矿井降温与热能利用一体化技术

以高温热害矿井为研究对象,设计一套井下降温与热能利用的综合系统,该系统既可以制冷工况运行,为高温矿井井下降温提供低温冷源,也可以在冬季制热工况运行回收高温矿井井下热能,为地面建筑提供供热热源。该技术综合利用热泵与井下降温技术,在进行矿井降温的同时,实现了井下热能回收利用,一套系统解决了高温矿井井下降温和地面建筑供热的双重需求,同时极大地降低了设备投资和运行费用,实现了能源的循环利用。     

矿井冰制冷降温系统预冷机组能效测试与分析

冰制冷降温系统已在我国多个高温矿井获得成功应用,其制冷系统主要包括冷水预冷系统和制冰系统,预冷系统制冷能效的高低及出水水温对整个制冷系统能效高低具有重要影响。通过对唐口煤矿冰制冷降温系统两级预冷机组制冷量及制冷能效(COP)的测试和分析,得出两预冷机组平均制冷量、出口水温、制冷能效分别为435 kW、13.6℃、4.34和605 kW、8.9℃、3.8,指出两预冷机组实际运行能效远低于其设计工况。为提高制冷能效,建议对机组进行能效的诊断分析。     

阳城煤矿井下集中降温系统设计研究

针对阳城煤矿的热害情况,提出了井下集中制冷降温系统方案;降温系统的设计制冷负荷为6 160 k W,采用2套制冷量为3 300 k W的井下集中制冷机组。运行情况表明,降温幅度达到了5℃以上,工作面的环境温度维持在26℃以下,湿度维持在80%左右;降温系统取得良好的降温效果。通过实际运行,证明了国产井下集中制冷机组的可靠性和稳定性。     

姚桥煤矿局部降温技术的研究与应用

为了消除深井高温对作业人员的健康和工作效率的影响,分析了利用机械制冷机组降温方法中的大型冷水机组集中降温、地面制冰井下制冷和井下局部降温3种方式的适用条件。通过考察分析,决定在姚桥煤矿采用井下局部降温方式。本制冷系统由空气压缩机组、制冷机和冷热风混合器等3部分构成,观测结果表明,-850 m水平西六回风上山掘进面80 m范围内温度降幅达3.6~5.9℃,风筒出口5 m处的相对湿度降低10.1%,作业环境得到了极大的改善。     

矿井降温排热蓄热与变工况热泵集成系统研究

针对独立的矿井降温系统排热量大而利用率低(煤矿热泵供热系统余废热不足)的现状,提出了一种浅地层蓄热、变工况热泵与矿井降温的集成系统设想,该系统主要由浅地层地埋管换热器、矿井降温系统、变工况水源热泵机组构成。介绍了该系统非供暖季矿井降温系统排热利用、地埋管地层蓄热以及冷却塔辅助散热的工作过程,供暖季地源热泵系统供热的工作过程。分析显示理论制冷循环下的非供暖季降温蓄热较非蓄热降温节能26.2%,并具有较好的经济优势。     

平煤五矿热害分析及对策

结合平煤五矿热害情况,以己15-23220工作面为例,通过热源分析,建立井下热源主次图,确定围岩散热、空气自压缩和机电设备散热为主要热源,三项之和在总放热量中所占比例高达99.01%.提出了平煤五矿宜采用地面制冰井下制冷降温的人工制冷方式,并详细阐述了地面制冰井下制冷降温方式的主要工艺流程和主要设备组成,为平煤五矿的降温提供理论依据,以指导矿井下一步的降温工作.     

高地温深井WAT井下集中制冷降温技术研究

介绍了地面埋管式WAT井下集中制冷降温系统,该系统主要由冷却水循环系统、冷冻水循环系统、散冷系统等组成.该降温技术显著特点是制冷机组布置在井下,置换出的热量通过钻孔排到地面,能够降低井下冷量损失和井下散热量,并建立了制冷余热利用系统.     

平煤四矿集中降温系统节能改造与应用效果分析

针对平煤四矿的地面集中降温系统的实际运行情况,提出了节能改造方案,对地面制冷机组冷水分配、井下高压水降压装置和井下循环系统进行了节能改造;将原有的高低压换热器更换为高低压转换装置;实际运行情况表明,系统节能效果显著,为新建矿井降温系统高压水降压装置的选择提供了参考的技术途径。     

赵楼矿井制冷降温技术

赵楼煤矿根据自身特点,在矿井基建的不同时期分别制定井筒凿进时期制冷降温系统和井下永久制冷降温系统。井筒凿进时期,在地面设置制冷机组与喷淋室,降低进风风流温度;随着采掘工程的进展,在井底车场设置井下集中式永久制冷降温系统,制取低温冷媒水,通过保温管路输送至需冷地点,降低工作面进风风流温度,均取得了良好的效果。     

阳城煤矿井下集中降温系统

为彻底缓解阳城煤矿井下热害问题,研究和建立了集中降温系统,对多个子系统进行了详细研究和设计。研制开发出ZLS3300/10000井下集中制冷机组,成功将地面电厂"循环冷却水系统"与井下集中制冷降温"循环冷却水系统"有效的结合起来,简化了系统工艺,降低了工程投资。     

矿用多功能热泵机组制冷供热能级分析及应用

为研究与分析多功能热泵机组在供能和用能方面的匹配问题,建立了该机组不同工况能级分析模型、并推导了相应的表达公式。继而进行了理想工况与采用制冷剂后不同工况下的能级计算与分析。研究结果表明:多功能热泵系统的输入输出能级差较小、其供能与用能匹配合理;在机组设计与应用中应尽量降低冷凝温度、提高蒸发温度、减小机组换热器与冷热源之间的传热温差,减小系统损失、降低电能消耗;机组在制冷同时回收冷凝热工况下节能潜力最大。     

热泵与动力热管复合的深井热害控制试验研究

随着矿井开采深度的日趋增加,井下高温热害越来越严重,现阶段应用于矿井中的降温措施主要有非机械式制冷技术和机械式制冷技术,部分方法简单易操作但是降温效果不佳,部分方法降温效果良好但是受地势影响较大且安装成本高。提出并研究了高效制冷和远距离传热的热泵与动力热管复合系统。通过搭建试验平台,模拟井下工作环境,在不同热管长度条件下进行试验和测量,研究了不同长度对系统换热性能的影响。结合实际情况,分析了热泵与动力型分离式热管复合系统用于井下降温时在设计上和性能上的优势,明确了该系统在矿井中应用的可行性。研究表明:系统换热量随着蒸发段温度的升高或冷凝段温度的降低而增加;系统驱动温差越大,换热效率越高,同时所提出的试验系统可以在驱动温差为0或者蒸发段温度低于冷凝段温度时正常使用;工质循环动力泵流量增大,系统换热量先增大后保持不变,系统管路越长到达稳定值需要的动力泵流量越大,管路沿程损失对系统性能有一定的影响。     

矿井水余热利用技术在赵固一矿的设计与应用

为了解决矿井目前采用燃气锅炉供暖燃气费用高、氮氧化物超标以及燃气紧缺的问题,有效替代锅炉,充分实现节能减排,对一些具有丰富矿井水资源的矿井,在项目可行性论证的基础上,提出了采用热泵技术实现矿井水余热资源利用的解决方案。介绍了热泵工作原理和技术参数,对系统方案和设备组成、机组配置进行研究,然后对矿井水余热系统运行费用和采用燃气锅炉运行费用进行了分析对比。研究得出,采用矿井水余热利用经济,比燃气锅炉每年节约费用269.41万元,2.6年即可收回成本,经济效益显著。在降低煤矿生产成本同时,减少了环境污染,满足矿井冬季供暖、夏季制冷以及日常洗浴用热水的需求,实现替代锅炉,具有一定的推广应用价值。     

煤矿井下大流量泥浆泵车液压系统设计与研究

针对煤矿井下大流量泥浆泵车的使用要求以及开式液压系统和闭式液压系统的特点，提出了大流量泥浆泵车液压系统的总体方案。详细叙述了液压系统中泥浆泵马达回转系统和履带行走系统的组成元件、工作原理及主要液压部件功能。根据泥浆泵车的性能要求对液压系统中重要元件进行了参数计算和选型。考虑到煤矿井下工作环境及闭式液压系统的应用，在液压系统中采取了三种相应的冷却措施来提高系统的散热效果，并对冷却器进行了计算选型以满足大流量泥浆泵车液压系统的散热需求，能较好地适应于煤矿井下应用。     

多功能变工况热泵机组制冷系统优化设计与应用

根据多功能制冷供热系统特点及要求,结合制冷热力学原理及计算分析结论,对多功能机组制冷系统循环形式进行了优化设计,并选用两台螺杆式制冷压缩机作为机组的压缩机。该机组较好地实现了压缩比变化较大时工况转换,具有良好的负荷调节能力和适应性。经现场实施及运行结果表明,多功能机组及其系统满足了多功能需要、达到了设计目的。     

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。     

碳中和下低温地热水资源利用技术研究

在我国明确提出“碳中和”目标与清洁取暖背景之下,利用低碳能源进行建筑供暖是必然趋势。为探索改造既有建筑燃煤锅炉供暖为低温水热型地热资源供暖的可行性,以陕西某县城老城区为例,结合低温水热型地热能的特点进行了细化设计。通过分析既有建筑群冬季采暖热需求,初步确定采暖设计供/回水温度,对比了单级离心式热泵机组并联系统和两级螺杆式热泵机组串联系统设计。随后,对“小温差,大流量”的并联系统和“大温差,小流量”的串联系统进行了技术经济对比,串联系统比并联系统运行能效高8.1%,增量投资收益率为22.6%。进一步分析了冷凝燃气锅炉作为热源调峰的必要性。研究可为其他地区的既有建筑供暖改造提供技术参考。     

空气源热泵机组在烘干领域的应用

空气源热泵的工作原理是遵循逆卡诺循环理论,利用空气中所蕴含低温热源,通过系统的高效集热整合后成为高温热源,用于供暖和供应热水,是一种高效的节能环保制热技术。空气源热泵机组运用到烘干技术中,可以节约成本降低能源损耗。     

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。     

河北省浅层地热能资源潜力评价

浅层地热能是一种清洁的能源,分布广储量大,在供暖制冷等行业有着广泛的利用前景,其合理的开发利用需以资源量的合理评价为基础。通过层次分析法对河北省地下水源热泵系统和地埋管热泵系统进行适宜性分区,在分区基础上对适宜区和基本适宜区进行资源量评价,应用热储法计算河北省地源热泵系统热容量为505.1×10¹⁴ kJ,折合标准煤166 432.259×10⁴ t;利用地下水量折算法得出地下水源换热功率为地下水源热泵系统换热功率21.16×10⁷ kW,单位换热量法计算的地埋管热泵系统换热功率为51.27×10⁷ kW;开发利用潜力地下水热泵系统冬季可供暖面积47.02×10⁸ m²;地埋管热泵系统冬季可供暖面积113.93×10⁸ m²。可见河北省浅层地热能资源量丰富,开发潜力巨大。