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1技術特點分析

采用在擴散塔增設換熱裝置回收利用礦井回風冷熱源系統，換熱裝置可以采用閉式、開式兩種，閉式系統換熱介質與回風完成間壁換熱后流入熱泵機組，經熱泵或制冷循環后，流回換熱設備與回風再次換熱，完成循環;開式系統采用在擴散塔內直接噴水完成熱量交換，系統較開式系統復雜，但換熱效率更高。熱泵機組的能效比約為4～6，系統的整體耗電量低，節能效果明顯。相比于煤礦的排水、瓦斯、壓風機房等余熱，主要有以下特點:1)礦井回風風溫、風量穩定，系統可靠性高。2)在擴散塔設置換熱裝置，一方面減少了通風噪聲，另一方面通過開式噴淋系統還可以降低礦井回風中污染物，對提高礦區環境有著積極的貢獻。

2應用回風源熱泵系統的效益分析

本文所計算運行費用包括:夏季空調耗電，冬季供熱耗電，全年供熱水耗電。

2．1礦井回風可提取熱量經過換熱裝置后，回風的溫度與濕度均會發生變化，假定其換熱前后壓力不變［6］。則其從回風中提取的熱量為。

2．2運行費用1)回風源熱泵系統機組年運行費用。其年運行費用應為:系統總耗電功率×運行時間×當地電價+年維護管理費，計算時應考慮冬、夏與洗浴各參數的特點。2)燃煤鍋爐實際費用。燃煤鍋爐系統運行費用合計=鍋爐燃料消耗費+鍋爐用電費+分體空調運行費+運行人員工資+維護費。

2．3已應用該系統的礦區實際投資運行效益分析1)福興礦冬天供熱負荷約為1977kW，夏季放熱負荷1556kW，其采用回風源熱泵系統，回風量約為60m3/s，回風溫度約為25℃～30℃，經計算礦井回風冬季可提供的熱量為1932．6kW;夏季可吸收的熱量為1513．3kW，對比其所需負荷，可見冬季和夏季基本可滿足使用需要［10］。其回風源熱泵系統投資約為3000萬元，同樣負荷條件下若采用傳統的燃煤鍋爐加電驅動的中央空調系統，其投資約為2700萬元，比回風源熱泵系統減少約10%，而回風源熱泵系統年運行費用約為110萬元，而傳統方案的年運行費用約為230萬元。年節約標準煤炭約3000t，可減少CO2排放約7698t。2)曙光礦區回風冬天可以提供3960kW的熱量，滿足冬季供熱所需的3233kW;夏天需要排放4159kW熱量，滿足夏季制冷所需的3650kW。故利用礦井回風的熱量和冷量，冬夏季均可滿足要求［9］。采用回風源熱泵系統，每年可節約運行費用158．45萬元，減少CO2排放9812．4t，減少SO2排放75．48t，環境效益顯著。3)冀中能源東龐煤礦通過回風源熱泵系統，冬、夏兩季為工業廣場及輔助建筑物供暖、空調，并可滿足井筒防凍以及生活熱水供應使用要求［8］。系統需冷、熱量約1740．45kW，而回風能提供2553kW冷、熱量，滿足供熱制冷需求。使用礦井回風源熱泵系統使礦區年節約煤炭約1991t，減少CO2排放5174t，減少SO2排放59．7t。4)平煤三礦在利用回風源熱泵系統后［11］，年減少燃煤量2457．6t，每噸按市場價500元計算，可減少燃煤投入資金122．8萬元，同時年減少SO2排放量49．152t，CO2排放量6389．76t，煙塵排放量2．21t，為節能減排做出了貢獻。

3分析總結

各大礦區實際使用回風源熱泵系統后，由于煤礦大多蘊含著豐富的地熱能源，隨著回風的利用，為礦區提供較為優質的低溫熱源，使熱泵機組得以運作，并且實現較好的經濟效益和環境效益。

4結語

受限于多方面原因，我國大部分礦區的供熱與空調系統多采用燃煤鍋爐+電驅動的中央空調系統，該系統具有簡單、投資低、運行管理方便等特點，但同時其占地面積大、能耗高、效率低、污染嚴重的問題也十分明顯。科學合理的采用礦井回風源熱泵系統在冬季可供熱、夏季制冷、四季供熱水。經分析可知，該系統雖然投資略高于傳統方案，但在運行費用、污染物排放、噪聲控制上的表現更有競爭力。充分利用礦區的綠色可再生能源，符合國家對建設綠色生態礦區的要求。而且其經濟效益、環境效益與社會效益有明顯的優勢。建議有條件的類似礦區推廣使用。

作者：趙和凡單位：峰峰集團有限公司梧桐莊礦