淺談煤礦進(jìn)行余熱資源綜合利用的必要性

張奇 馬勇

摘要：煤礦作為一個(gè)高能耗企業(yè)，在煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生了大量的余熱資源，但由于煤礦企業(yè)本身并不缺乏能源，因此造成這些次生的大量余熱資源并不被利用，而是任其排放于外界環(huán)境。不但造成了資源浪費(fèi)，而且造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，例如，熱污染、粉塵污染、噪音污染等。

關(guān)鍵詞：煤礦;余熱;利用;必要性

1、煤礦余熱資源情況概述

煤礦可加以利用的余熱資源種類繁多，通常有以下幾種形式：

①煤礦瓦斯發(fā)電余熱②壓風(fēng)機(jī)余熱③井下熱害所產(chǎn)生的熱能④礦井乏風(fēng)余熱⑤煤礦自備電廠蒸汽余熱、冷凝器凝結(jié)水余熱?？偟膩碚f，煤礦余熱資源不外乎熱水、熱氣、熱壤三大類。只要煤礦企業(yè)本身根據(jù)自身的余熱資源特點(diǎn)，通過相對(duì)應(yīng)的余熱利用途徑，都會(huì)找到合適自身發(fā)展需要的余熱資源利用項(xiàng)目，達(dá)到節(jié)約能源消耗，產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、社會(huì)效益的目的。

2、煤礦余熱利用相關(guān)技術(shù)的簡述

2.1熱泵技術(shù)

熱泵技術(shù)是一種以消耗少量高品位能量為代價(jià)，將大量不能直接利用的低品位熱能變?yōu)榭衫玫母咂肺粺崮艿募夹g(shù)。根據(jù)熱泵所提取的系統(tǒng)熱源的不同，熱泵又分為以下幾種形式。

①空氣源②地下水源③土壤源④污水源⑤太陽能⑥礦井乏風(fēng)

2.2換熱技術(shù)

使熱量從熱流體傳遞到冷流體的技術(shù)叫換熱技術(shù)。換熱技術(shù)廣泛應(yīng)用于煉油、化工、輕工、制藥、機(jī)械、食品加工、動(dòng)力以及原子能工業(yè)部門當(dāng)中。以換熱技術(shù)研制出得換熱設(shè)備根據(jù)不同的使用目的，可分為四類：加熱器、冷卻器、蒸發(fā)器、冷凝器。

2.3防凍散熱技術(shù)

防凍散熱技術(shù)是專門針對(duì)工礦企業(yè)開發(fā)的一種采暖通風(fēng)技術(shù)，是由傳統(tǒng)的空氣加熱技術(shù)升級(jí)改造而來的。該技術(shù)主要解決了礦井井口或工廠車間內(nèi)，因冬季溫度太低而出現(xiàn)的結(jié)冰問題。使工作環(huán)境溫度控制在2°C以上，防凍效果良好，保證了安全生產(chǎn)。其工作原理主要是，通過高溫液體在閉合管路內(nèi)的循環(huán)流通，使散熱器內(nèi)空氣室的溫度得到提高，再通過設(shè)備內(nèi)部的風(fēng)扇將高溫空氣從散熱器內(nèi)排出，從而達(dá)到提高周圍環(huán)境溫度的目的。

3、煤礦余熱資源利用前后效果分析

以平煤十二礦為工程實(shí)例，通過對(duì)礦井乏風(fēng)余熱利用項(xiàng)目的實(shí)時(shí)分析。來說明煤礦進(jìn)行余熱資源綜合利用的必要性。

平煤十二礦北山工區(qū)是一個(gè)遠(yuǎn)離主礦區(qū)、地處金牛山頂、海拔270米的綜合性工區(qū)，該工區(qū)主要負(fù)責(zé)管理主扇、主提升、壓風(fēng)機(jī)、井下主排水泵的安全運(yùn)轉(zhuǎn)。由于該工區(qū)所處位置比較偏遠(yuǎn)，使用供氣管路集中供暖無法實(shí)現(xiàn)，因此工區(qū)所覆蓋的井筒及其它設(shè)備、設(shè)施的冬季保暖，就成為了一個(gè)急需解決的問題。從節(jié)約、環(huán)保、便利等方面出發(fā)，主扇回風(fēng)井乏風(fēng)余熱利用成為首選。

3.1升級(jí)改造思路

利用回收主扇回風(fēng)井乏風(fēng)的熱能作為水源熱泵機(jī)組的熱源。在冬季制熱滿足井筒保溫及各處設(shè)備、設(shè)施的供暖;在夏季制冷，滿足各處工作場(chǎng)所的降溫;全年制取生活熱水，滿足職工洗浴的需要。

原理如圖所示：

①采用換熱技術(shù)，回收主扇回風(fēng)井乏風(fēng)中的熱能。

②采用防凍散熱技術(shù)，保證進(jìn)風(fēng)井混合空氣溫度滿足要求。

③采用熱泵技術(shù)完成高溫介質(zhì)與低溫介質(zhì)間的溫度轉(zhuǎn)換。

3.2實(shí)施與利用

（1）針對(duì)煤礦礦井回風(fēng)粉塵大、濕度大特點(diǎn)，采用了高效礦井回風(fēng)換熱器，該換熱器具有如下功能：

①氣—水換熱，換熱效率高，不但可以回收礦井回風(fēng)顯熱熱量和還可以回收潛熱熱量;

②設(shè)備不產(chǎn)生瓦斯積聚，熱交換單元無電動(dòng)設(shè)備;

③不影響礦井主扇反風(fēng)的要求;

④該回風(fēng)換熱器有很強(qiáng)的凈化空氣能力，經(jīng)過回風(fēng)換熱后粉塵等污染物會(huì)大大的降低;

⑤增加阻力小于50Pa對(duì)風(fēng)機(jī)無影響;

⑥降低風(fēng)井排風(fēng)的噪音可達(dá)30dB（A）。

（2）主機(jī)采用了煤礦專用高效、低噪音、免維護(hù)、渦旋水源熱泵機(jī)組。

（3）針對(duì)礦井進(jìn)風(fēng)風(fēng)量大的特點(diǎn)，采用了井口防凍換熱器，該設(shè)備有如下特點(diǎn)：

①要求熱源溫度低（+45℃），換效率高;

②采用有風(fēng)機(jī)強(qiáng)制對(duì)流方式，有消音裝置;

③井筒防凍散熱器噪音不超過50分貝;

④帶除塵功能。

（4）設(shè)備布置在一個(gè)機(jī)房、提高機(jī)組備用系數(shù)、減少附屬設(shè)備投資、便于管理。

（5）可以凈化礦井總回風(fēng)粉塵污染、降低風(fēng)機(jī)主扇噪聲，對(duì)環(huán)境有保護(hù)作用。

（6）工程熱泵系統(tǒng)不直接產(chǎn)生廢水，只在全自動(dòng)過濾器工作時(shí)，排出含有粉塵污染的污水，這部分污水均排入原廠區(qū)雨水排除系統(tǒng)。

3.3實(shí)際應(yīng)用前后的效果對(duì)比

北山回風(fēng)余熱利用項(xiàng)目應(yīng)用前后經(jīng)濟(jì)效益對(duì)比：

（1）回風(fēng)余熱利用年運(yùn)行費(fèi)用（120萬元/年）：

①2013年全年用電量：148萬度*0.65元/度=96.2萬元。

②人工費(fèi)用：4000元*4*12=19萬元。

③設(shè)備、水泵、管路、電氣等易損件更換：5萬元。

（2）鍋爐、空調(diào)年運(yùn)行費(fèi)用（249萬元/年）：

①柴油消耗：年消耗200噸（100噸用于冬季井口保溫、100噸用于四季澡堂制取洗澡熱水），每噸柴油9885.3元，共計(jì)消耗費(fèi)用為9885.3*200=198萬元;

②鍋爐檢驗(yàn)、維修年費(fèi)用：8萬元;

③鍋爐值班、維護(hù)人員人工費(fèi)用：6名人員，每月工資4000元/人，按12個(gè)月計(jì)算，每年支出29萬元。

④辦公室、車房冬季取暖、夏季制冷費(fèi)用（14.3萬元/年），空調(diào)用電（按7個(gè)月使用）：450度*70臺(tái)*7個(gè)月*0.65元/度=14.3萬元

（3）回風(fēng)余熱利用運(yùn)行費(fèi)用每年節(jié)約129萬元。

4結(jié)論

通過對(duì)平煤十二礦主扇回風(fēng)井乏風(fēng)余熱利用項(xiàng)目的分析與比較，我們可以充分的認(rèn)識(shí)到，煤礦進(jìn)行余熱資源綜合利用，是煤礦降低生產(chǎn)成本，減少排放污染物的重要途徑和手段。甚至可以說，在當(dāng)前煤炭經(jīng)營狀況如此嚴(yán)峻的形勢(shì)下，煤礦進(jìn)行余熱資源綜合利用已經(jīng)不僅僅是節(jié)約成本，減少次生資源的浪費(fèi)，降低環(huán)境污染，可以說已經(jīng)到了關(guān)乎企業(yè)生存發(fā)展的地步。因此，我認(rèn)為在當(dāng)前形勢(shì)下煤礦進(jìn)行余熱資源綜合利用是極其必要的。

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（作者單位：中國平煤神馬集團(tuán)十二礦）