董 嵩 楊 華 李 華

【摘要】水源熱泵技術(shù)是一種環(huán)保、節(jié)能、安全可靠的節(jié)能新技術(shù)。文章介紹了一種在大型煤礦的開(kāi)采過(guò)程中,運(yùn)用這一新技術(shù),充分利用充足的礦井水的新工藝,以達(dá)到節(jié)約能源,變廢為寶的目的。

【關(guān)鍵詞】煤礦開(kāi)采 水源熱泵 節(jié)能降耗

【中圖分類號(hào)】TQ021.8【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

山東某煤礦是國(guó)家一級(jí)大型煤礦,擁有豐富的礦井水,每小時(shí)礦井涌水量達(dá)到600m3,蘊(yùn)含著大量的低品質(zhì)能源,通常直接排掉造成了很大的浪費(fèi)。水源熱泵技術(shù)是一種節(jié)能、環(huán)保、可靠、安全的可持續(xù)發(fā)展的新綠色能源技術(shù),通過(guò)輸入少量高品位電能,即可將低品位的能源轉(zhuǎn)化為高品位的能源。如果運(yùn)用到礦井水中,就可以變廢為寶,將礦井水中的巨大低品質(zhì)的能量提取出來(lái),實(shí)現(xiàn)建筑物及井口的制冷、采暖和衛(wèi)生熱水,能節(jié)約大量能源,也可減少污染物排放。提取完能量的礦井水水質(zhì)和水量并沒(méi)有改變,可以作為洗選、電廠、井下灑塵、綠化等用水,通過(guò)反滲透機(jī)處理后,還可作為洗澡、洗漱、飲用等生活用水,節(jié)水又節(jié)電。通過(guò)對(duì)礦井水的最大優(yōu)化利用,能夠使礦井水的綜合利用率達(dá)到70%以上。

一、工程概況:煤礦總建筑面積127500m2。礦井水每小時(shí)涌水量600m3,經(jīng)水處理設(shè)備處理后水溫30℃-32℃?；仫L(fēng)井礦井廢風(fēng)冬季25℃-27℃,夏季33℃左右,風(fēng)量大且穩(wěn)定?？衫脟娏軗Q熱技術(shù),進(jìn)行熱回收,

二、礦井水綜合利用流程:從井下送上來(lái)的礦井水,經(jīng)過(guò)沉淀、過(guò)濾、消毒凈化等水處理后,送入三個(gè)區(qū)熱泵機(jī)組換熱和制取洗浴水,提取完能量的水,水質(zhì)較好的經(jīng)反滲透機(jī)制取純凈水飲用,其余一部分進(jìn)入自來(lái)水管網(wǎng)作為生活用水,一部分分別輸送至井下、洗煤廠等生產(chǎn)部門(mén)用做生產(chǎn)用水,剩下的用做綠化、洗車、消防用水,并為待建電廠預(yù)留接口。井下采集→水處理→水源熱泵→循環(huán)綜合利用

三、負(fù)荷計(jì)算:通過(guò)計(jì)算得出:

夏季冷負(fù)荷:

1區(qū):5900kw/507萬(wàn)大卡

2區(qū):5076kw/436萬(wàn)大卡

3區(qū):2300kw/198萬(wàn)大卡

冬季熱負(fù)荷:

1區(qū):4880kw/419萬(wàn)大卡

2區(qū):3565kw/306萬(wàn)大卡

3區(qū):1950kw/167萬(wàn)大卡

四、水源熱泵系統(tǒng)冷熱源:煤礦建筑物的制冷、采暖全部采用中央空調(diào)型式,空調(diào)冷熱源及熱水由各區(qū)的水源熱泵機(jī)房提供,采暖制冷主機(jī)型式為水源熱泵,夏季空調(diào)冷水供回水溫度7/12℃,冬季空調(diào)及采暖熱水供回水溫度50/45℃,洗浴水溫度45/40℃。

五、方案技術(shù)路線:

(1)工程原理:冬季礦井水的熱量經(jīng)過(guò)熱泵機(jī)組轉(zhuǎn)換成較高溫度的空調(diào)循環(huán)水,送入室內(nèi)采暖,轉(zhuǎn)換成較高溫度的生活用水送入浴池、游泳池等。礦井水熱量被提取后,變成溫度較低的水排出作為他用。夏季,經(jīng)過(guò)混水或冷卻塔降溫的礦井水,再進(jìn)入熱泵機(jī)組,吸收空調(diào)循環(huán)水的熱量,使空調(diào)水溫下降至7度,送至房間制冷。礦井水吸收熱量后,溫度可升至近40度?？芍苯铀屯〕睾陀境?。這樣洗浴水,泳池水就無(wú)須再用機(jī)組加熱。達(dá)到了節(jié)能的目的。

(2) 工程結(jié)構(gòu):1)礦井水處理站。2)淺水井6口、水量約250T/h。3)冷卻塔(換熱量約350萬(wàn)大卡)。4)空調(diào)機(jī)房3座。5)空調(diào)末端和生活水末端。6)室外管網(wǎng),構(gòu)成一個(gè)完整的中央空調(diào)工程系統(tǒng)。

六、 系統(tǒng)運(yùn)行流程

冬季:經(jīng)過(guò)處理的礦井水通過(guò)水泵分別送入三個(gè)空調(diào)機(jī)房,到每個(gè)機(jī)房后的礦井水再分配到空調(diào)機(jī)組、熱水機(jī)組,通過(guò)機(jī)組的作用,把礦井水的熱量傳遞給空調(diào)循環(huán)水,或生活熱水,吸熱后的空調(diào)水和生活熱水的溫度可升高到45度以上,把升高的空調(diào)水送入室內(nèi),送入礦井進(jìn)行采暖,把升高的生活熱水、游泳水分別送到浴池、泳池。同時(shí),32度的礦井水的熱量被提取后,溫度也降至10度以下,排出機(jī)房。這個(gè)排水的數(shù)量既沒(méi)有增加,也沒(méi)有減少,水質(zhì)也沒(méi)受到任何污染,只是溫度發(fā)生了變化。因此,礦井回水仍可以作為他用。如工業(yè)用水、生活用水(經(jīng)處理后)、環(huán)境用水等。

夏季:因?yàn)榈V井水溫度偏高,水量偏少,為了使系統(tǒng)降低能耗,提高能效比。所以要用淺井水進(jìn)行補(bǔ)充,大約250m3/h,水溫15度,礦井水經(jīng)過(guò)淺井水摻和后,水量增大,水溫降低,這時(shí)的混合水,由水泵同樣分別送入三個(gè)空調(diào)機(jī)房,到每個(gè)機(jī)房后礦井水只送入空調(diào)機(jī)組,熱水機(jī)組處于停機(jī)狀態(tài),所以它不需礦井水。房間的熱量被空調(diào)水帶到機(jī)組,傳給礦井水,造成空調(diào)水降溫至7度左右,送到房間制冷,同時(shí)礦井水升溫至40度左右,升溫后的礦井回水,可以直接送到浴池或泳池應(yīng)用,不需再開(kāi)啟熱水機(jī)組進(jìn)行加熱,節(jié)約了能源,大部分剩余的礦井水仍可作為他用。

春秋季:氣溫適宜室內(nèi)無(wú)需再開(kāi)空調(diào),但生活熱水,泳池?zé)崴砸Ｕ?所以這時(shí)只開(kāi)熱水機(jī)組就可以了。淺井、冷卻塔都不啟動(dòng)。

七、節(jié)能、降耗、減排比較

根據(jù)本工程參數(shù),計(jì)算得使用燃煤鍋爐系統(tǒng)每年能耗為6726.67噸標(biāo)準(zhǔn)煤,水源熱泵系統(tǒng)每年能耗為2016噸標(biāo)準(zhǔn)煤,降耗約70%。

水源熱泵系統(tǒng)每年減少污染物排放量折算為:二氧化碳18422噸,一氧化碳11.34噸,二氧化硫59.78噸,氮氧化物52.04噸,硫化氫3.53噸,粉塵77.35噸。

結(jié)論: 利用礦井水的水源熱泵系統(tǒng)不但可以節(jié)約大量采暖制冷運(yùn)行費(fèi)用,對(duì)礦井水的綜合利用還可節(jié)約大量礦區(qū)購(gòu)水費(fèi),排污費(fèi)。帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益。水源熱泵系統(tǒng)沒(méi)有任何污染,也沒(méi)有廢棄物,真正實(shí)現(xiàn)了“零”排放,“零”污染。據(jù)美國(guó)環(huán)保署EPA估算,設(shè)計(jì)安裝良好的水源熱泵,平均來(lái)說(shuō)可以節(jié)約用戶40—50%的供熱制冷空調(diào)的運(yùn)行費(fèi)用。與空氣源熱泵相比,相當(dāng)于減少40%以上的電力消耗,與電供暖相比,相當(dāng)于減少70%以上的電力消耗。

本工程利用礦井水的水源熱泵系統(tǒng)在經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境效益和社會(huì)效益的綜合效益上具有巨大的優(yōu)勢(shì),在合理配置、科學(xué)施工的基礎(chǔ)上本方案是可行的。

Else

fenshu = fenshu + 1

End If

Else

errortext = errortext + shuxingname + "設(shè)置不正確！" + Chr(13)

caifendian = caifendian - 1

End If

End Select

4、結(jié)束語(yǔ)

在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，不可避免的遇到一些技術(shù)方面的問(wèn)題，對(duì)Word文檔、Excel電子表格和PowerPoint幻燈片操作的閱卷技術(shù)還有待提高，例如，目前本系統(tǒng)還不能完成對(duì)Excel表中數(shù)據(jù)操作部分的自動(dòng)讀值及獲取動(dòng)態(tài)操作的屬性值。此問(wèn)題暫時(shí)用自定義函數(shù)，通過(guò)逐個(gè)比較法完成。

【參考文獻(xiàn)】

[1]《Office VBA編程高手》 北京博彥科技發(fā)展有限責(zé)任公司 編著 北京大學(xué)出版社 2000年12月第一版第一次印刷.

[2]《Visual Basic 實(shí)用教程》（第二版）鄭阿奇 主編 曹戈 編著 電子工業(yè)出版社 2004年1月第一版第一次印刷.