余热提取技术在煤矿热泵系统设计中的应用

热泵是一种以消耗少量电能为代价,将大量不能直接利用的低温热能转变为有用高温热能的装置。文章介绍了将不同形式的余热回收与热泵系统设计相结合,利用热泵装置提取矿井排风、排水、空气热能等余热热源用于建筑物的供暖或供冷,从而替代了通过燃煤锅炉获取热能的方法。实践证明:余热提取技术是一项新型节能、环保技术,对建设现代化绿色新型矿山有重要意义。     

大采高综采工作面回收两巷顶煤可行性研究

在矿山开采过程中,受采煤工艺、技术以及矿山机械设备等因素的影响,对于回采高度大于综采工作面进风巷、回风巷高度的厚及特厚煤层综采工作面来说,两巷顶煤基本不进行回收。以某矿7m大采高综采工作面为研究对象,研究两巷顶煤回收技术,通过矿山设备改造及工艺优化提出两巷顶煤回收的方案。结果表明:回风巷顶煤较进风巷顶煤容易回收,并提出两种回风巷顶煤回收的方案,在该综采工作面回采过程中实现了回风巷顶煤部分回收技术,回收巷道顶煤宽×高为3.5m×2.5m,证明了两巷顶煤回收的可行性。     

热管换热器回收煤矿回风余热预热矿井进风研究

以矿井需风量8 000 m3/min为例,运用热管理论和传热理论建立矿井回风焓变放热方程和热平衡方程,并利用计算流体动力学分析软件Fluent对余热回收系统换热效果进行数值模拟。研究结果表明:当矿井进风量为8 000 m3/min,新鲜风流温度高于-29℃时,热管换热器可以利用回收的回风余热满足新鲜风流的预热要求;通过数值模拟分析可知,对于不同需风量的矿井,当新鲜风流的温度高于临界温度时,热管换热器回收的回风预热便可以独立完成对新鲜风流的预热。     

邢台煤矿空压机余热回收系统改造设计

为提高余热的有效回收利用，降低能源消耗和企业生产的节能减排。提出了一种利用空压机联合空气源热泵作为热源的供热方式，用来满足煤矿职工全年生活热水需求。并结合了工程实例的计算与分析，说明该技术在理论和实际应用中的可行性，该方法可回收利用大量的空压机余热，结合空气源热泵系统，可替代燃气锅炉供热方式，资金回收期仅为2.67a，是一项值得推广的技术。     

热泵技术利用乏风余热联合供暖的优势

榆林某煤矿计划改造地面建筑供暖设施及主井井口供暖方式,以达到节能环保平稳运行的目的。在通过理论计算的方式论证了副井乏风余热可满足该矿地面建筑供暖需要后,对比了现行的5种主要供暖方式的综合成本;接着,陈述了通过双级螺杆压缩式热泵机组和超低温空气源热泵利用矿井乏风余热联合供暖的优势,并列举了该供暖方式的应用实例。分析认为,该供暖方式为西北地区的矿区冬季供暖环保节能节电节效做出了样板,值得广大的煤炭企业重视并推广。     

矿井次生热能资源的利用方式研究

矿井是资源开发的场所,在矿井开采的过程中,伴随有矿井水和矿井回风的产生,由于地层蓄热作用,矿井下冬暖夏凉,矿井水和矿井回风是很好的可再生能源.水源热泵和空气源热泵是利用可再生能源的既节能又环保的制热制冷设备,利用它们既可代替燃煤锅炉为矿山生产、生活在冬季供热,也可在在夏季供冷.分析了燃煤锅炉供热存在的缺点和热泵系统供热的优点,论述了水源热泵和空气源热泵用于矿山供热的可行性,详细阐述了热泵运行的方式,并比较了热水系统的2种加热方式,为绿色矿山建设提供了新思路.     

全自动低温热管技术在矿井回风余热回收中的应用分析

为了充分回收矿井回风中的低温余热，对布尔台煤矿松定霍洛风井的井筒负荷和回风余热资源量进行了具体的计算分析；阐述了采用低温热管+自动化控制系统进行矿井回风预热回收的技术手段、建设方案和工艺流程。对自动化控制部分的功能、设备运行管理、热管控制系统进行了详细说明和介绍；对相匹配的矿井风道建设和热管回收矿井回风余热系统的运行进行了阐释。该系统的工程应用结果表明，采用低温热管余热回收技术+PLC智能自动化控制系统，可实现矿井回风余热的有效利用和可靠运行，每年可节约标准煤约1 500 t,减少碳排放约3 900 t,达到了节能减排和环保再利用的目标。     

大昼夜温差条件下井筒防冻及蓄能强化供热技术

针对一些煤矿中的倒锥形的矿井回风扩散塔,基于倒锥形扩散塔的矿井,进行回风热能利用方式及技术的研究,对矿井回风热能提取装置进行优化。采用理论分析,计算和工程实践相结合的方法,得出以下成果和创新:针对矿井倒锥形扩散塔形式,开发倒锥形扩散塔回风热能利用工艺,实现倒锥形扩散塔矿井回风热能的有效利用,拓展矿井回风热能利用范围;针对昼夜环境温差变化特点,研究适宜大昼夜温差条件的蓄能系统,实现白天余热储存,夜间强化供暖,满足夜间供热需求及井筒防冻。在某矿风井建立基于倒锥形扩散塔的矿井回风低温废热回收供井筒防冻示范工程,验证系统实施运行效果。     

矿井回风热管余热回收利用研究

为满足寒冷地区矿井进风空气加热的要求,介绍了一种用于矿井回风余热利用的热管系统。该系统吸收矿井回风中携带的低温热能,通过热管将热量传递至进风侧空气,提升进风温度。此外,系统为克服矿井进风、回风风道新增设备产生的风阻,在风道中增加了平衡风机,系统配套检测系统可根据风道风阻压力变化控制平衡风机运行台数。使用该系统取代现有燃煤热风炉在满足矿井进风温度要求的同时,不仅可以节约煤费、电费、人工费等运行成本,还可满足环保排放要求。最后提出了某矿井回风热管余热回收利用系统在运行过程中存在的问题并给出了解决措施,为矿井回风余热的利用奠定了基础。     

分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用研究

为解决目前分体式热管规模较小,输送距离短,在煤矿余热回收中应用受限的问题,以赵庄煤矿苏南风井井口供暖项目为工程案例,介绍了分离式热管换热技术在井口防冻系统中的应用。首先在通过对井口供暖热负荷和矿井回风余热的供热能力进行匹配分析的基础上,对分离式热管换热系统蒸发器和冷凝器的换热面积、上升和下降管路循环高差、蒸发器和冷凝器的风阻等进行了设计计算;然后基于供暖季运行的数据,分析了典型工况下两器在换热前后的温度变化情况。工程实践表明：分离式热管换热技术应用于煤矿井口供暖系统是可行的。     

基于多因素约束下的低温余热供暖资源潜力研究

低温余热供暖是重要的清洁供暖技术途径,但余热资源与供暖负荷的匹配受时间、空间、 温度、产业发展等多种因素的影响,因此需要深入研究能够提供长期、有效、稳定供暖的低温余热 资源。 通过深入分析影响低温余热供暖的主要因素,基于情景分析法对可用于供暖的低温余热 资源潜力进行了研究。 结果显示:2017 年,北方地区可用于供暖的低温余热资源约为62.26× 106t标准煤,可供冬季取暖面积约为8.12×109 m2,其中80℃以上的低温余热资源量约占可用 于供暖的低温余热资源总量的25.2% 。 到2020 年和2030 年,可用于供暖的低温余热资源量将 分别为68.98×106t标准煤和66.49×106t标准煤,可供取暖面积分别为12.14×109m2 和11.70× 109m2。     

基于Ansys对矿井余热回收装置的模拟研究

为充分利用矿井乏风余热,采用Ansys软件建立对流换热模型,对煤矿回风井余热回收装置的附加阻力、换热效率、内部流场的变化和影响因素进行了分析研究。结论表明：回风井口的风流速度越大,装置的换热效率越低。     

黑山露天煤矿复叠式热泵系统的应用

复叠式热泵技术是在制冷领域广泛应用的复叠式制冷技术基础上演变而来的制热技术,是采用空气源热泵和水源热泵机组有机复合与叠加形成的供热系统。黑山露天煤矿地处偏远地带,供暖周期长,采用小型燃煤锅炉达不到环保要求,采用复叠式热泵技术以后,不仅解决了用燃煤锅炉供暖的环保污染问题,而且解决了用电锅炉运行成本高的问题,值得类似条件的矿山或企业推广使用。     

7m采高综采工作面两巷顶煤回收技术研究

对于回采高度大于综采工作面进风巷、回风巷高度的厚及特厚煤层综采工作面来说,因受工艺、技术、设备配套的制约,两巷顶煤基本不进行回收。为了研究两巷顶煤回收技术,以补连塔煤矿7m大采高重型综采工作面为研究对象,提出了通过设备改造及工艺优化实现两巷顶煤回收的方案。通过研究得出回风巷顶煤比进风巷顶煤容易回收的结论,并提出两种回风巷顶煤回收的方案,在该综采工作面回采过程中实现了回风巷顶煤部分回收技术,回收巷道顶煤宽×高为3.5m×2.5m,证明了两巷顶煤回收的可行性。     

煤矿压风机综合余热回收设计研究

山西中阳暖泉煤矿燃煤供暖锅炉因环保问题必须进行淘汰,为解决职工热水供应问题,提出采用综合余热回收系统回收压风机产生热量,设计了压风机余热回收系统方案回收热量。系统实践运行效果表明:该压风机余热回收系统的设计合理,社会和经济效益显著。     

常村煤矿职工浴室供暖改造实践

文章阐述了常村煤矿职工浴室供暖改造前后概况,介绍了采用先进的低环温空气源热泵机组工艺后,利用空气作为辅助能源为建筑物供暖,大幅提升了能源利用率。此工艺没有废气、废渣的排放,达到了节能环保的要求。     

基于不同换热器的矿井回风余热回收换热效果研究

换热器是矿井回风余热回收系统的核心装置,换热器的选择直接决定了矿井回风余热的利用效率。文章依托万福矿井回风余热回收系统换热器的选取工作,采用三维离散相气液两相流模型对喷淋式换热器内风流的传热特性和阻力特性进行模拟,并基于二维双精度标准k-ε湍流模型分析了热管式换热器内风流速度、压力及温度的变化特征,对比分析喷淋式和热管式回风换热器的换热效果、阻力大小。结果表明,喷淋式换热器对回风产生的阻力较小,而热管式换热器的换热效果更好。通过经济性分析可知应用热管式换热器的年均投入仅为喷淋式换热器的三分之二。     

矿井低温余热综合利用技术研究与应用

在“双碳”背景下,开展节能降碳技术改造已成为煤炭行业绿色低碳转型的必然选择。以陕西澄合合阳煤炭开发有限责任公司安阳煤矿(以下简称“安阳煤矿”)为工程实例,针对安阳煤矿的实际用热需求,设计了一套基于回风逆流直接换热技术和空压机余热回收的综合余热利用系统。阐述了逆流直接换热的技术原理以及该技术系统在矿井应用的效果,该系统的应用结果表明,针对当地严寒地区,综合余热利用系统能够正常运行,逆流直接换热技术可满足井筒防冻要求且效果显著;空压机余热回收装置可满足生活热水制取,可有效解决安阳煤矿供暖和企业节能降耗等需求。     

热管换热器回收矿井回风余热的可行性分析

针对东北和西北高原地区冬季煤矿回风存在能源浪费问题,提出了利用热管技术在煤矿建立回风余热回收系统。并以东北地区矿井为例,对热管尺寸,翅片大小以及热管数目和排列方式的确定等因素展开分析,从技术和经济效益2方面,论证了在我国寒冷地区建立煤矿回风余热回收系统是可行的。     

热管式矿井通风热能自平衡系统设计与应用

为解决冬季煤矿进风口温度过低不能满足矿井通风安全的问题,利用热管的高效传热性能和等温特性,提出了采用低温相变热管技术通过矿井回风加热矿井进风的系统设计。根据热平衡理论对矿井回风中的有效利用热量进行理论分析,得出系统可处理的最低环境温度。结果表明:在矿井回风温度为15℃,相对湿度为90%的条件下,当环境温度高于-17.5℃就能将矿井进风加热至2℃以上。与矿井回风源热泵相比,其120天的运行费用可节约93万元,具有较好的经济效益。可为井筒防冻及矿井回风余热利用系统设计提供参考。