煤矿回风热能利用报告

一、前言

    进入21世纪，中国更加重视节约资源，发展循环经济，保护生态环境。以科学发展观统领经济社会发展全局，节能降耗和污染减排，加快建设资源节约型、环境友好型社会，坚持节约发展、清洁发展、安全发展，实现可持续发展已经成为今后经济发展的基本国策。

    根据《中华人民共和国国民经济和社会发展第十一个五年（2006～2010年）规划纲要》，国家发展改革委和国家环保总局联合印发了《煤炭工业节能减排工作意见》，提出了煤炭企业节能减排的发展目标：到“十一五”末，煤炭企业单位生产总值能耗比2005年下降20%。目前，我国经济结构不合理，经济增长方式粗放，又处在工业化进程和消费结构升级加快的历史阶段，节约能源资源和保护生态环境形势十分严峻，完成节能降耗和污染减排的任务非常艰巨。煤炭行业作为能源消耗重点行业，节能减排工作势在必行。国家为鼓励节能，约束能源浪费行为，制定了一系列节能减排监督考核管理办法，突出加强了对超标准能耗的处罚和治理，节能减排已经成为企业生存与发展、产业升级与经济效益的关键问题。

    地源热泵（Ground-Source Heat Pump，简称GSHP）是利用地球表面浅层地能资源（地下岩石、土壤、地下水或地表水）作为冷、热源进行能量转换的供热制冷空调系统。地表浅层地能资源的温度一年四季相对稳定，冬季比环境空气温度高，夏季比环境空气温度低，是很好的空调冷热源。使用表明：地源热泵比传统空调系统运行效率要高40 %～60 % ，可节省运行费用40 %～60 %。可以替代锅炉燃烧供热，没有排放物及废弃物，不需要堆放燃料和废物的场地，以及不用远距离输送热量，地源热泵成为真正的环保型空调。据统计，在家用供热装置中，地源热泵所占的比例，瑞士为96%，奥地利为38%，丹麦为27%；在美国，2001年已安装40万台地源热泵；在加拿大，地源热泵以每年20％的递增销量而处于各种热泵系统的首位。由于其节能和环保的双重效益，国际上将地源热泵列入21 世纪最有发展前途的50项新技术之一。

    地源热泵系统能否正常运行的关键在于是否有稳定的热源，因此，着力推广矿井回风热能提取技术，以提供地源热泵稳定的热源，充分利用回风中的地热能将会取得良好的经济效益和社会效益，并且符合国家的节能减排战略。

    地源热泵技术没有任何污染（可以取代燃烧锅炉带来的有害气体排放）、并且运行效率很高，因此是一项绿色环保、高效节能的实用新技术。地源热泵技术完全符合贯彻科学发展观和构建和谐社会的需要，对建设现代化新型矿山有重要的意义。

二、两淮矿区回风热能可利用量估算

2、

根据上表统计两淮地区矿井总产量为60 Mt/a，前期总回风量5229 m3/s，后期总回风量为7633 m3/s。
矿井回风温度按23℃，相对湿度95%，以目前技术提取能量后的回风温度可达到10℃，相对湿度100%。
则可以利用的矿井回风能量前期为：
Q=(h1-h2) ×pv=(65.94-29.28) ×5229×1.281=47.5258×400×1.2=245561kw
h1：回风温度为23℃，相对湿度为95%时的焓，kj/kg；
h2：回风温度为10℃，相对湿度为100%时的焓，kj/kg；
p：回风平均空气密度，kg/ m3 ;
v：回风量，m3 /s。
后期为：358457 kw。
前期可利用热量245561kw，相当于350吨/小时蒸汽锅炉，约为50.1万吨标准煤/年。
后期可利用热量358457 kw。相当于512吨/小时蒸汽锅炉，约为73.7万吨标准煤/年。
根据上述统计，按照安徽省煤炭年产量1亿吨计算，预计全安徽省矿井总回风量8715 m3/s，可利用热量409268 kw。约为84.2万吨标准煤/年。相当于排放219万吨二氧化碳。按照2006全国煤炭年产量23.25亿吨计算，预计全国矿井总回风量2202623 m3/s，可利用热量9515481 kw。约为1957万吨标准煤/年。相当于排放5088万吨二氧化碳。

三、矿井回风热能提取技术

回风热能利用技术目前已申报的国家专利为：矿井回风热回收利用的方法及装置（200610041512.8）、矿井回风热能提取装置（200720043354.X）。
目前该项技术在新汶矿业集团孙村煤矿获得成功应用，该技术的主要工艺流程为：被热泵机组提取热量后的10℃左右的冷水，进入喷淋室换热器，与回风进行充分的热交换，温度上升为20℃左右，落入出风口下面的积水槽，自流进入出风口一侧的100 m3地下积水池，再利用潜水泵泵至机房，经简单水处理后进入热泵机组提取热量，提取热量后的水再经入喷淋换热器与回风进行热交换循环使用。如下图所示。

四、投资及运行费用分析

根据目前各个矿的具体情况分析：
1、新建矿井，初投资比常规设计锅炉房加中央空调系统少10%左右，年运行费用节省50%以上，以300万吨矿井为例，年节省运行费用约350万元。
2、对于老矿井可以按照改造每1瓦供热量投资2.5元计算，以改造一个年产量100万吨的矿井，供热面积3万平米，每天1000人洗澡，1500kW井筒保温，需要投资约1000万元，年节省运行费用250万元左右，约4年可以收回投资。对于锅炉快到设计寿命的矿井来说改造成本将大大降低。

 
五、结论及建议

煤矿回风中蕴含着大量的地热能，通过与地源热泵技术的结合即可以取代目前煤矿企业传统的燃煤锅炉供热，节约大量煤矿企业自耗煤，煤矿回风热能提取技术的推广及应用可以为安徽省节约标准煤约84.2万吨/每年，减少二氧化碳排放约219万吨/每年。可以为国家节省标准煤约2000万                         吨/每年，减少二氧化碳排放约5000万吨/每年，同样该技术也适合在非煤矿山推广和应用，意义十分重大。
建议新建矿井尽可能采用地源热泵这一新型的供热制冷技术，取代传统的燃煤锅炉加中央空调供热制冷系统，不用增加投资即可以达到节能减排的效果。老矿井锅炉报废改造时也应考虑回风热能提取供热的可行性。