中国煤矿废热资源综合利用技术
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河北工程大学与北京矿大节能科技有限公司组成的项目团队， 基于热泵技术对传统的煤矿废热回收技术进行了创新和改进， 在核心技术研究、产品和设备研发和工程应用等方面，取得了 具有创新意义和应用价值的科技成果。
矿井回风
矿井排水
排烟
矿井废热
资源
煤矿洗浴废水
坑口电厂冷却 水
1.背景介绍——国内外应用研究现状
充分利用矿井低位热能，需着重解决以下关键问题： （1）不同低位热能资源的提取工艺和设备研发。 （2）低位热能高效转换装置研发。 （3）用户末端设备和产品研发。 （4）系统的优化与控制等。
1. 背景介绍
热泵是一种高效节能的能量转换装置，可以把不能直接利用的低 位热能转换为可利用的热能；
基于此技术研发与不同载体的低位热能资源特点相适应、与之相 匹配的低位热能提取转换工艺和设备，以及满足用户生产生活需 要的末端设备产品是这些低位热能资源能够得到合理高效利用的 关键；
❖ 国内大部分的洗浴中心不包含游泳池，所以对洗 浴废水热泵系统的研究就比较少，至于专门针对煤 矿洗浴废水热能回收利用的研究就更加缺乏。
1.背景介绍——国内企业
❖ 针对这一利用现状，北京矿大节能科技有限 公司在现有的热回收技术基础上做了大量的研究 工作，取得了非常不错的成果，尤其是基于热泵 系统原理对传统的矿井废热回收技术进行了较大 的创新和改进，取得了非常不错的效果。公司自 主研发的矿井排水、回风、坑口电厂冷却水、煤 矿洗浴废水等热能提取综合利用技术已经达到国 内、国际领先水平。
➢ 欧洲第一个最大的室内游泳池—“瑞士苏黎世市室内 游泳池”就已经全部利用热泵采暖，并采用热泵对空气 减湿、吸取排水热量，并以河水热量作必要补充。
➢ 2003年韩国能源学院的太阳能研究中心的N.C.Baek 设计并使用以桑拿和公共浴室的废水作为热源的热泵系 统进行能源分析达到评估系统的效率，并使用TRNSYS （Transient System Simulation Program）软件通过 计算机模拟进行能源的分析
矿井排水热能利用技术原理
② 坑口电厂冷却水热能利用技术
❖ 我国是一个以煤炭为主要能源的国家，在大
➢ 山东新汶矿业集团邸建友等人提出并申报了“矿井乏风 热能利用装置”
➢ 山东科技大学的辛蒿等人研发了矿井通风余热热管回收装 置
➢ 山东建筑大学等单位联合设计的矿井回风余热全回收装置。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 对于洗浴废水热能回收利用上国外的一些学者研 究起步较早，而且已经有实际的工程应用。
① 矿井排水热能利用技术
❖ 矿井排水水温一年四季变化不大，一般在 18～20℃左右，其中蕴含大量的低温热能，因此
对于这部分能量的利用具有十分重要的意义。
❖ 传统矿井水热能提取方法是提取处理后的矿 井水中热能，但处理后的矿井水受环境温度影响 较大，造成热量损失，据此北京矿大节能科技有
限公司提出了矿井水热能在线提取技术。
中国煤矿废热资源综 合利用技术
目录
1 背景介绍 2 煤矿废热资源利用技术 3 核心技术产品 4 科技成果转化应用 5 结论
1. 背景介绍
➢ 中国是世界第一产煤大国，煤炭在能源结构中居于主体地位，占 一次能源消耗量的70%左右；
➢ 我国煤炭资源丰富，市场需求旺盛，据预测2015，2020，2030 年煤炭需求量分别为 37 ～ 39、39 ～44、45 ～ 51 亿吨，煤矿开 采量逐年增加；
➢ 充州矿业集团东滩煤矿实现了对矿井污水井下处理及处理 后的净化水直接利用,取得了矿井污水处理和水资源综合利 用技术的重大突破与创新,居国内领先水平,有着广泛的推广 价值。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 从矿井回风中提取热量的研究和应用实例比较 有限：
➢ 1994年，国外首先提出了矿井回风源热泵系统被应用到温 室加热中，随后提出了各类的矿井回风热交换器，热管、喷 水室等，对矿井回风结合水源热泵系统的热回收系统的应用 进行了可行性分析。 ➢ 国内学者朱晓彦于2006年最早提出了矿井回风热回收技术， 并申报了专利“矿井回风热回收利用的方法及装置”
➢ 日本矿井废水除部分用于洗煤外，大部分矿井废水经沉淀 处理去除悬浮物后排入地表水系。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 国内矿井水治理和综合利用的研究起步较晚，目前国内煤 矿企业对矿井水的利用主要为两种途径： （1）不进行任何处理直接外排，（2）对矿井排水进行简单 的净化处理应用于生产和生活上。
目录
1 背景介绍 2 矿井低位废热资源利用技术 3 核心技术产品 4 科技成果转化应用
2.矿井低位废热资源利用技术
矿井废热 资源利用
技术
① 矿井排水热能利用技术 ② 坑口电厂冷却水热能利用技术 ③ 洗浴废水热能利用技术 ④ 矿井洗浴废水热能利用技术 ⑤ 矿井回风热能利用技术 ⑥ 矿井废热资源综合利用技术
❖ 根据相关资料显示，目前国外对于矿井废热资源的回收 利用主要在于矿井排水、矿井回风的利用，国外主要产煤国 家对矿井水资源化的研究己有几十年的历史，取得了较大的 成绩。
➢ 20世纪70年代开始，德国的莱茵褐煤矿和希腊南部 的米加罗波里褐煤矿，将排出的地下水直接通过管道输 送至电厂，供其发电之用。
➢ 1985年前苏联顿巴斯矿区，将矿井水源热泵系统应用于建 筑物的采暖中取得Biblioteka Baidu非常好的效果，使矿井水利用率超过 90%，即保护了环境，又取得了很大的经济效益。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 国内学者对洗浴废水的回收处理做过一些研究。
➢ 南华大学的黄坤荣等针对热泵在高校的浴室废热回收 上的应用作了研究 ➢ 南华大学的寇广孝、王汉青等对电热泵用于浴室生 产热水的理论热力循环分析和研究,其热泵系统是将电 热泵用于公共浴室回收洗澡废热水余热并直接为公共浴 室生产热水。
➢ 伴随煤矿开采中的矿井回风、矿井排水、坑口电厂冷却水及煤矿 洗浴废水等，蕴含着大量余热和废热资源；
➢ 这些废热属于低位热能资源，不能直接利用，基本都被直接排放 到外界环境中，造成了很大的能源资源浪费和环境污染；
➢ 回收利用这些废热资源技术的研究具有非常重要的经济效益和社 会效益。
1. 背景介绍
矿井回风
矿井排水
排烟
矿井废热
资源
煤矿洗浴废水
坑口电厂冷却 水
1.背景介绍——国内外应用研究现状
充分利用矿井低位热能，需着重解决以下关键问题： （1）不同低位热能资源的提取工艺和设备研发。 （2）低位热能高效转换装置研发。 （3）用户末端设备和产品研发。 （4）系统的优化与控制等。
1. 背景介绍
热泵是一种高效节能的能量转换装置，可以把不能直接利用的低 位热能转换为可利用的热能；
基于此技术研发与不同载体的低位热能资源特点相适应、与之相 匹配的低位热能提取转换工艺和设备，以及满足用户生产生活需 要的末端设备产品是这些低位热能资源能够得到合理高效利用的 关键；
❖ 国内大部分的洗浴中心不包含游泳池，所以对洗 浴废水热泵系统的研究就比较少，至于专门针对煤 矿洗浴废水热能回收利用的研究就更加缺乏。
1.背景介绍——国内企业
❖ 针对这一利用现状，北京矿大节能科技有限 公司在现有的热回收技术基础上做了大量的研究 工作，取得了非常不错的成果，尤其是基于热泵 系统原理对传统的矿井废热回收技术进行了较大 的创新和改进，取得了非常不错的效果。公司自 主研发的矿井排水、回风、坑口电厂冷却水、煤 矿洗浴废水等热能提取综合利用技术已经达到国 内、国际领先水平。
➢ 欧洲第一个最大的室内游泳池—“瑞士苏黎世市室内 游泳池”就已经全部利用热泵采暖，并采用热泵对空气 减湿、吸取排水热量，并以河水热量作必要补充。
➢ 2003年韩国能源学院的太阳能研究中心的N.C.Baek 设计并使用以桑拿和公共浴室的废水作为热源的热泵系 统进行能源分析达到评估系统的效率，并使用TRNSYS （Transient System Simulation Program）软件通过 计算机模拟进行能源的分析
矿井排水热能利用技术原理
② 坑口电厂冷却水热能利用技术
❖ 我国是一个以煤炭为主要能源的国家，在大
➢ 山东新汶矿业集团邸建友等人提出并申报了“矿井乏风 热能利用装置”
➢ 山东科技大学的辛蒿等人研发了矿井通风余热热管回收装 置
➢ 山东建筑大学等单位联合设计的矿井回风余热全回收装置。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 对于洗浴废水热能回收利用上国外的一些学者研 究起步较早，而且已经有实际的工程应用。
① 矿井排水热能利用技术
❖ 矿井排水水温一年四季变化不大，一般在 18～20℃左右，其中蕴含大量的低温热能，因此
对于这部分能量的利用具有十分重要的意义。
❖ 传统矿井水热能提取方法是提取处理后的矿 井水中热能，但处理后的矿井水受环境温度影响 较大，造成热量损失，据此北京矿大节能科技有
限公司提出了矿井水热能在线提取技术。
中国煤矿废热资源综 合利用技术
目录
1 背景介绍 2 煤矿废热资源利用技术 3 核心技术产品 4 科技成果转化应用 5 结论
1. 背景介绍
➢ 中国是世界第一产煤大国，煤炭在能源结构中居于主体地位，占 一次能源消耗量的70%左右；
➢ 我国煤炭资源丰富，市场需求旺盛，据预测2015，2020，2030 年煤炭需求量分别为 37 ～ 39、39 ～44、45 ～ 51 亿吨，煤矿开 采量逐年增加；
➢ 充州矿业集团东滩煤矿实现了对矿井污水井下处理及处理 后的净化水直接利用,取得了矿井污水处理和水资源综合利 用技术的重大突破与创新,居国内领先水平,有着广泛的推广 价值。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 从矿井回风中提取热量的研究和应用实例比较 有限：
➢ 1994年，国外首先提出了矿井回风源热泵系统被应用到温 室加热中，随后提出了各类的矿井回风热交换器，热管、喷 水室等，对矿井回风结合水源热泵系统的热回收系统的应用 进行了可行性分析。 ➢ 国内学者朱晓彦于2006年最早提出了矿井回风热回收技术， 并申报了专利“矿井回风热回收利用的方法及装置”
➢ 日本矿井废水除部分用于洗煤外，大部分矿井废水经沉淀 处理去除悬浮物后排入地表水系。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 国内矿井水治理和综合利用的研究起步较晚，目前国内煤 矿企业对矿井水的利用主要为两种途径： （1）不进行任何处理直接外排，（2）对矿井排水进行简单 的净化处理应用于生产和生活上。
目录
1 背景介绍 2 矿井低位废热资源利用技术 3 核心技术产品 4 科技成果转化应用
2.矿井低位废热资源利用技术
矿井废热 资源利用
技术
① 矿井排水热能利用技术 ② 坑口电厂冷却水热能利用技术 ③ 洗浴废水热能利用技术 ④ 矿井洗浴废水热能利用技术 ⑤ 矿井回风热能利用技术 ⑥ 矿井废热资源综合利用技术
❖ 根据相关资料显示，目前国外对于矿井废热资源的回收 利用主要在于矿井排水、矿井回风的利用，国外主要产煤国 家对矿井水资源化的研究己有几十年的历史，取得了较大的 成绩。
➢ 20世纪70年代开始，德国的莱茵褐煤矿和希腊南部 的米加罗波里褐煤矿，将排出的地下水直接通过管道输 送至电厂，供其发电之用。
➢ 1985年前苏联顿巴斯矿区，将矿井水源热泵系统应用于建 筑物的采暖中取得Biblioteka Baidu非常好的效果，使矿井水利用率超过 90%，即保护了环境，又取得了很大的经济效益。
1.背景介绍——国内外应用研究现状
❖ 国内学者对洗浴废水的回收处理做过一些研究。
➢ 南华大学的黄坤荣等针对热泵在高校的浴室废热回收 上的应用作了研究 ➢ 南华大学的寇广孝、王汉青等对电热泵用于浴室生 产热水的理论热力循环分析和研究,其热泵系统是将电 热泵用于公共浴室回收洗澡废热水余热并直接为公共浴 室生产热水。
➢ 伴随煤矿开采中的矿井回风、矿井排水、坑口电厂冷却水及煤矿 洗浴废水等，蕴含着大量余热和废热资源；
➢ 这些废热属于低位热能资源，不能直接利用，基本都被直接排放 到外界环境中，造成了很大的能源资源浪费和环境污染；
➢ 回收利用这些废热资源技术的研究具有非常重要的经济效益和社 会效益。
1. 背景介绍