浅谈煤矿水源热泵技术的应用

 　【摘 要】 水源热泵是一种节能、环保、高效的能源利用技术，它充分发挥了浅层岩体的储冷储热作用，实现对建筑物的供暖和制冷，是一种典型的绿色技术。本文对水源热泵技术进行了阐述，分析了水源热泵在煤矿行业应用的可能性，并提出了地源热泵技术在中国的发展前景和展望。 

　　【关键词】 煤矿 水源热泵技术 应用 效益 

　　在煤矿的开采过程中，伴随着矿井废水的涌出，这些废水的温度在一年内几乎没有变化，随着煤矿开采时间的增加和生产规模的不断扩大，产生的废水不断的增加，对于矿井来说是一种稳定的热源。但是这种涌水的低温余热资源容易被忽略，如何有效的利用这些资源，是广大技术人员面临的一大课题。而利用水源热泵技术就能有效的解决这一技术难题。 

　　1 工业余热 

　　以环境温度为基准，被考察体系排出的热载体可释放的热称为余热（GB1028-2000）生产过程中由各种热能转换设备、用能设备、化学反应设备及生产工艺中产生而未被利用的热能。 

　　1.1 工业余热分类 

　　（1）固态载体余热。固态载体余热主要是包括固态产品、固态中间产品产生的余热资源和工业生产排出的废渣的余热资源等，这些固态载体的余热温度一般为100～500℃。 

　　（2）液态载体余热。液态载体余热也是工业余热的重要组成之一。它主要包括液态产品、冷却水和冷凝水产生的余热资源，还有一些可燃性的废液，这些液态载体的余热温度一般为80℃。 

　　（3）气态载体余热。气态载体余热主要包括烟气和放散蒸汽的的余热资源和一些可燃性的废弃，气态载体余热的温度在100度到180度之间。 

　　1.2 工业余热利用的意义 

　　对于工业生产来说，大多数耗能设备都只利用了热能中的一小部分。对废弃的工业余热回收利用，不仅能节约一次能源，提高工业生产的经济效益，减少污染，而且更是节能减排的重要领域和主要的研究课题，有着很高的经济效益和社会效益。 

　　2 水源热泵技术的特点 

　　（1）高效节能。在冬季，对于说水源热泵机组来说可以利用的水体温度为12度和22度之间，由于水体的温度相对于空气温度来说较高，这样就提高了热泵循环的蒸发温度，使水源热泵的能效得到了很大的提高。在夏季，一般的水体温度在18度和35度之间，空气温度要高于水体温度，这样就降低了冷凝温度，产生的冷却效果明显好于冷却塔式和风冷式的制冷效果，从而提高机组运行效率。水源热泵消耗1kW.h的电量，用户可以得到4.3～5.0kW.h的热量或5.4～6.2kW.h的冷量。热泵系统之所以节能，很重要的一点就是它所提供的热量中大部分是从低温侧无偿获得。对于水源热泵机组来讲，换热过程是和地下水、地表水、循环水等水体来完成的，一般在10～22℃左右，基本不受外界环境的影响。 

　　（2）运行稳定可靠。由于水体的温度相对稳定，一年四季几乎没有什么变化，所以说它是较好的热泵热源，而且由于水体温度的恒定性，保证了水源热泵的稳定运行。 

　　（3）产生的环保效果十分显著。由于水源热泵机组在供热的时候省去了供热的锅炉设备，这样就不会产生燃气，也避免了燃煤的环境污染，整个过程都没有任何燃烧，有效的避免了排烟和排污等环境污染。而且水源热泵机组制冷效果明显优于冷却塔式，无冷却塔的存在，这样就不会产生冷却塔的噪音，也不会出现霉菌污染。对于水源热泵机组来说，整个运行的过程没有任何的污染，不产生燃烧，不出现排烟，没有废水、废渣、废弃和烟尘的出现，不会对城市造成污染，是工业发展的最理想的绿色环保产品之一。 

　　3 实施水源热泵技术的意义 

　　如果系统采用传统的燃煤、燃气锅炉供热，则设备的效率低下、耗能较高；造成的后果是：运行费用较高，对环境的污染严重。而水源热泵技术通过回收低品位热能，在降低对环境污染的同时，还大大减少了运行费用，同时根据国家相关政策，如果实施了该项技术，还可申请较为可观的政策性补贴。根据水源条件和供热方式可知，若能采用水源热泵这种可再生能源系统，将会从根本上改变传统的供热方式，节约大量的常规能源，减排大量的CO2和其他有害物质，为建设环境友好型、资源节约型社会探索出新的出路。实施水源热泵技术，将会对今后水源热泵应用起到示范、促进和推动作用，特别是对周边地区应用可再生能源提供有益借鉴。 

　　4 水源热泵技术应用效果 

　　4.1 经济效益 

　　（1）降低运行费用。水源热泵机组的消耗电量为310.5万kW·h，电费按0.6元/（kW·h），一年的费用是186.3万元。而采用锅炉系统供热，按照标准煤的价格一吨为880元，一年需要的费用是188.6万元，一年节省2.3万元。 

　　（2）降低维护费用。对于锅炉供热来说每年需要的维修费和保养费用至少在100万元以上，而水源热泵的维修费和保养费寥寥无几，这样就可以每年节省100万元的维护保养费。 

　　4.2 社会效益 

　　（1）水源热泵技术是再生能源利用技术，这种技术是清洁技术中的一种，它符合国家的发展政策，能得到国家的政策性的支持。目前，我国非常重视可再生能源开发利用工作，大力发展和规模化应用新能源和可再生能源作为能源领域的作为优先发展主题。不管是从国家立法上，还是从我国发展的战略的高度上来看，再生能源的发展应用都得到了强大的推动作用。水源热泵技术不仅保护了煤炭资源，而且具有明显的环境效益。 

　　（2）水源热泵技术不仅使矿区供暖摆脱了锅炉供暖的方式，而且还节约了大量的生产成本，明显的改善了矿区的环境。 

　　（3）水源热泵技术保证了矿井的提升安全，并有效的改善了井下职工的作业场所的工作环境。 

　　5 结语 

　　总之，水源热泵技术在煤矿中的应用，取得了良好的效果。水源热泵机组能充分利用煤矿每天排出的井下废水产生的热量，实现由热泵机组对办公楼、浴池、家属区等建筑物的冬季供暖和夏季的制冷，真正做到了废物的循环利用，符合企业节能减排的发展需要，并有效降低了运行费用，保证了矿井的可持续、稳定、和谐发展。 

　　参考文献： 

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　　[2]李萌，刘传聚，陈劲晖.利用煤矿矿井水的水源热泵系统的经济分析[J].建筑热能通风空调，2004，（03）：48-50. 

　　[3]郭峰.热泵技术在煤矿采暖制冷中的利用[J].煤炭工程，2006，（10）：102-103.