高温矿井低品位余热综合利用技术研究

本文基于对山东唐口矿井原冬季供暖系统、夏季降温系统及矿井排水、洗浴排水与乏风排放的研究,结合该矿实际,提出了高温矿井各类低品位热能的集成利用技术和系统。提出利用热泵技术,冬季可实现对矿井排水、洗浴废水、乏风排放所含低品位热能的回收利用,夏季可实现对降温设备冷凝热的回收;利用太阳能集热器,全年可实现对太阳能的热利用;同时该系统可实现对矿井排水的净化回用及乏风的喷淋净化,满足矿井常年洗浴用热及夏季降温、冬季地面供暖及井口房风流加热的要求;实现各类低品位热能的集成利用和矿区污水及矿尘的低排放,可取代传统的地面锅炉供热,降低常规能源消耗和矿井用水抽采量。     

局部降温工程中冷凝热排放方案探讨及工程实践

总结出煤矿井下局部降温的3种冷凝热排放方案,并对其优缺点进行了分析、对比,结合中平能化集团十三矿己15.17-13031风、机两巷高位瓦斯抽放巷局部降温工程,根据降温地点实际工况制订冷凝热排放方案,对方案制订中需注意的相关问题进行了阐述.     

井下回风排热在矿井降温工程中的应用

 矿井降温系统有地面集中式、井下集中式和地面井下联合式三种,而对井下集中式矿井降温系统难点在于井下冷凝热的排放问题,一般有利用矿井涌水排热和利用回风排热两种方式,基于利用矿井涌水排热又限于矿井涌水量充足的矿井的局限性,重点研究了利用回风排热的方式,提出利用回风排热的井下冷却站的三种不同形式。该方式应用于张小楼深井降温系统,运行效果良好,表明井下集中式矿井降温系统利用回风排热的方式排热,切实可行。     

金属矿山深井人工制冷降温系统模式分析

深井金属矿山的逐渐增多,高温高湿热害矿井日益增加,且采用加大通风量的通风方式难以解决深部高温热害问题,人工制冷降温成为了深部矿井开采的必然选择。然而,目前深井金属矿山人工制冷降温系统工程甚少,这不仅与人工制冷降温系统本身的复杂性、投资及运行成本、维护管理有关,而且受各矿地温地热、水文地质、采矿方法、专业人才储备等多因素影响。首先分析了矿井人工制冷降温冷负荷这一最基础数据计算特点及难点,然后主要从制冷机组布置形式、热量排放途径以及井下通风、涌水水量水温水质等外部条件提出了6种人工制冷降温模式,分析了各降温模式特点及适用条件。研究得出:矿井回风排放冷凝热模式受通风系统影响大,矿井低温涌水排放冷凝热受矿山涌水量、水温、水质、水文水质条件影响大,水温宜≤30℃。实例计算说明:采用"进出口空气焓差"计算冷负荷,计算简单,适合于工程设计中采用。该研究有利于提高矿山设计院、设备厂家及矿山生产企业对矿井人工制冷降温系统的宏观认识。     

矿井热害治理技术研究

矿井热害治理技术分为非机械制冷降温技术、机械制冷水降温技术、机械制冰降温技术和空气压缩式制冷降温技术四种类型。该文介绍了矿井各种降温技术以及分析了各自的优缺点,为矿井降温系统方案选择提供参考。     

局部降温系统在深井掘进中的应用

针对热害矿井井下热环境参数和煤岩温度,分析了矿井热害形成原因。根据矿井具体条件提出了适合济宁三号煤矿的掘进工作面热害治理方案。利用局部降温系统制取低温冷水,降低风流温度,介绍了系统工作原理、布置流程及其运行情况,并对深井降温效果进行了分析。结果表明,掘进迎头温度降低5～7℃,掘进巷道最高温度控制在30℃。局部降温系统可以有效缓解局部地点热害状况,改善井下作业环境。     

基于井筒低温淋水的矿井降温技术研究

分析了中平能化五矿热害的热源情况,利用五矿风井中低温淋水设计了降温系统,即制冷机组制取低温冷冻水,通过输冷管道向采煤工作面运输巷输送,由安装在运输巷中的空冷器对风流进行冷却,回水重新回入制冷机组进行制冷循环,制冷产生的冷凝热利用北山井筒低温淋水排放,有效解决了井下冷凝热排放困难的技术难题。为避免长采煤工作面降温"下冷上热"现象,采用低温淋水喷淋降温后,现场测试表明,喷淋未开时采煤工作面上出口降温幅度为2.8℃,喷淋开时采煤工作面上出口降温幅度为4.8℃,采煤工作面温度平均降低4℃,空气中含湿量下降6 g/kg左右,保障了热害矿井的安全生产。     

低温矿井涌水用于煤矿井下集中降温的应用研究

针对核桃峪煤矿在生产过程中井下涌水量大且温度较稳定的特点,综合分析井下工作面冷负荷需求及矿井涌水水质、水量、水温状况,确定矿井涌水做冷凝热散热源的井下集中降温系统的可行性方案。该方案使用低温矿井涌水来冷却制冷机冷凝端管路中的高温制冷剂,从而使制冷机能长期、稳定、安全地运行,并达到矿井涌水变害为利的效果。     

刘店煤矿余热资源热泵供热方案

针对刘店煤矿在生产中需要供热、同时排放大量低品位余废热量的情况,进行了场区可用余热资源及供热负荷状况调查与分析。根据调研结论,提出了余热资源回收与利用的5套可行性方案,通过定性分析及综合评分法比较,确定了适合于该矿的综合热泵供热方案。该供热方案以矿井回风为主要余热源、以矿井排水和矿井降温冷凝热为备用热源、以空气压缩机冷却余热专门用于洗浴全年加热,从而使系统具有充足的备用热源和良好的扩容能力,提高了供热系统的稳定性和可靠性,降低了初期投资。     

矿井热源分析及降温技术研究和发展

矿井热源分析及降温技术对深井开采有重要意义。从矿井巷道内岩体放热、矿石氧化放热、机电设备放热、井下热水放热及局部热源放热5方面分析煤矿热害来源。将矿井降温技术分为传统降温技术和现代降温技术2大类型,评述各降温技术原理、特点及应用现状。机械制冰降温仍然存在运冰和融冰技术难题。机械制冷水降温技术应用成熟,已经成为现行矿井降温的主要手段;瓦斯发电制冷降温技术有机地结合了煤矿瓦斯排放和治理井下热害问题,实现了能源的合理利用;分离式热管降温技术适应大型化换热设备,冷、热流体完全分隔开,且系统循环不需要外加动力。另外,提出了现行矿井降温技术的一些改进方法及研究趋势。     

温湿度独立控制系统应用于深井降温

针对传统矿井降温系统能耗大和工作面湿度大的问题,结合深井特殊环境及要求,研制出温湿度独立控制新型深井降温系统。由于冷水不承担除湿任务,该系统可由各种天然冷源或高COP的高温冷水机组承担显热负荷,由转轮除湿机承担潜热负荷,并利用深井余热废热作为转轮除湿的再生热源。通过对实例的热力学计算表明:温湿度独立控制深井降温系统能较好地应用于深井降温,该系统既可以有效改善工作面环境,又可以节约深井降温能耗,是一种值得推广的深井降温方式。通过对实例的能耗分析表明:冷源选用高温冷水机组,再生热源采用电加热方式,工作面相对湿度接近饱和的条件下,温湿度独立控制深井降温系统能耗略小于传统深井降温系统。进一步分析表明:工作面湿负荷越大,温湿度独立控制深井降温系统节能的优越性越明显,当利用余热、废热和天然冷源时,可进一步降低系统能耗。     

矿井水降温系统冷水源制取及冷凝热综合利用

随着矿井开采深度的加深,矿井热害问题越显突出。基于深部矿井多水平开采的前提,利用第一水平废弃水仓以及运输大巷,运用水源与岩壁的热交换原理制取并储存冷水源;对开采水平各高温工作面运用热交换原理进行降温;并把通常情况下难以解决的冷凝热进行综合利用;探讨了新型的绿色节能矿井降温系统。     

矿井涌水在深井HEMS降温技术中的应用研究

矿井涌水是一种在矿井开挖过程中从岩层中涌出的地下水。以往对矿井涌水的利用仅限于对水源本身的使用,深井HEMS降温系统首次将矿井涌水作为其系统的冷源使用。本文以夹河矿和三河尖矿为例,阐述在深井HEMS降温系统运行过程中矿井涌水的冷却问题。实际应用表明,高差循环降温技术和水平循环降温技术均可将作为冷源的矿井涌水水温控制在25～30℃,保证了深井HEMS降温系统的正常运行。     

基于蓄热充填体深井吸附降温机理

现有深井降温系统主要存在能耗大和工作面湿度高的问题。为了解决这两个问题,提出了基于蓄热充填体深井吸附降温系统。系统由空气处理系统、充填采热系统及矿井水系统3个子系统组成。充填采热系统为空气处理系统中的转轮除湿机提供再生热源。矿井水系统用于给空气处理系统的表面式冷却器提供冷源。研究了系统的工作原理、热力学过程、热力计算和热性能分析。对某矿井工作面设计了基于蓄热充填体深井吸附降温系统,热力计算结果表明:系统降温前后的空气温度降低了8.9 ℃,相对湿度降低了52.9%。这种降温系统改善了井下工作面环境,并具有能耗低的优点,可应用于采用充填法控制地压的高温矿井。     

深井压气冷水降温系统设计与应用效果分析

为改善井下热环境,分析了目前的深井冷控系统,确定一种不仅能够满足大规模工业化制冷,而且有技术经济优势和推广前景的制冷方式。该系统通过气体的绝热膨胀冷却井下水源,代替制冰机等制造冷水以满足矿井制冷需要。通过分析所用压气量与制造冷水量的关系,建立了压气绝热膨胀后制造冷水的温度、质量与压气量间的数学关系式。分析并比较了压气冷水系统与地面集中式制冷降温系统的降温成本和效果,得出压气冷水系统优于其他制冷系统的结论。     

基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。     

水源热泵在井下制冷降温中的应用研究

水源热泵是利用地球水所储藏的能量资源作为冷、热源,进行能量转换的空调技术。新巨龙公司将水源热泵应用到井下,利用矿井地热涌水资源进行能量转换,制取冷量用于井下降温,效果显著。     

顾桥矿高温风流致热源分析及防治措施

针对深井开采时的风流高温问题,对具有代表性的顾桥煤矿高温致热源进行了全方位的分析。提出了相关的高温防治措施,有开采技术措施以及分区集中制冷、冷凝热地面排放降温系统,对该降温系统进行了详细的介绍,对比分析了降温措施取得的效果。结果表明,采取降温措施可降低井下局部区域风流温度4～5℃,改善了工作环境,提高了工作效率,降低了事故的发生率,保障了煤矿的安全生产。