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矿井回风热能在煤矿供热空调系统中应用 摘要：煤矿企业利用矿井恒定温、湿度的回风热能资源，辅以水源热泵系统来制备供暖、空调、生活热水所需的热量和冷量，取代传统的锅炉＋冷水机组冷热源形式，从而达到节能降耗和减少污染物排放目的。 关键词：煤矿；矿井回风；供暖；空调；水源热泵；节能减排 Abstract:Thecoalmineenterprisesuseairheatresourcemineconstanttemperatureandhumidity,andwatersourceheatpumpsystemforheating,airconditioning,preparationofdomestichotwaterforheatandcold,toreplacethetraditionalboilerandchillercoldsourceform,soastoachievethepurposeofsavingenergyandreducingpollutantemissionspurposes.Keywords:coalmine;mineventilation;heating;airconditioning;watersourceheatpump;energy-savingemissionreduction 中图分类号：TU96+2文献标识码：A文章编号：2095-2104(2013) 引言 为贯彻执行发展煤炭工业的各项法律法规和方针政策，促进高产高效矿井建设，提高煤矿经济效益，因地制宜地采用新技术、新工艺、新设备，国内煤炭工业矿井的建设和发展正在发生重大的变化。大型矿井担负着回报社会、保护环境等诸多社会责任，其中之一就是节能减排。大型矿井在很多方面存在巨大的减排空间，比如矿井开采、运输、通风等设备方面，很多矿井也在这些方面作了很多努力，效果显著。但是，不少矿井都没有意识到，一些看似无用的东西实际上却蕴藏着巨大的能量，是潜在的节能主力军，它们其中的代表就是矿井回风。每座矿井的回风量都很大，一般都在100~500 m3/s，矿井回风的温度、湿度在一年中基本稳定，冬季可作为低温热源由热泵系统从中吸收热量来制备供暖、井筒防冻、浴室供热热媒及生活热水，夏季可作为一座大型天然冷却塔来接收制冷系统放出的热量。下面以山东梁宝寺煤矿矿井回风热能利用工程为例对回风热能利用系统作详细分析。 工程概况 梁宝寺煤矿属于国家煤炭基地巨野矿区规划主要煤矿之一，位于山东省西南部，矿井距济宁市嘉祥县城约20 km。矿井设计生产能力为1800 kt/a，设计服务年限为51.4 a。当地供暖期室外计算温度－5.5℃，冬季极端最低温度－19.3℃；夏季空调室外计算干球温度34.1℃，夏季极端最高温度39.9℃。梁宝寺煤矿矿区总占地面积22.85公顷，矿区内工业建筑面积26039 m2，行政福利建筑面积42013 m2，根据生产需要和舒适性要求，全矿区工业建筑设置集中供暖设施，行政福利建筑设供暖空调设施，需要解决供暖空调的冷热源问题。该矿区内有主、副、风三座立井，其中主井井深1020 m，井筒入井风量82 m3/s；副井井深1020 m，井筒入井风量140 m3/s；中央风井井深925 m，风井回风量约220 m3/s。矿井回风温、湿度基本不受室外气温影响，全年回风温度20~22℃，相对湿度80~90%，回风热能资源丰富。 矿井回风热能资源分析 2.1回风换热量计算 2.1.1冬季回风换热量 冬季回风温度按20℃计算，相对湿度为85%，提取热量后的回风温度为6℃，相对湿度为98%，则可以从回风中吸收的热量为： Q d =ρV (h1d－h2d) =1.223×220×(52.2－20.5) =8529 kW 式中：Q d——冬季回风换热量，kW； ρ ——回风平均空气密度，1.223kg/m3； V ——风井回风量，220 m3/s； h1d——回风温度为20℃、相对湿度为85%时的湿空气焓值，52.2kJ/kg； h2d——回风温度为6℃、相对湿度为98%时的湿空气焓值，20.5kJ/kg； 按照热泵机组制热工况的综合能效比COP为4.77计算，则可产生的热量为： Q a = Q d/(1－1/COP) =8529/(1－1/4.77) =10791 kW 式中：Q a——热泵机组能提供的供热量，kW； 2.1.2夏季回风换热量 夏季回风温度按22℃计算，相对湿度为85%，吸收热量后的回风温度为30℃，相对湿度为99%，则可以向回风中释放的热量为： Q x =ρV (h1x－h2x) =1.166×22