質(zhì)一般較差，多數(shù)礦井排水的濁度大、礦化度高、腐蝕性強(qiáng)，給余熱利用帶來(lái)難度。但是礦井排水溫度一般大于18.0℃、個(gè)別深井或者地溫異常礦井排水溫度高達(dá)30.0℃以上，具有較高的利用價(jià)值。井上廢熱主要為洗浴排水廢熱、空氣壓縮機(jī)壓縮空氣冷卻熱、坑口電站余熱：其中洗浴排水是每個(gè)煤礦均有的廢熱資源，排水流量具有顯著的斷續(xù)周期性，且水質(zhì)極差，但排水溫度約在34.0～36.0℃、相對(duì)較高，洗浴廢水余熱利用時(shí)需要設(shè)置蓄水及水質(zhì)處理裝置等輔助設(shè)備，在其他余熱資源不足的情況下可作為供熱的有效補(bǔ)充熱源；壓縮空氣冷卻熱品質(zhì)較高，排熱量相對(duì)較穩(wěn)定，可直接回收利用，但其總余熱量相對(duì)較小，一般可直接用于洗浴水加熱；如果煤礦有坑口燃煤電站，電站余熱資源豐富、熱量相對(duì)較充足，其冷卻水部分余熱可回收利用，并且可實(shí)現(xiàn)熱電冷聯(lián)產(chǎn)等方式在發(fā)電的同時(shí)滿(mǎn)足礦井供熱及井下降溫等功能。

如果礦井余熱資源供熱能力不能滿(mǎn)足熱負(fù)荷需要時(shí)，需要考慮余熱資源不足的熱量補(bǔ)充問(wèn)題。一種措施就是進(jìn)一步深度提取礦井余熱資源熱量，如一般礦井排風(fēng)提取余熱后排風(fēng)溫度約在8～10℃，為了提取更多熱量采用深焓提取措施，可將礦井回風(fēng)溫度降低至0℃、甚至0℃以下，由此可以多提取50%以上余熱資源量。除此之外太陽(yáng)能、低溫空氣能(低環(huán)境溫度風(fēng)源熱泵)、土壤源熱泵以及深部高溫開(kāi)采冬季降溫余熱供熱等也可以作為煤礦供熱的有效清潔補(bǔ)充熱源[16-21]。其中太陽(yáng)能在西北地區(qū)相對(duì)較充足，但是存在晝夜周期性及投資較大等問(wèn)題；另外地源熱泵系統(tǒng)雖然系統(tǒng)穩(wěn)定供熱可靠，但也存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用較高等問(wèn)題；相對(duì)而言，低環(huán)溫空氣源熱泵供熱系統(tǒng)簡(jiǎn)單、當(dāng)前能實(shí)現(xiàn)最低空氣溫度-35.0℃的制熱、運(yùn)行穩(wěn)定，雖然該系統(tǒng)會(huì)隨著大氣環(huán)境空氣溫度降低系統(tǒng)能效也相應(yīng)降低，但當(dāng)煤礦余熱源不足時(shí)，低環(huán)境溫度空氣源熱泵是一種有效的補(bǔ)充熱源。

3 余廢熱資源可提取熱量影響因素分析

根據(jù)余熱資源量計(jì)算分析方法計(jì)算不同礦井余熱資源量及供熱能力，根據(jù)調(diào)研數(shù)據(jù)供熱負(fù)荷估算如表1所示。

表1 不同礦區(qū)余熱資源量和供熱能力

由表1中所示，嚴(yán)寒地區(qū)的沈陽(yáng)燈塔礦區(qū)礦井采深950～1 100m、礦井回風(fēng)與排水余熱量約為13 495.87kW， 寒冷地區(qū)北部銀川河?xùn)|紅四礦區(qū)采深超過(guò)1 232m、礦井回風(fēng)與排水余熱總量約為14 897.9kW，寒冷地區(qū)中東部梧桐莊礦采深約為1 010m、礦井回風(fēng)排水余熱總量約為14 231.1kW，夏熱冬冷地區(qū)北部安徽渦陽(yáng)北礦采深約為1 000m、礦井回風(fēng)與排水余熱總量約為13 873.3kW，可見(jiàn)礦井較深時(shí)，礦井回風(fēng)余熱資源量與地溫有密切關(guān)系，受地面大氣環(huán)境影響變小。如梧桐莊礦回風(fēng)井排風(fēng)冬夏季溫度在20.0～26.0℃之間變化。由于采深不同，礦井的通風(fēng)方式也不同、通風(fēng)量差別也較大，即使是寒冷地區(qū)的同一緯度的煤礦，如王洼礦區(qū)采面深度300～400m、風(fēng)量也較小，而相對(duì)于產(chǎn)能比較接近的梧桐莊礦屬于淺層開(kāi)采，礦井排風(fēng)較容易受地面大氣環(huán)境影響，在井口加熱后礦井回風(fēng)溫度為21.0℃，但風(fēng)量小、余熱資源總量較小，相應(yīng)的礦井進(jìn)風(fēng)加熱負(fù)荷也相應(yīng)較小。另外，隨著礦井所在地理位置緯度降低、冬季低溫季節(jié)大氣溫度升高，井口防凍加熱量也明顯降低，如此一來(lái)礦井回風(fēng)的余熱資源量相對(duì)也較富裕，多余的余熱量可為其他用熱場(chǎng)所供熱。如采深比較接近的沈陽(yáng)燈塔礦區(qū)與安徽渦陽(yáng)北礦，前者總余熱供熱能力為18 605.8kW、而熱負(fù)荷為51 379.87kW、余熱供熱能力無(wú)法完全滿(mǎn)足供熱需求，而渦陽(yáng)北礦余熱供熱能力大于供熱負(fù)荷8 907.5kW。

綜上所述，不同礦井由于開(kāi)采深度、水文地質(zhì)條件、地溫以及通風(fēng)方式也不同，則余熱資源量及品位也差別較大，而且由于礦區(qū)地面采暖建筑面積不同、以及緯度不同大氣環(huán)境溫度也不同，則供熱負(fù)荷也不同。上述礦井中，顯然深井的余熱資源量相對(duì)較豐富、低緯度礦區(qū)供熱負(fù)荷相對(duì)較小，淺層開(kāi)采的寒冷高緯度地區(qū)礦井明顯余熱資源不足，而深層開(kāi)采的寒冷低緯度或者夏熱冬冷地區(qū)的礦井余熱量較富裕。因此，不同煤礦利用余熱滿(mǎn)足場(chǎng)區(qū)供熱時(shí)應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)調(diào)研分析，繼而根據(jù)調(diào)研結(jié)論合理設(shè)計(jì)余熱利用方案及補(bǔ)熱措施。

4 余廢熱可提取熱量與供熱負(fù)荷

如表1中所示，不同礦井的余熱資源量分布以及供熱負(fù)荷均不相同，顯然，不同礦井余熱利用方案也不應(yīng)相同。余熱利用系統(tǒng)在滿(mǎn)足供熱的同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)該簡(jiǎn)單、便于調(diào)節(jié)控制、運(yùn)行能耗較低、余熱資源之間相互備用性好，以確保供熱系統(tǒng)的穩(wěn)定可靠安全高效運(yùn)行，礦井余熱資源與供熱負(fù)荷匹配方案分析如下。

(1)單項(xiàng)余廢熱資源可提取熱量大于礦井供熱總負(fù)荷供熱方案分析：如安徽渦陽(yáng)北礦區(qū)的礦井排風(fēng)量可提取熱資源為12 275.5kW、供熱負(fù)荷為10 693kW，該礦可采用“礦井回風(fēng)、空氣壓縮機(jī)冷卻余熱回收熱泵系統(tǒng)”供熱方案。采用礦井回風(fēng)源余熱回收熱泵系統(tǒng)滿(mǎn)足礦井供熱需要，系統(tǒng)簡(jiǎn)單、穩(wěn)定性好，可降低設(shè)備和土建初投資。由前文可知礦井回風(fēng)溫度一般較低，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)余熱提取介質(zhì)的溫度較低，為了避免換熱溫差降低余熱供熱能力，一般回風(fēng)換熱水直接進(jìn)熱泵機(jī)組、或者采用防凍液深焓取熱，如果回風(fēng)換熱水直接進(jìn)熱泵機(jī)組，則熱泵機(jī)組蒸發(fā)器換熱管不宜采用普通銅管，而應(yīng)采用耐磨、耐腐蝕換熱管。由于洗浴水供熱要求溫度高于供熱溫度，如果采用回風(fēng)源熱泵機(jī)組滿(mǎn)足洗浴供熱，則會(huì)提高熱泵機(jī)組的冷凝溫度、也增加了運(yùn)行功耗，特別是在非采暖季，礦井回風(fēng)源用于供熱負(fù)荷較小的洗浴水供熱需要開(kāi)啟礦井回風(fēng)源提熱系統(tǒng)，運(yùn)行費(fèi)用高、能效極低。因此，為了提高系統(tǒng)整體的能效，建議采用帶有蓄熱水箱的空氣壓縮機(jī)冷卻熱直接為洗浴供熱。

(2)單項(xiàng)余廢熱資源可提取熱量大于某一項(xiàng)熱負(fù)荷，且余廢熱資源可提取總熱量大于供熱總負(fù)荷化時(shí)，如寧夏河?xùn)|礦區(qū)，礦井回風(fēng)和礦井排水提供熱量分別為10 154.43kW、9 000.00kW，總熱量為200 049.29kW，總供熱負(fù)荷為15 291.40kW，可采用“礦井排水、排風(fēng)水源熱泵與壓風(fēng)機(jī)房余熱利用”方案。該方案中礦井水源熱泵供熱能力能滿(mǎn)足建筑及廠(chǎng)房采暖、礦井排風(fēng)源主要滿(mǎn)足井口防凍加熱、壓風(fēng)機(jī)房余熱滿(mǎn)足洗浴供熱，如果礦井生產(chǎn)后期井下排水量增加，則礦井排水水源熱泵系統(tǒng)可以同時(shí)滿(mǎn)足建筑供熱、井口加熱和冬季的洗浴供熱，在系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)不同熱泵機(jī)組之間的余熱資源相互備用，以確保供熱安全。

(3)單項(xiàng)余廢熱可提取熱量小于供熱總負(fù)荷，余廢熱資源可提取總熱量稍大于供熱總負(fù)荷化時(shí)，如寧夏積家井礦區(qū)，礦井排風(fēng)供熱5 593.75kW大于建筑供暖負(fù)荷3 763.76kW，礦井回風(fēng)2 492.26kW大于井口房東1 373.04kW，風(fēng)壓機(jī)房517.38kW大于336.7kW?？刹捎谩暗V井回風(fēng)源與礦井排水源及壓風(fēng)機(jī)房余熱熱泵耦合供熱系統(tǒng)滿(mǎn)足井口防凍加熱、建筑采暖以及洗浴加熱”，該多源熱泵系統(tǒng)余熱資源相互備用、運(yùn)行穩(wěn)定可靠，礦井回風(fēng)源與礦井排水源熱泵機(jī)相互備用、蒸發(fā)器具有耐腐蝕和耐磨功能，雖然熱泵機(jī)組投資較高，但能實(shí)現(xiàn)礦井回風(fēng)源和礦井排水源余熱資源相互備用，確保了供熱系統(tǒng)穩(wěn)定可靠。

(4)單項(xiàng)余廢熱可提取熱量小于供熱總負(fù)荷，余廢熱資源提供總熱量遠(yuǎn)大于供熱總負(fù)荷化時(shí)，如梧桐莊礦區(qū)，該礦最大供熱負(fù)荷約為16MW大于上述各種熱源供熱能力，但總熱量富裕。因此，在綜合考慮各種熱源的特性前提下，提出了多熱源聯(lián)合提供熱量的方案：采用礦井排水、奧灰水向熱泵系統(tǒng)提供熱量，滿(mǎn)足廣場(chǎng)的總供熱需要?？紤]到礦井排水系統(tǒng)的停運(yùn)維護(hù)和檢修時(shí)，確保井口防凍供熱不能間斷的要求，增加礦井回風(fēng)源換熱系統(tǒng)為熱泵機(jī)組提供熱量，實(shí)現(xiàn)了礦井排水、奧灰水與礦井排風(fēng)源相互備用，以提高水源熱泵系統(tǒng)的供熱能力、運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性。

(5)各種礦井余廢資源可提取總熱量小于礦區(qū)供熱總負(fù)荷時(shí)，如王洼礦區(qū)，余廢熱資源提供的總量為6 480.3kW遠(yuǎn)小于礦區(qū)總供熱熱負(fù)荷10 526.2kW。 在余廢熱資源利用時(shí)， 可采用礦井回風(fēng)余熱深焓取熱供熱系統(tǒng)， 深焓取熱自排風(fēng)溫度10℃降至-7.0℃后，礦井回風(fēng)供熱能力為5 578.83kW，比普通回風(fēng)余熱利用系統(tǒng)提高了100%，實(shí)現(xiàn)井口加熱量1 775.1kW的需求同時(shí)還能滿(mǎn)足建筑供暖；利用水源熱泵提取礦井排水余熱滿(mǎn)足建筑供熱部分熱負(fù)荷，而約1 231.57kW供熱量的缺口可采用低環(huán)境溫度空氣源熱泵系統(tǒng)作為補(bǔ)充熱源。

5 多種余熱資源耦合利用工藝原理

下文以積家井礦區(qū)為例，分析多種余熱資源耦合利用工藝原理。具有礦井回風(fēng)、礦井排水、空氣壓縮機(jī)冷卻熱以及洗浴排水廢熱等四種熱源，其中礦井回風(fēng)、排水余熱量較大、并且運(yùn)行比較穩(wěn)定，但是礦井排水水質(zhì)較差，換熱系統(tǒng)運(yùn)行受到水質(zhì)影響較大。而空氣壓縮機(jī)冷卻熱散熱穩(wěn)定、品位較高，采用風(fēng)冷熱水熱泵機(jī)組提取余熱系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，但熱量相對(duì)較小，但可以與洗浴熱水加熱系統(tǒng)匹配。洗浴排水溫度較高、品位較好，但是水質(zhì)較差，應(yīng)用中容易堵塞，影響運(yùn)行穩(wěn)定性和可靠性，綜合上述幾種余熱源耦合利用系統(tǒng)工藝流程如圖1所示。

圖1 多種余熱資源耦合利用工藝原理

6 結(jié)論

(1)煤礦余廢熱資源可提取熱量與煤礦所在的氣候區(qū)域及緯度、產(chǎn)能、通風(fēng)方式、采面埋深、地質(zhì)情況等因素有關(guān)。其中，淺層開(kāi)采的寒冷高緯度地區(qū)礦井明顯余熱資源不足，而深層開(kāi)采的寒冷低緯度或者夏熱冬冷地區(qū)的礦井余熱量較富裕。

(2)在礦井余廢熱資源利用系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)綜合考慮單項(xiàng)余廢熱資源量、總余廢熱資源量、以及單項(xiàng)供熱負(fù)荷大小、總供熱負(fù)荷的大小關(guān)系。

(3)根據(jù)余熱資源量及特性與場(chǎng)區(qū)供熱種類(lèi)和熱負(fù)荷匹配情況，給出礦井回風(fēng)、礦井排水、空氣壓縮機(jī)冷卻熱以及洗浴排水廢熱多種余熱資源耦合利用工藝原理。

(4)由于區(qū)域和地質(zhì)環(huán)境的差異，礦井回風(fēng)和礦井排水等蘊(yùn)含余熱資源量不能滿(mǎn)足供熱負(fù)荷需求時(shí)，應(yīng)采用其他非礦井余廢熱資源作為供熱的有效補(bǔ)充。