【文章內(nèi)容簡介】 通過調(diào)節(jié)取熱箱風(fēng)閥以確保通過每個取熱箱風(fēng)量的均勻； 13 E． 模塊化乏風(fēng)取熱箱設(shè)計，取熱焓差可選，系列齊； F． 乏風(fēng)取熱器箱式設(shè)計，安裝方便，排水快速，維護簡便； G． 常閉型自動旁通風(fēng)門設(shè)計，既解決煤礦事故反風(fēng)運行時換熱器阻力影響問題，也解決熱泵供熱系統(tǒng)不使用時回風(fēng)主機功耗浪費問題； 大型分體熱泵熱力系統(tǒng)采用“主動給液”與“油氣分離”專利技術(shù)，徹底解決了熱泵熱力系統(tǒng)的配液與回油兩大技術(shù)難題，既提升了熱泵系統(tǒng)運行能效，又確保了熱泵系統(tǒng)長期高效可靠運行； H． I． 熱泵供熱溫度可達 60℃ ，溫差可達 20℃ ，既可降低水泵功耗，又可與建筑傳統(tǒng)供暖末端設(shè)備系統(tǒng)直接銜接，無需改造； 針對煤礦風(fēng)井對，本公司專門開發(fā)了“直蒸直熱式熱泵井口防凍供熱系統(tǒng)”專利技術(shù)，該系統(tǒng)具有高效、可靠、可實現(xiàn)無人值守，完全可取代傳統(tǒng)燃煤熱風(fēng)鍋爐供熱方式；該系統(tǒng)既可為煤礦實現(xiàn)節(jié)能減排，又能為煤礦實現(xiàn)減員增效。 乏風(fēng)取熱箱 乏風(fēng)熱泵 14 “煤礦 原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)與產(chǎn)品特點 1) 國內(nèi)外研究情況 國外類似研究主要集中在城市污水余熱熱泵技術(shù)上，關(guān)于煤礦原生態(tài)涌水熱泵技術(shù)的研究鮮有報道。 煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵機組 國內(nèi)煤礦涌水余熱開發(fā)利用起步于本世紀(jì)初，主要集中在采用普通水源熱泵與“二次換熱”的工程應(yīng)用研究上，其主要問題是：其一，“二次換熱”技術(shù)浪費了寶貴涌水余熱資源，特別是當(dāng)涌水水溫低于10℃ 時，采用以上技術(shù)已經(jīng)無法取熱；其二，原生態(tài)涌水的工程凈化與電化學(xué)處理系統(tǒng)復(fù)雜，工程造價高昂，系統(tǒng)維護工作量大。 中礦博能的“煤礦原生態(tài) 涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)與產(chǎn)品填補了該技術(shù)領(lǐng)域世界空白，處于當(dāng)今該技術(shù)領(lǐng)域世界前沿，是該技術(shù)的倡導(dǎo)者與領(lǐng)導(dǎo)者。 2）“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)攻關(guān)難點 （ 1）原生態(tài)涌水含有大量的煤石泥沙顆粒物，直接進入熱泵蒸發(fā)器將對換熱管產(chǎn)生沖刷與磨損，嚴(yán)重影響蒸發(fā)器與熱泵機組的可靠性與使用壽命?！翱箾_刷耐磨損”是“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)必需攻克的難關(guān)之一。 15 （ 2）原生態(tài)涌水含有各種氯化物鹽類與強腐蝕性硫酸根離子等物質(zhì)，直接進入熱泵蒸發(fā)器將對換熱銅質(zhì)換熱管與鋼制材料產(chǎn)生嚴(yán)重腐蝕，直接影響蒸發(fā)器與熱泵機 組的可靠性與使用壽命。“耐電化學(xué)腐蝕”是“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)必需攻克的難關(guān)之二。 （ 3）原生態(tài)涌水含有各種微生物、菌類與粘性油性物質(zhì)，直接進入熱泵蒸發(fā)器將在換熱管表面粘附與滋生，既影響蒸發(fā)器換熱效果又影響機組可靠性與使用壽命。“防粘附與滋生” 是“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)必需攻克的難關(guān)之三。 （ 4）煤礦原生態(tài)涌水直流式蒸發(fā)器流道結(jié)構(gòu)復(fù)雜，原生態(tài)涌水含有的煤石泥沙顆粒物在蒸發(fā)器某些局部空間內(nèi)沉積產(chǎn)生堵塞，既影響蒸發(fā)器換熱效果又影響機組可靠性與使用壽命?！胺莱练e與堵塞” 是“煤礦原生態(tài) 涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)必需攻克的難關(guān)之四。 （ 5）由于上述種種技術(shù)難題的客觀存在，煤礦原生態(tài)涌水直流式蒸發(fā)器內(nèi)熱力工質(zhì)蒸發(fā)溫度又較低，極易發(fā)生蒸發(fā)器換熱管凍裂的嚴(yán)重事故，該事故一旦發(fā)生將產(chǎn)生整體“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”機組報廢的重大質(zhì)量事故，造成較大的經(jīng)濟損失?！胺纼隽选笔恰懊旱V原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”研發(fā)必需攻克的核心的、關(guān)鍵技術(shù)難關(guān)。 由于“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”需攻克技術(shù)難關(guān)較多，研發(fā)資源與資金投入大，風(fēng)險大，故國內(nèi)外目前鮮有機構(gòu)進入該領(lǐng)域進行研究與研發(fā)，成為空白地帶。 3）“煤礦 原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”技術(shù)特點 中礦博能憑借雄厚的技術(shù)資源與國內(nèi)外資深專家學(xué)者組成的優(yōu)秀團隊，通過市場機制的深入高效合作，攻克了“煤礦原生態(tài)涌水直 16 流取熱式熱泵”道道技術(shù)難關(guān)，獲得系列發(fā)明與實用新型專利技術(shù)，填補了該市場領(lǐng)域產(chǎn)品與技術(shù)空白。形成了公司“煤礦原生態(tài)涌水直流取熱式熱泵”機組的獨特優(yōu)勢： 1）可充分利用涌水余熱資源，寶貴的涌水余熱資源基本無浪費； 2）可大溫差取熱與大溫差供熱，取熱溫差范圍 5℃ 到 30℃ 以上；供熱溫差可從 5℃ 到 20℃ ；最高供水溫度可達 60℃ ； 3）機組冷熱雙高效，制冷能效 EER；制熱能效 COP； 4）機組安全耐用可靠，機組具有“抗沖刷耐磨損”、“耐電化學(xué)腐蝕”、“防粘附與滋生”、“防沉積與堵塞”與“防凍裂”全部功能。 5）機組采用環(huán)保高溫工質(zhì)，無任何有毒有害物質(zhì)排放，綠色環(huán)保； 6）機組工程應(yīng)用簡便，工程系統(tǒng)簡單，工程系統(tǒng)投資與維護工作量小； 7）機組機電一體化程度高，各種智控與保護功能齊全； 8）機組系列齊全，從單機冷熱量 400kW 到 1500kW，用戶選擇方便。 政策背景 山東省鍋爐排放標(biāo)準(zhǔn) 山東省環(huán)境保護廳和山東省質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局 2020 年 5 月發(fā) 布 《山東省鍋爐大氣污染物排 放標(biāo)準(zhǔn)》 DB37/23742020 中規(guī)定，除煤粉發(fā)電鍋爐和大于 （ 65t/h）的燃煤、燃油、燃氣發(fā)電鍋爐以外的 17 各種容量和用途的燃煤、燃油和燃氣鍋爐的大氣污染物排放管理，自2020 年 9 月 1 日起現(xiàn)有鍋爐按下表規(guī)定的排放濃度限值執(zhí)行。 現(xiàn)有鍋爐大氣污染物排放濃度限值 單位： mg/m3(煙氣黑度除外 ) 污染物項目 燃煤鍋爐 燃油鍋爐 燃氣鍋爐 監(jiān)控位置 煙塵 50 30 10 煙囪排放口 SO2 300 300 100 NOX（以 NO2計） 400 250 250 煙氣林格曼黑度 國家行動計劃 2020 年 9 月 10 日，國務(wù)院印發(fā)《大氣污染防治行動計劃》?？傮w目標(biāo)為：經(jīng)過五年努力，全國空氣質(zhì)量總體改善，重污染天氣較大幅度減少；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域空氣質(zhì)量明顯好轉(zhuǎn)。力爭再用五年或更長時間，逐步消除重污染天氣，全國空氣質(zhì)量明顯改善。具體指標(biāo)為：到 2017 年，全國地級及以上城市可吸入顆粒物濃度比2020 年下降 10%以上，優(yōu)良天數(shù)逐年提高；京津冀、長三角、珠三角等區(qū)域細顆粒物濃度分別下降 25%、 20%、 15%左右，其中北京市細顆粒物年均濃度控 制在 60 微克 /立方米左右。 響應(yīng)國務(wù)院《大氣污染防治行動計劃》，環(huán)發(fā)〔 2020〕 104 號文件制定《京津冀及周邊地區(qū)落實大氣污染防治行動計劃實施細則》，明確規(guī)定：京津冀及周邊地區(qū)（包括 北京市、天津市、河北省、山西省、內(nèi)蒙古自治區(qū)、山東省 ） 到 2020 年底，地級及以上城市建成區(qū)，除必要保留的以外，全部淘汰每小時 10 蒸噸及以下燃煤鍋爐、茶浴爐；北京市建成區(qū)取消所有燃煤鍋爐，改由清潔能源替代。到 2017 年底， 18 北京市、天津市、河北省地級及以上城市建成區(qū)基本淘汰每小時 35蒸噸及以下燃煤鍋爐，城鄉(xiāng)結(jié)合部地區(qū)和其他遠郊區(qū)縣的 城鎮(zhèn)地區(qū)基本淘汰每小時 10 蒸噸及以下燃煤鍋爐 國家政策支持 煤利用煤礦礦井乏風(fēng)與涌水余熱資源，采用熱泵代煤供熱（制冷）新技術(shù)，是我國政府積極鼓勵與大力支持的新技術(shù)： 國家發(fā)改委 2020 年 33 號公告將其列入《重點推廣節(jié)能技術(shù)》（第三批） 國家發(fā)改委 2020 年 16 號公告將其列入《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務(wù)指導(dǎo)目錄》 煤礦余熱利用項目將獲得國家財政大力支持 。 19 某 煤礦工業(yè)廣場供熱負(fù)荷計算 井口保溫?zé)嶝?fù)荷計算 表 21 進風(fēng)加熱負(fù)荷計算表 序號 項目 計算參數(shù) 備注 1 室外計算最 低溫度（℃） 14 礦方提供 2 進風(fēng)最低溫度℃ 2 礦方提供 3 2℃，相對濕度 50%空氣比熱（ J/(kgk） 標(biāo)準(zhǔn) 4 2℃，相對濕度 50%空氣密度（ Kg/m179。） 標(biāo)準(zhǔn) 5 井口進風(fēng)量 m3/s 200 礦方提供 6 冬季供熱負(fù)荷（ kW） 4096 計算 某 煤礦新副井進風(fēng)量約 7000Nm179。/min，供熱負(fù)荷為 2389kW； 老副井進風(fēng)量約 5000 Nm179。/min，供熱負(fù)荷為 1707kW。 建筑采暖保溫?zé)嶝?fù)荷計算 表 22 煤礦建筑負(fù)荷計算表 項目 面積 (m2) 熱指標(biāo) (W/m2) 熱負(fù)荷 (kW) 原蒸汽采暖系統(tǒng) 30000 120 3600 原熱水采暖系統(tǒng) 64390 70 4507 合計 94390 8107 洗浴熱水熱負(fù)荷計算 20 表 23 洗浴熱水熱負(fù)荷計算表 熱水用量 補水溫度 出水溫度 工作時間 平均負(fù)荷 管網(wǎng)損失 供熱負(fù)荷 t/天 ℃ ℃ 小時 /天 kW % kW 600 10 42 15 1486 5 1560 某 煤礦供熱總負(fù)荷 某 煤礦工業(yè)廣場冬季供熱總負(fù)荷為 4096+8107+1560=13763 kW 21 回風(fēng)余熱熱泵供熱 方案 乏風(fēng)熱泵供熱方案技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)匯總 表 31 乏風(fēng)熱泵供熱方案技術(shù)經(jīng)濟數(shù)據(jù)匯總表 序號 項目名稱 數(shù)據(jù)名稱 單位 數(shù)量 備注 1 可資利用的乏風(fēng)資源 余熱量 kW 3106 見詳細計算 2 乏風(fēng)熱泵功耗 耗電量 kW 1071 見詳細計算 3 乏風(fēng)熱泵供熱能力 供熱量 kW 4093 見詳細計算 4 熱泵供回水溫度 供 /回水溫度 ℃ 55/45 設(shè)計 5 熱泵能效 COP kW/kW 計算 6 熱水循環(huán)量 熱水循環(huán)流量 t/h 360 計算 7 熱泵型號 /臺數(shù) SMEETFZR1370/357MR1 臺 3 設(shè)計 8 熱水循環(huán)泵參數(shù) /臺數(shù) G=400,H=32,N=55kW 臺 2 設(shè)計 9 乏風(fēng)熱泵方案總配電 配電功率 kW 1126 含水泵 10 乏風(fēng)熱泵方案總投資 投資 萬元 1350 11 熱泵供熱系統(tǒng)使用壽命 設(shè)備與系統(tǒng)使用壽命 年 15 12 設(shè)備與系統(tǒng)維護費用 萬元 總投資 1% 乏風(fēng)余熱量計算 22 表 32 乏風(fēng)余熱量計算表 項目 符號 計算參數(shù) 公式說明 乏風(fēng)熱回收量 溫