煤矿余热节能综合利用

煤矿余热节能综合利用项目

瓦斯发电机组余热、压风机余热、矿井水余热、矿井乏风氧化余热综合利用

胜动集团节能工程公司

2014年5月21日

公司简介

胜动集团节能工程公司位于山东省东营市经济技术开发区府前大街30号，是“中国节能服务产业十佳企业”胜利油田胜利动力机械集团有限公司下属分公司，专业从事分布式能源发电；矿井水、乏风、工艺循环、压风机冷却废热提取；井口保温和井下制冷；工业余/ 废热综合利用等节能工程项目建设总承包业务，集节能工程项目咨询、工程设计、施工总包于一体，提供节能工程建设一体化服务。公司以工程设计院为依托，拥有一支精良工程项目管理团队，业务内容涵盖节能诊断、节能规划、方案设计、可行性研究报告、工程设计、工程施工、EPC总承包。公司目前拥有电力行业（新能源发电、火电）设计和咨询乙级资质、机电设备安装工程专业承包叁级资质，现有员工120余人，其中设计咨询板块60余人，拥有注册建筑师、注册结构师、注册电气工程师、注册公用设备工程师、注册造价师、注册咨询师等各类执业资格技术人员20余名，拥有建筑、结构、暖通、机务、电气、动力等各类专业高中级工程师30余名，工程项目管理板块拥有国家注册建造师执业资格的项目管理人员10余名。节能工程公司立足于集团公司节能减排产业，始终如一的秉承“节约能源、保护蓝天”的企业宗旨，坚持“追求完美、创造卓越”的工作理念，提供给社会“全盘、全套、全面、全新、全优”的节能工程综合服务。近年来，公司以全国范围内燃煤替代节能工程为市场方向，进入煤矿余热综合利用、工业余/废热回收利用等集成供热制冷节能工程领域，实现了快速发展。

一、煤矿丰富的余热资源

1、煤矿瓦斯发电余热

胜动集团是全国最大的燃气内燃机发电机组产业基地，拥有多种型号的燃气发电机组，如500kW/600kW/700kW/1200kW/2000kW大型煤矿瓦斯发电机组。拥有多项发明专利的特有技术。是煤矿低浓度瓦斯发电的行业实施者、标准制定者。

发电机组在运行时，只有约35%转化为电能，约30%-35%随高温烟气排出，20%-25%被发动机冷却水带走，通过机身散热等其他损失约占10%左右，充分利用这些没有被转化为电能的余热，用来制取冷热水以满足用户的生产生活需求。例如：煤矿瓦斯变害为利改造途径中，既有瓦斯的发电利用，也有瓦斯发电余热的利用，既提高了瓦斯的利用率，改善机组运行工况，又降低其他能源消耗。

2、压风机余热制取洗浴热水

空压机连续的运行中，把电能转换为机械能，机械能通过专用设备压缩自然状态下的空气获得高压压缩空气，其中一小部分由机械能转换为高压压缩空气势能，另外空气被压缩产生的大量热量，经润滑油带出，最后以风冷或水冷的形式把热量散发出去。采用冷热交换原理，将空压机中高温润滑油中的热量转移至水中，油温为85℃-90℃, 将常温水转换为50℃-70℃热水，既降低油的工作温度，提高了空压机自身的工作效率，并且得到了可靠的洗浴热水。

3、水源热泵制取洗浴热水

水源热泵和空气源热泵热水机组是一种可以替代锅炉不受资源限制的节能环保热水供应装置。根据卡诺循环原理，实现由低温热能向高温热能转移的一种新能源利用技术，得到可靠稳定的洗浴热水。

4、瓦斯发电高温冷却水制取洗浴热水

瓦斯发电机组系统在运行中，产生高温烟气和高温冷却水，高温冷却水一般在40℃~50℃，可以作为洗浴热水的热源，免费制取洗浴热水。

5、井下热害处理热回收免费制取洗浴热水

高温矿井对于井下热害处理的要求比较重要，一般情况下，非供暖季时需要全负荷运行，供暖季小负荷运行。因此，在井下热害处理时安装热回收机组，在实现制冷的同时可以得到高温的热水用于洗浴。

二、井筒防冻:

1、提升机余热：电机在做功的同时产生功率损耗，各种功率损耗最后转化为热能，为避免电机温度过高，需要对电机进行冷却热。提升电机余热可用于提升机房采暖或井筒防冻，具体利用方式是提升机的冷却风经提升机电机后温度升高，其中部分风通过风管阀门送至提升机房用于采暖，另外一部分通过风道送至井口房，满足井筒防冻部分需要。提升机余热的提取具体实施需根据现场的实际情况制定相应的施工方案。

2、矿井乏风利用：矿井乏风的温度一般在18~25℃之间，湿度在90%左右。矿井回风具有恒温、高湿、粉尘大、风量大的特点，是重要的矿井次生热能资源。但目前煤矿的回风一般都是直接排入大气，大量余热资源没有得到利用。可采用2中方案进行。

（1）采用胜动集团自主研发的乏风氧化机组，瓦斯氧化装置主要由固定式氧化床和控制系统两部分构成。

氧化床先用外部电能加热，创造一个甲烷氧化反应的高温环境。瓦斯由引风机引入氧化床，氧化产热，排气侧固体蓄热，进气侧气体预热，由换向阀实现瓦斯周期性逆流换向。瓦斯中的甲烷氧化后，一部热量维持氧化反应的环境，多余部分的热量排出氧化床。氧化反应自动维持后，停掉外加热。可产生95℃的热水，也可产生150-300℃的饱和蒸汽和过热蒸汽。

2012年陕西彬长大佛寺煤矿氧化供热2010年河南义煤义安煤矿氧化供热（2）采用风风换热器为进风井预热，此类换热器为模块式换热器。根据情况现场组合，形成超大型的风风换热机组，利用新风经过风风换热机组时和乏风进行热传递，得到12~14℃的新风，经风管将新风送至井口，运行中完全免费，COP值为40~50。

3、井口风机满足井口保温：利用水源热泵机组提取矿井水的低温热能，井口末端安装新风空调机组，向井筒强制性送风，达到井筒保温的需求。

4、井口设备防冻：在寒冷冬季，室外温度极低，在设备损坏不及时处理，解决井口风机设备防冻问题一直以来是困扰诸多投资及运营公司的一大难题。通过反复的实验及探索，在末端与主热源之间安置一台换热器，末端和换热器之间循环防冻液，即使在设备损坏时，防冻液也不会结冰导致设备损

坏，该设计通过实验认证，在内蒙古地区-25℃的天气下，也能够保证设备的正常运行。

总结：关于井口防冻和井口设备防冻技术已在我公司多个项目中应用，并各客户反映效果良好。

矿井保温换热器余热回收装置

水源热泵机组吸收式热泵机组

四、如何解决新建矿井初期能源利用来满足矿区的需求？

1、井水回灌：对于水源热泵(Water source heat pump 简称WSHP)技术，地面上热泵系统的设备和技术都已经相当成熟，而主要的技术瓶颈为地下水回路系统。很多地区的水源热泵工程存在回灌困难的问题，一些单位将不能回灌的地下水偷偷排入河道或者下水管网，不但造成了洁净淡水资源的极大浪费，也使水源热泵技术在很多地区遭到了人们排斥。但水源热泵效率高、占地少的特点又是地源热泵无法比拟的。因此，积极研究回灌技术，对地下水水源