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矿井多余热资源利用系统的开发及实验研究

矿井多余热资源利用系统的开发及实验研究

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作者：段泽敏太原理工大学

学位级别：硕士

煤炭企业为高能耗企业,存在矿井回水、矿井回风、生活废水和空压机冷却水等余热资源,由于不缺乏能源,这些低温余热资源在煤矿并未被利用,而是任其散失于外界环境,不仅造成了资源浪费,而且引起了严重的热污染、粉尘污染与噪音污染。与此... 详细信息

煤炭企业为高能耗企业,存在矿井回水、矿井回风、生活废水和空压机冷却水等余热资源,由于不缺乏能源,这些低温余热资源在煤矿并未被利用,而是任其散失于外界环境,不仅造成了资源浪费,而且引起了严重的热污染、粉尘污染与噪音污染。与此同时,煤矿存在着井口防冻、洗浴热水和建筑采暖等热负荷需求,目前普遍采用燃煤锅炉提供,消耗大量燃煤的同时也向周围环境排放了大量污染物。针对矿企出现的这种能源利用现状,本课题开发设计了矿井多余热资源利用系统,并研制了相关装置。矿井回风余热回收装置是利用喷淋水作为载体,将矿井回风中的热量回收并净化回风的装置。矿井余热水源热泵系统是将矿井余热资源与水源热泵技术结合,形成一套利用自身余热独立供应的系统。通过对矿井回风余热回收装置的实验研究可知:当其他状态参数恒定,风速在1～3m/s时,风速为1m/s换热效率最高,喷淋室除尘效率最高;风温在17～23℃时,风温为23℃换热效率最高;水温在8～12℃时,水温为12℃换热效率最高;相对湿度为50～90%时,相对湿度为50%换热效率最高;含尘量为15～55mg/m3时,含尘量为55mg/m3除尘效率最高,并且随着入口空气含尘量的增大除尘效率越高。通过对晋煤集团寺河煤矿进行实际调研,得到矿井回水的温度常年稳定在17℃,矿井回风平均温度为17℃,平均相对湿度为70%。此外,空压机冷却水温度为40℃～45℃。根据寺河矿矿井回风各参量,通过余热回收装置的实验研究,得到矿井回风换热总效率35.25%,第一级效率26.09%,第二级效率64.60%;矿井余热需16台1194kW水源热泵来回收,系统可供热13524.2kW,可替代3台15t热水锅炉,减少C02排放量64479t/年,减少SO2排放量1940t/年,减少NOx排放量970t/年,减少粉尘排放量17588t/年;同时,余热利用系统中设置了太阳能集热器和空气源热泵,作为系统的补充热源,保障系统在任何状况下的供热能力。矿井余热资源利用是未来煤炭企业循环经济发展的必然趋势。矿井余热资源利用技术的开发和应用具有重要的经济和社会效应。

关键词：矿井余热双级喷淋室矿井水源热泵换热效率除尘效率

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