國內(nèi)煤礦以前基本都采用燃煤鍋爐供暖，而燃煤是造成霧霾天氣的重要原因之一。在河北省，煤礦低溫廢熱回收利用技術(shù)實現(xiàn)了東龐煤礦北井范圍內(nèi)取消燃煤鍋爐，為該省削減4000萬噸燃煤提供一種新思路。

冬天暖氣熱得很，夏天還能感覺到?jīng)鲲L(fēng)習(xí)習(xí)，和傳統(tǒng)空調(diào)沒什么兩樣。在北井礦區(qū)熱泵機房看到，機房里整齊排列著熱泵機組和各種管道、設(shè)備，一臺供洗浴用熱泵機組正在運轉(zhuǎn)。據(jù)了解，通過回風(fēng)換熱器和熱泵裝置，就能將18至21攝氏度的礦井回風(fēng)中蘊含的熱能轉(zhuǎn)移到循環(huán)水中，原本無法有效利用的低位廢熱，由此搖身一變成為可利用能源，制出45攝氏度熱水或7攝氏度冷水，向整個礦區(qū)供熱和供冷。

事實上，不僅是東龐煤礦，中國大部分煤礦在開采過程中都會伴生大量礦井回風(fēng)和礦井排水，同時存在坑口電廠冷卻水、洗浴廢水以及工業(yè)爐窯排煙等廢熱。這些廢熱資源儲量巨大，但由于大都溫度較低，不能直接利用，以往基本會被排放到外界環(huán)境中，造成很大的能源浪費。全國煤礦每年外排礦井水約420億立方米，利用率卻不到30%。

之前不能有效利用的低位廢熱資源，怎樣才能變廢為寶呢?就是借助熱泵技術(shù)，像水泵一樣把這些低位熱能‘提’出來，經(jīng)過電力做功，提供可被人們所用的高品位熱能。熱泵系統(tǒng)主要由壓縮機、冷凝器、節(jié)流閥和蒸發(fā)器等構(gòu)成。經(jīng)過整個系統(tǒng)將完成吸熱、壓縮、放熱、節(jié)流的循環(huán)過程，借助儲存在煤礦廢熱中的低位熱能，將低溫低壓液體轉(zhuǎn)化成高溫高壓液體，所放出的熱能不斷轉(zhuǎn)移到水循環(huán)系統(tǒng)中，將水溫提升至設(shè)定的溫度供礦區(qū)采暖、洗浴等使用。

熱泵機組冬天供熱的標(biāo)準工況出水溫度為45攝氏度，夏季制冷供水溫度則穩(wěn)定保持在7至12攝氏度之間。運行結(jié)果表明，設(shè)定為這兩個溫度，能效比達到較佳效果。那么，同樣一套系統(tǒng)，如何滿足冬季、夏季兩種不同運行模式呢?根據(jù)不同季節(jié)通過水系統(tǒng)的切換來調(diào)整運行模式，但熱泵機組系統(tǒng)本身并不需要改變。冬季時，經(jīng)熱泵機組蒸發(fā)器提取廢熱低溫?zé)嵩吹臒崮芎螅偻ㄟ^冷凝器調(diào)節(jié)為40至50攝氏度的熱水向用戶輸出;夏季時，礦井廢熱循環(huán)水系統(tǒng)與熱泵機組的冷凝器相連，熱泵機組按制冷工況運行，制取7至12攝氏度的冷水，供空調(diào)系統(tǒng)使用。

這套系統(tǒng)的難點不是冬夏季不同的運行模式，而是礦井廢熱包含礦井回風(fēng)、排水、洗浴廢水、坑口電廠冷水等不同類型廢熱資源，每一類都有其獨特之處，復(fù)雜的低品位熱能向能量提取技術(shù)提出了更高要求。如果廢熱源為礦井水源，礦井水就需要通過在線水處理裝置過濾和凈化水質(zhì)后，直接送入熱泵機組提取熱能。而要提取礦井回風(fēng)廢熱資源，則需要開發(fā)一種設(shè)備，既能高效回收礦井回風(fēng)熱能，又能滿足礦井通風(fēng)系統(tǒng)安全生產(chǎn)的要求，如現(xiàn)在采用的噴淋式礦井回風(fēng)換熱裝置。

目前，煤礦低溫廢熱回收系統(tǒng)一般只用于煤礦工業(yè)自身用途，春秋季用熱需求較小時，礦井產(chǎn)生的多余廢熱只能白白浪費掉?？缂竟?jié)蓄能技術(shù)的研發(fā)成功，或?qū)浹a熱能的季節(jié)不平衡現(xiàn)象。不遠的將來，可以通過蓄能裝置把夏天排出來的熱能儲存起來，冬天再予以釋放，這樣就可以實現(xiàn)礦井廢熱資源在不同季節(jié)的轉(zhuǎn)移，提高系統(tǒng)的節(jié)能效果，甚至還有可能，通過高效輸配技術(shù)，實現(xiàn)礦井廢熱資源跨行業(yè)、跨地域的應(yīng)用。

煤礦低溫廢熱回收利用技術(shù)具有較好的節(jié)能性和經(jīng)濟性。通過運行幾年來的數(shù)據(jù)對比，東龐礦區(qū)供熱面積6000多平方米，僅此項技術(shù)的應(yīng)用，每年就可以為該礦節(jié)約經(jīng)費136萬元，同時減少煤炭消耗2958噸，減少二氧化碳排放7690噸，減少二氧化硫排放59噸。

節(jié)能和環(huán)保是這項技術(shù)的最大優(yōu)點。煤礦廢熱資源儲量巨大，應(yīng)用熱泵技術(shù)，消耗1份電能，就可以得到4至5倍的熱能，與燃煤鍋爐相比，可實現(xiàn)節(jié)能40%以上。與此同時，煤礦廢熱代替燃煤，也可以大大減少燃燒化石燃料帶來的環(huán)境污染和溫室效應(yīng)。煤礦廢熱利用系統(tǒng)運行時可以達到零排放，無燃燒、不排煙，也沒有任何廢棄物。

此外，這套系統(tǒng)還具有優(yōu)良的經(jīng)濟性能。專家認為，利用煤礦廢熱提取熱能，主要是設(shè)備的初投資，運行費較低，綜合經(jīng)濟效益明顯。與此同時，熱泵系統(tǒng)不僅能滿足冬季供暖的需求，還可滿足制冷、供生活熱水的要求，一套系統(tǒng)可以代替原來的供熱鍋爐、空調(diào)制冷和熱水加熱3套裝置，綜合成本大大降低，運行費用為普通中央空調(diào)的50%-60%。

現(xiàn)在，河北省已有多家煤礦采用該技術(shù)，從已建成項目的運行情況看，熱泵系統(tǒng)使用壽命較長，維護費用較低。全國煤礦大多分布在北方地區(qū)，基本都采用鍋爐供暖，直接消耗一次能源，采用該技術(shù)可大量降低一次能源消耗。以全國煤礦礦井總回風(fēng)為例，利用礦井回風(fēng)能量回收系統(tǒng)，年可節(jié)約標(biāo)準煤約750多萬噸，減少二氧化碳排放量約1800多萬噸。

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