神东公司各矿低温废热回收利用热泵工程-可研新

中国神华神东煤炭集团有限责任公司煤矿低温废热回收利用工程可行性研究报告中国机电出口产品投资有限公司2013.03目录-5-第一章项目概述-5-1.1项目名称与编制单位-5-1.2编制依据-5-1.3项目背景-7-1.4项目内容-8-第二章神东煤炭集团各煤矿供热现状-8-2.1石圪台煤矿供热现状-9-2.2哈拉沟煤矿供热现状-10-2.3补连塔煤矿供热现状-11-2.4布尔台煤矿供热现状-12-2.5寸草一煤矿供热现状-13-2.6寸草二煤矿供热现状-14-2.7万利煤矿供热现状-15-2.8上湾煤矿供热现状-16-2.9保德煤矿供热现状-17-2.10乌兰木伦煤矿供热现状-18-2.11榆家梁煤矿供热现状-18-2.12大柳塔煤矿供热现状-19-2.13柳塔煤矿供热现状-20-2.14神东公司各矿用热状况汇总分析-23-第三章神东矿区低温热能回收利用技术分析-23-3.1热泵与锅炉的节能对比分析-24-3.2神东矿区热泵可利用的低温热源选择分析-26-3.3煤矿低温废热资源利用技术工艺分析-31-3.4神东煤炭集团可利用热源分析-33-第四章神东煤炭集团各煤矿废热回收 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 -33-4.1概述-34-4.2石圪台煤矿余热回收方案-38-4.3哈拉沟煤矿余热回收方案-41-4.4补连塔煤矿余热回收方案-43-4.5布尔台煤矿余热回收方案-46-4.6寸草一煤矿余热回收方案-48-4.7寸草二煤矿余热回收方案-50-4.8万利煤矿余热回收方案-53-4.9上湾煤矿余热回收方案-55-4.10保德煤矿余热回收方案-58-4.11乌兰木伦煤矿余热回收方案-60-4.12榆家梁煤矿余热回收方案-63-4.13大柳塔煤矿余热回收方案-66-4.14柳塔煤矿余热回收方案-69-4.15煤矿余热回收方案汇总-71-第五章环境保护-71-5.1设计依据-71-5.2污染物分析-71-5.3污水治理-72-5.4环境效益-73-第六章消防-73-6.1设计依据-73-6.2建筑物及构筑物消防-73-6.3电气设施防火要求-73-6.4消防防水-75-第七章项目管理与实施进度-75-7.1项目管理-75-7.2项目实施进度-76-第八章节能-76-8.1必要性-76-8.2设计原则-76-8.3能源管理-78-8.4节能技术措施综述-79-8.5其他节能措施-79-8.6节能效益分析-82-第九章项目投资效益分析-82-9.1投资估算-83-9.2热泵系统折合成供热量收入-83-9.3热泵运行节能费用-87-第十章结论第一章项目概述1.1项目名称与编制单位项目名称：神华神东煤炭集团煤矿低温废热回收利用热泵工程项目拟建地点：神华神东煤炭集团下属煤矿编制单位：中国机电出口产品投资有限公司1.2编制依据⑴编制本项目可行性研究报告的委托；⑵神东各矿提供的相关资料与基础数据；⑶《中华人民共和国节约能源法》；⑷《中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》；⑸《国务院关于加强节能工作的决定》（国发[2006]28号）；⑹《国务院关于印发“十二五”节能减排综合性工作方案的通知》；⑺《“十二五”十大重点节能工程实施意见》；⑻《国家发展改革委关于印发<节能中长期专项规划>的通知》（发改环资〔2004〕2505号）；⑼《“十二五”资源综合利用指导意见》；⑽《千家企业节能行动实施方案》。1.3项目背景煤矿工业广场地面建筑（办公楼、生产系统、职工宿舍、食堂等）的供暖、井筒防冻及职工浴室洗澡热水需要消耗大量的热能，目前传统做法是通过燃煤锅炉提供热源以满足上述要求。这样，不仅消耗大量煤炭，而且煤炭燃烧时排放大量污染物造成环境污染。与此同时，煤矿生产过程中会产生大量的矿井乏风、矿井排水等资源。矿井通风系统是煤矿安全生产的重要保障，井工开采的煤矿一般采用抽出式通风方式，利用主扇通过回风井将矿井总回风直接排入大气，一般情况下，矿井总回风的温度、湿度一年四季基本保持恒定，其中蕴藏大量的低温热能未得以利用，随着矿井回风直接排入大气；煤矿生产过程中产生的大量矿井水需要从井底水仓不断地排到地面，矿井排水水温一年四季变化不大，一般在13～18℃左右，其中也蕴含大量的低温热能；此外还有洗浴废水、坑口电厂冷却水、空压机排风等也都蕴含着丰富的低温热能。如果对以上这些“废热”进行回收，就可以满足工业广场地面建筑冬季采暖（夏季空调）、井筒防冻或加热职工澡堂卫生热水的需求，从而实现煤矿产煤不燃煤，取消或取代燃煤锅炉，减少对环境的污染。而且煤矿低温废热资源丰富，是很好的可再生能源，只要煤矿正常生产，这种能源就“取之不竭”。煤矿大量低温热能的回收利用主要是通过热泵技术实现。热泵是一种以消耗少量电能为代价，能将大量不能直接利用的低温热能变为有用的高温热能的装置。通常情况下，热泵机组的能效比可达4-6（即输入1kW电能可以得到4-6kW的热能或冷能），相比燃煤锅炉，可实现节能达40%以上。因此，在煤矿应用煤矿低温废热回收热泵供热、空调技术可以替代燃煤锅炉，可以实现供热无污染物排放，系统运行高效、节能、环保，符合国家的政策要求。在国家“节能减排政策”及建设资源节约型、环境友好型社会的大背景下，煤矿低温废热回收热泵供热、空调技术正是基于上述优点，得到了国家政策的大力支持。“矿井乏风和排水热能综合利用技术”入选国家重点节能推广目录（第三批）；国家“十二五”节能减排综合性工作方案也指出要大力发展地热能、太阳能等可再生能源的开发利用；2013年1月，国家能源局、财政部、国土资源部、住建部等联合颁发的《关于促进地热能开发利用指导意见的通知》指出，要结合各地地热资源特点和当地用能需求开展地热能的开发利用，推广热泵技术，鼓励既有燃煤锅炉、中央空调供冷系统改用热泵系统；随后，国家发改委又颁发了关于组织申报2013年低碳技术创新及产业化示范工程项目的通知，指出：要推动重点行业低碳技术创新及产业化，以满足煤炭等重点行业实现低碳排放发展需求为目标，以技术研发及其应用示范为重点，开展重点领域节能减排、清洁生产工艺、控制温室气体排放等相关技术创新，建设低碳技术创新及产业化示范工程，在煤矿开展煤矿乏风源、矿井水水源热泵供暖成套技术创新及产业化示范工程，建成充分利用煤矿排风乏风源、矿井排水水源、井下地温等余热热泵供热、供暖的大型煤矿无燃煤锅炉供热系统，推进高科技改造提升传统产业，实现可持续发展。国家一系列促进节能减排政策的出台有利于国家“十二五”实现节约能源6.7亿吨标准煤、单位国内生产总值能耗降低16%左右、主要污染物排放总量减少8%的远景目标，同时也为煤矿低温废热热泵供热技术推广实施提供了强有力的政策支撑。目前该技术已在冀中能源集团、山西焦煤集团、河南平煤集团、山东能源集团等多家大型煤炭企业推广应用。神东煤炭集团作为神华集团的核心煤炭生产企业，有丰富的矿井回风、矿井排水等低温废热资源。目前神东集团公司拥有19个矿井，整体产能超过2亿吨。调研的13个井工开采矿井，矿井总回风量约232950m3/min，理论可回收的热量约60181kW，相当于114吨锅炉的供热量；矿井总排水量约83234m3/d，理论可回收的热量约46671kW，相当于89吨锅炉的供热量，生活污水量约为11600m3/d，理论可回收的热量约6500kW，相当于13吨锅炉的供热量，节能潜力巨大。在当前神东煤炭集团丰富“四化”模式,创建“本质安全型、质量效益型、科技创新型、资源节约型、和谐发展型”企业的过程中，煤矿低温废热回收热泵供热技术无疑可以作为丰富“四化”模式的一项重要举措，对变革神东目前传统锅炉为主的供热模式，从而达到煤炭企业能源的循环利用和节能减排具有重要的现实意义。1.4项目内容本项目分析采用热泵技术回收神东矿区低温废热资源，用于满足神东各煤矿工业广场的建筑冬季供暖、井筒防冻、洗浴热水等用热需求，从而取消或部分取消燃煤锅炉，实现节能减排的可行性，主要完成如下内容：⑴充分调研神东矿区各煤矿现有低温热源情况，分析现有低温热源供热、制冷能力。⑵针对各个煤矿冬夏季能源需求情况，制定低温热源回收总体方案。⑶计算、论证回收低温热源取代传统锅炉房和分体空调的可行性和经济效益。第二章神东煤炭集团各煤矿供热现状本章对调研的神东集团所属各矿现有供热现状进行整理分析，摸清目前神东各矿供热需求（包括新建建筑供暖、高耗能供热、供热改造等环节），为煤矿废热回收利用热泵技术在各矿的推广实施提供基础数据，实现神东各矿生产、生活供热的节能减排。2.1石圪台煤矿供热现状2.1.1石圪台煤矿现有供热概况⑴石圪台煤矿现有供热概况①现有供暖面积：30万平米，分体空调面积：6万平米。②2013年9月份在据其工业广场约1公里外处新建一污水处理厂（供暖面积还需核实）；另外，在工业广场新建10000㎡的双职工楼，在后期还要建住宅楼与办公楼，共计30000㎡。③洗浴热水用量：共有职工2200人，设有三个澡堂，700个蓬头，洗浴热水共设有三个班，每班最大入浴人数600人，每班洗浴用水300m3/h。④井筒入风量：1号副斜井进风量1336m3/min，2号副斜井进风量1468m3/min，1号副平硐进风量4695m3/min，2号副平硐进风量4976m3/min，主斜井进风量835m3/min，风井场地进风井风量4238m3/min。表2.1石圪台煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 将新增面积（㎡） 工业供暖 82292 4698 办公供暖 36052 5397 生活供暖 44400 居民供暖 32208 22800 商业供暖 572 系统外供暖 29808 洗浴水 共有职工2200人，每班洗浴用水300m3/h 井口防冻 1号副斜井进风量1336m3/min，2号副斜井进风量1468m3/min，1号副平硐进风量4695m3/min，2号副平硐进风量4976m3/min，主斜井进风量835m3/min，风井场地进风井风量4238m3/min2.1.2石圪台煤矿现有供热热源在主工业广场，设有4台15吨燃煤锅炉，2005年投入使用，供井筒防冻、洗煤厂供热等；设有2台20吨煤粉锅炉，2011年12月投入使用，供工业建筑供暖，办公、生活建筑供暖、洗浴。春夏秋三季开1台20吨煤粉锅炉部分运行。在风井场地，设有3台6吨热风炉，2005年投入使用，供给该场地进风井筒防冻。表2.2石圪台煤矿锅炉统计 工业广场 4台15吨燃煤锅炉 井筒防冻、洗煤厂供热 2台20吨煤粉锅炉 工业建筑供暖，办公、生活建筑供暖、洗浴 风井场地 3台6吨热风炉 井筒防冻2.2哈拉沟煤矿供热现状2.2.1哈拉沟煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，哈拉沟煤矿现有供暖面积为126121㎡。其中，工业供暖78501㎡，办公供暖19025㎡，生活供暖15662㎡，住宅供暖2674㎡。现有新建职工宿舍5400㎡。于2013年 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 新建1000㎡的活动中心和7000㎡的职工宿舍楼；②洗浴热水：副井场地洗浴人数为1500人/天，主工业场地洗浴人数为200人/天。即副井场地每班每天500人，主工业场地每班每天67人；③井筒防冻：副井现有两平硐，1#风量为6780m³/min，2#风量为7524m³/min，主热风井1038m³/min，主斜风井1469m³/min；表2.3哈拉沟煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 将新增面积（㎡） 工业供暖 73101.5 5400 办公供暖 19025 1000 生活供暖 15880 7000 居民供暖 2674 洗浴水 副井场地洗浴人数为1500人/天，主工业场地洗浴人数为200人/天。 井口防冻 1#风量为6780m³/min，2#风量为7524m³/min，主热风井1038m³/min，主斜风井1469m³/min；2.2.2哈拉沟煤矿现有热源状况①哈拉沟煤矿副井场地：现有2台10吨煤粉锅炉，1台6吨锅炉，场地内现有建筑的供暖与副井井口加热，使用2台10吨锅炉提供；1台6吨锅炉为矿区提供洗浴用水。本矿副井场地锅炉05年投产，2台10吨锅炉大修为67-70万元，6吨锅炉小修为5-6万元；②哈拉沟煤矿主工业场地：现有2台20吨煤粉锅炉，为洗煤厂的办公楼、食堂洗煤车间等工业厂房提供建筑供暖和该工业场区的洗浴热水；③根据现场调查，风井广场所需供热的建筑，面积不足300㎡;表2.4哈拉沟煤矿锅炉统计 副井场地 2台10吨燃煤锅炉 场地内现有建筑的供暖与副井井口加热 1台6吨煤粉锅炉 矿区提供洗浴用水 风井场地 2台20吨煤粉锅炉 办公楼、食堂、洗煤车间的建筑供暖、洗浴热水2.3补连塔煤矿供热现状2.3.1补连塔煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，补连塔煤矿现有供暖面积为24万㎡，空调面积约为17万㎡。工业广场现有新建建筑为9000㎡，包括2个公寓和1个幼儿园，将于7月份投入使用；污水处理厂正新建质检水站；洗煤厂新增建筑面积12960㎡，包括办公室、主洗车间和食堂；②洗浴热水：工业场地洗浴总人数为1654人/天，每班最大洗浴人数为700人；③井筒防冻：该矿现有7个进风井，其中有5个平硐，呼和乌素竖井进风风量为10565m³/min，输运平硐风量为8191m³/min，2#主井进风1181m³/min，原风井进风2583m³/min，1#主井进风790m³/min，副井进风696m³/min，22#煤主斜井进风2470m³/min；表2.5补连塔煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 119048 12960 办公供暖 20666 生活供暖 28488 居民供暖 68931 商业供暖 3762 系统外供暖 7209 洗浴水 工业场地洗浴总人数为1654人/天，每班最大洗浴人数为700人 井口防冻 呼和乌素竖井进风风量为10565m³/min，运输平硐风量为8191m³/min，2#主井进风1181m³/min，原风井进风2583m³/min，1#主井进风790m³/min，副井进风696m³/min，22#煤主斜井进风2470m³/min；2.3.2补连塔煤矿现有热源状况①补连塔煤矿现有5台20吨蒸汽锅炉，2012年投入使用，为洗煤厂、工业广场、生活区和污水处理厂提供建筑供暖、井口防冻加热和洗浴热水；②根据调查，补连塔煤矿两风井广场内职工总共不超过10人，没有足够的热源消耗；表2.6补连塔煤矿锅炉统计 副井场地 5台20吨蒸汽锅炉 洗煤厂、工业广场、生活区、污水处理厂供暖、井口防冻、洗浴热水；2.4布尔台煤矿供热现状2.4.1布尔台煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，布尔台煤矿现有供暖面积为294274㎡（包括布尔台矿、寸草二矿）。并且在布尔台矿与寸草二矿都有正在修建的公寓楼；中央空调夏季制冷，制冷面积4万㎡（包括4个公寓楼，2个办公室，1个食堂，1个仓库）；②洗浴热水：工业广场洗浴人数为1200人/天，即工业广场每班每天约400人；③井筒防冻：布尔台煤矿现有四个进风井和两个回风井，输运平硐风量为7808m³/min，主斜井风量为3362m³/min，中部输运大巷风量7348m³/min，中部主运大巷风量2127m³/min，孙定霍洛回风井风量4700m³/min，工业广场斜井回风风量8370m³/min；表2.7布尔台煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 129414.2 26700 办公供暖 27007.2 生活供暖 31710.2 洗浴水 工业广场洗浴人数为1200人/天，即工业广场每班每天约400人； 井口防冻 输运平硐风量为7808m³/min，主斜井风量为3362m³/min，中部输运大巷风量7348m³/min，中部主运大巷风量2127m³/min2.4.2布尔台煤矿现有热源状况①布尔台煤矿工业广场：现有4台20吨锅炉，1台10吨锅炉，为布尔台矿提供生活供暖，工业供暖，井口巷道供暖，洗浴热水。春夏秋三季耗煤量为600-700吨/月，冬季值班人数37-38人，夏季值班人数25-26人；②布尔台煤矿孙定霍洛回风井：现有3台8吨热风炉，为布尔台煤矿提供井下热风，冬季每天耗煤15吨；1台5吨锅炉为灌浆站提供热量；表2.8布尔台煤矿锅炉统计 副井场地 4台20吨燃煤锅炉 生活供暖，工业供暖，井口巷道供暖，洗浴热水 1台10吨燃煤锅炉 风井场地 3台8吨热风炉 井口防冻 1台5吨常压锅炉 灌浆站提供热量2.5寸草一煤矿供热现状2.5.1寸草一煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，寸草一煤矿现有供暖面积为6万㎡（包括联建楼、公寓楼等）。②洗浴热水：工业广场洗浴人数为700人/天，洗浴最大人数180人/班，工业广场每天有水量约为200m³；③井筒防冻：寸草一煤矿现有2个进风井和1个回风井，运输平硐风量为4310m³/min，主斜井风量为2379m³/min，煤矿总回风井风量6831m³/min；表2.9寸草一煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 19741.4 办公供暖 10502.9 生活供暖 35034.5 洗浴水 工业广场洗浴人数为700人/天，每天有水量约为200m³ 井口防冻 输运平硐风量为4310m³/min，主斜井风量为2379m³/min2.5.2寸草一煤矿现有热源状况①供暖与洗浴：1台4吨锅炉，2台6吨锅炉，为寸草一矿提供建筑供暖和洗浴热水，冬季耗煤量40吨/天，夏季7吨/天；②井口防冻：现有2台5吨热风炉，为副平硐提供热风，耗煤量为5吨/天；表2.10寸草一煤矿锅炉统计 工业广场 1台4吨燃煤锅炉 洗浴热水 2台6吨燃煤锅炉 建筑采暖 风井场地 2台5吨热风炉 井筒防冻2.6寸草二煤矿供热现状2.6.1寸草二矿现有供热状况①供暖状况：据统计，寸草二矿现有供暖面积为2万㎡；②洗浴热水：工业广场洗浴人数为1000人/天，即工业广场每班每天约330人；③井筒防冻：寸草二矿现有一输运平硐进风量为4572m³/min，主斜井进风量为1768m³/min，主回风井回风量177m³/s；表2.11寸草二煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 7406 办公供暖 7751 生活供暖 7577.25 洗浴水 工业广场洗浴人数为1000人/天，即工业广场每班每天约330人； 井口防冻 输运平硐进风量为4572m³/min，主斜井进风量为1768m³/min2.6.2寸草二矿现有热源状况①寸草二矿工业广场：现有4台20吨煤粉锅炉，为寸草二矿提供生活供暖，洗浴和生活热水。每台耗煤量为1.2-1.3吨/小时；运输平硐加热采用1610kW，风量40000m³/h的热风设备；表2.12寸草二煤矿锅炉统计 工业广场 4台20吨煤粉锅炉 工业供暖、生活供暖、主井防冻、洗浴和生活热水 风井场地 2台1610kW的热风设备 井筒防冻2.7万利煤矿供热现状2.7.1万利煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，万利煤矿现有供暖面积生活区为12万㎡，工业广场8万㎡；②洗浴热水：该煤矿的总人数为2000人，主工业场地洗浴人数为1000人/天，即最大人数每班每天350人；生活区人数为1000人；③井筒防冻：工业场地现有两平硐，1主井进风；表2.13万利煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 80000 生活供暖 120000 洗浴水 主工业场地洗浴人数为1000人/天，生活区人数为1000人 井口防冻 两平硐，1主井进风2.7.2万利煤矿现有热源状况①万利煤矿建筑供暖：工业广场现有2台4吨暖水炉，06年投产，为场地提供建筑供暖。生活区2台15吨煤粉炉为生活区公寓建筑供暖；②万利煤矿洗浴热水：工业场地1台6吨蒸汽锅炉，08年投产，为场地内提供建筑供暖和洗浴热水，春夏秋三季使用燃煤每月3万吨；生活区将要安装1台4吨煤粉炉为生活区提供生活用水和洗浴用水；③万利煤矿井口防冻：4台4吨热风炉，07年投产，为矿矿井平硐和主进风井供暖；表2.14万利煤矿锅炉统计 工业广场 2台4吨燃煤锅炉 建筑供暖 1台6吨燃煤锅炉 建筑供暖和洗浴供水 生活区 2台15吨煤粉炉 生活区公寓建筑供暖 1台4吨燃煤锅炉 生活用水和洗浴用水 4台4吨热风炉 井筒防冻2.8上湾煤矿供热现状2.8.1上湾煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，上湾煤矿现有供暖面积为66万㎡。于7月份将投入使用新的水处理厂；上湾煤矿夏季使用分体式空调（包括办公楼、联建楼、公寓）；②洗浴热水：工业广场洗浴人数为1700-1800人/天，即工业广场每班每天600人；③井筒防冻：工业广场现有一个平硐进风量为7215m³/min，副井风量2215m³/min，主井风量为1560m³/min，南进风井11712m³/min；表2.15上湾煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 328096 办公供暖 80903 生活供暖 22082 居民供暖 157032 商业供暖 24123 系统外供暖 47165 洗浴水 工业广场洗浴人数为1700-1800人/天，即工业广场每班每天600人 井口防冻 平硐进风量为7215m³/min，副井风量2215m³/min，主井风量为1560m³/min，南进风井11712m³/min2.8.2上湾煤矿现有热源状况①上湾煤矿工业场地：该煤矿采用6台热风机为工业广场的进风井进行空气加热，每年总共热量为6.3亿兆瓦。工业广场内新建一浴水换热站（4台换热器，于4、5月份投入使用）为煤矿提供洗浴热水；②上湾煤矿南风井广场：现有3台7吨热风炉，为该风井广场的进风井进行加热；③根据现场调查，北风井广场没有进风井与面积较大的供热建筑；表2.16上湾煤矿锅炉统计 工业广场 6台蒸汽热风机（蒸汽） 井筒防冻 4台换热器（4、5月投用） 提供洗浴热水 南风井场地 3台7吨热风炉 井筒防冻2.9保德煤矿供热现状2.9.1保德煤矿现有供热状况①供暖状况：保德煤矿现有供暖面积为26万㎡。在康景区现有新建联建楼与办公楼；②洗浴热水：保德煤矿可以分为三个区域，孙井区职工人数为2005人，即每班669人，浴室分为来宾、干部、劳务工浴室；枣林区为洗煤厂，每天耗水量为50m³；康井区现洗浴人数为每天100人，后期由于矿井搬迁人数每天可达800人；③井筒防冻：枣林区南进风量为3000m³/min，北进风量为5000m³/min，输运平硐风量为10000m³/min；表2.17保德煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 164042 38803 办公供暖 56317 14168 生活供暖 11420 居民供暖 28600 洗浴水 副井场地洗浴人数为1500人/天，主工业场地洗浴人数为200人/天。 井口防冻 1#风量为6780m³/min，2#风量为7524m³/min，主热风井1038m³/min，主斜风井1469m³/min；2.9.2保德煤矿现有热源状况①保德煤矿孙井区：现有2台10吨热风炉，为输运平硐供热风，1台10吨锅炉和2台4吨锅炉，为该场地的建筑供暖和洗浴热水提供热量，夏季1台4吨锅炉供热水；②保德煤矿枣林区：现有3台20吨煤粉锅炉，为洗煤厂的办公楼、食堂、主进风井、洗煤车间等工业厂房提供建筑供暖和该工业场区的洗浴热水，其中刘家堰现有1台2.5吨常压炉，装车站1台3吨锅炉进行采暖；③保德煤矿康井区：该地区采用市政管网为建筑供暖，采用2台6吨热风炉为井口加热；表2.18保德煤矿锅炉统计 孙井区 1台10吨燃煤锅炉 工业建筑供暖、生活建筑供暖、洗浴 2台4吨燃煤锅炉 2台10吨热风炉 输运平硐供热风 枣林区 3台20吨煤粉锅炉 洗煤厂的办公楼、食堂、主进风井、洗煤车间等工业厂房提供建筑供暖和该工业场区的洗浴热水 1台2.5吨常压炉，装车站1台3吨锅炉 刘家堰风井区建筑采暖 康井区 2台6吨热风炉 井口加热2.10乌兰木伦煤矿供热现状2.10.1乌兰木伦煤矿现有供热状况①供暖状况：据调查统计，乌兰木伦煤矿现有供暖面积为24万㎡。其中现有新建建筑面积8万㎡；表2.19乌兰木伦煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 99409 52859 办公供暖 30459 生活供暖 36290 9686 居民供暖 25175 商业供暖 930 系统外供暖 19700 194002.10.2乌兰木伦煤矿现有热源状况①乌兰木伦煤矿：现有3台6吨锅炉，新增1台15吨锅炉，场地内现有建筑的供暖与职工洗浴用水；表2.20乌兰木伦煤矿锅炉统计 工业广场 3台6吨燃煤锅炉 建筑供暖，职工洗浴 1台15吨煤粉锅炉 2.11榆家梁煤矿供热现状2.11.1榆家梁煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，榆家梁煤矿现有供暖面积洗煤厂水暖：3700㎡，店塔供水厂：700㎡，42煤水暖13600㎡，52煤气暖55700㎡，52煤水暖12000㎡，新建水暖6000㎡。表2.21榆家梁煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 45794 办公供暖 7671 生活供暖 19411 2.11.2榆家梁煤矿现有供热热源目前，榆家梁矿在42煤锅炉房设置2台10吨锅炉，43煤设置2台6吨热风炉，52煤锅炉房设置3台10吨蒸汽锅炉，2台6吨锅炉。表2.14榆家梁煤矿锅炉统计 42煤锅炉房 2台10吨蒸汽锅炉 建筑供暖 52煤锅炉房 3台10吨蒸汽锅炉 生活区公寓建筑供暖 2台6吨蒸汽锅炉 生活用水和洗浴用水 43煤 2台6吨热风炉 井筒防冻2.12大柳塔煤矿供热现状2.12.1大柳塔煤矿现有供热状况①供暖状况：据统计，大柳塔煤矿工业广场现有供暖面积为14万㎡。现有新建联建楼8000㎡；②洗浴热水：大柳塔煤矿总人数为2000人，洗浴人数为1700—1800人，即每班最大为600人；③井筒防冻：该煤矿现有主平硐风量为943m³/min，一号副平硐风量为2267m³/min，二号副平硐风量为2267m³/min，双沟进风井362m³/min（将废弃），52煤副斜井4637m³/min，52煤主斜井1805m³/min，52煤暗斜井2480m³/min，白家渠进风立井3271m³/min；表2.22大柳塔煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 50578 4642 办公供暖 51084 8398 生活供暖 39324 洗浴水 大柳塔煤矿总人数为2000人，洗浴人数为1700—1800人 井口防冻 主平硐风量943m³/min，一号副平硐风量2267m³/min，二号副平硐风量2267m³/min，双沟进风井362m³/min（将废弃），52煤副斜井4637m³/min，52煤主斜井1805m³/min，52煤暗斜井2480m³/min，白家渠进风立井3271m³/min2.12.2大柳塔煤矿现有热源状况①大柳塔煤矿主工业场地：该矿的整个矿区采用换热站的方式从电厂蒸汽中换热用于生活供暖、办公供暖、工业供暖和洗浴用水；②白家渠风井场地：2011年投用3台8吨热风炉为风井场地的进风井供热；表2.23石圪台煤矿锅炉统计 主工业广场 蒸汽换热站 生活供暖、办公供暖、工业供暖和洗浴用水 白家渠风井场地 3台8吨热风炉 井筒防冻2.13柳塔煤矿供热现状2.13.1柳塔煤矿现有供热状况①供暖状况：柳塔煤矿工业广场现有供暖面积为7.1万㎡。拟建1栋职工公寓和1栋职工活动中心，建筑面积10000㎡；②洗浴热水：根据调研资料，柳塔矿共有290个洗浴水龙头，早班最大人水442人，全天不超过2000人，每班供浴水270m³；表2.24大柳塔煤矿需热点统计 现有面积（㎡） 新增面积（㎡） 工业供暖 21204 4080 办公供暖 6279 生活供暖 43594 23820 洗浴水 柳塔煤矿总人数为2000人，洗浴人数为1700—1800人2.13.2柳塔煤矿现有热源状况①柳塔煤矿主工业场地：3台4吨蒸汽锅炉为工业场地提供建筑供暖与洗浴热水；2台8吨热风炉和2台5吨锅炉为副井井筒防冻采暖，采用2台2吨锅炉为主井井筒防冻采暖；②主井生活区：1台2吨热水锅炉为生活区提供建筑采暖；表2.25柳塔煤矿锅炉统计 生活区 1台2吨热水锅炉 主井生活区建筑采暖 工业广场 3台4吨蒸汽锅炉 工业广场建筑采暖和职工洗浴热水 1台5吨 副井筒防冻 2台8吨 2台2吨 主井井筒防冻2.14神东公司各矿用热状况汇总分析2.14.1供热面积汇总根据上边的调研情况，将各个煤矿的采暖面积汇总如下：表2.26各煤矿采暖面积统计表 工业供暖 办公供暖 生活供暖 居民供暖 商业供暖 系统外供暖 石圪台煤矿 82292 36052 44400 32208 572 29808 哈拉沟煤矿 73101.5 19025 15880 2674 补连塔煤矿 119048 20666 28488 68931 3762 7209 万利煤矿 80000 0 120000 布尔台煤矿 129414.2 27007.2 31710.2 寸草一煤矿 19741.4 10502.9 35034.5 寸草二煤矿 7406 7751 7577.25 上湾煤矿 328096 80903 22082 157032 24123 47165 大柳塔煤矿 50578 51084 39324 保德煤矿 164042 56317 11420 28600 乌兰木伦煤矿 99409 30459 36290 25175 930 19700 榆家梁煤矿 45794 7671 19411 柳塔煤矿 21204 6279 43594 合计 1220126.1 353717.1 455210.95 314620 29387 1038822.14.2锅炉状况汇总神华神东煤炭集团的煤矿大多使用燃煤锅炉为建筑供暖与洗浴供水，并且进风井井筒防冻采用热风炉。通过调研了解到，神东矿区拥有各类大小锅炉131座，详细情况如图2.1所示。图2.1神东矿区供热锅炉统计汇总下表将神华神东煤炭集团下属各煤矿锅炉和热风炉情况和能耗进行统计分析：表2.27各煤矿锅炉统计表 项目名称 锅炉状况 用途 热风炉状况 每年燃煤量（吨） 石圪台煤矿 2台20吨煤粉炉（11年） 工业广场 3台6吨热风炉（09年）位于风井场地 42283 4台15吨燃煤锅炉（05年） 工业广场 哈拉沟煤矿 2台20吨煤粉炉（11年） 工业场地 19315.6 2台10吨锅炉 副井场地 1台6吨燃煤锅炉（05年） 副井场地 补连塔煤矿 5台20吨蒸汽锅炉（12年） 洗煤厂 20742 万利煤矿 2台15吨煤粉炉（11年） 风井场地 4台4吨热风炉（07年）位于工业广场 30000 2台4吨锅炉（06年） 工业广场 1台6吨燃煤锅炉（08年） 工业广场 布尔台煤矿 4台20吨（06年） 工业广场 3台8吨热风炉（06年）位于风井场地 57473 1台10吨燃煤锅炉（06年） 工业广场 1台5吨常压炉 风井场地 寸草二煤矿 4台20吨煤粉炉（10年） 工业广场 1台2吨热风炉（10年）位于工业广场 寸草一煤矿 2台6吨锅炉 工业广场 2台5吨热风炉位于工业广场 12971 1台4吨燃煤锅炉 工业广场 上湾煤矿 4台蒸汽换热器（13年） 3台7吨热风炉（09年）位于风井场地 3723.4 大柳塔煤矿 6套换热系统（系统完成先后时间93年、07年、11年） 3台8吨热风炉（11年）位于风井场地 4092 保德煤矿 3台20吨煤粉炉（11年） 枣林区 2台6吨热风炉（05年）位于康井区2台10吨热风炉（08年）位于孙井区 25448 2台4吨锅炉（02年） 孙井区 1台10吨燃煤锅炉（05年） 孙井区 1台3吨锅炉（05年） 刘家堰风井区 1台2.5吨常压炉（06年） 刘家堰风井区 乌兰木伦煤矿 3台6吨锅炉 工业广场 23985 1台15吨锅炉 工业广场 榆家梁煤矿 5台10吨蒸汽锅炉，2台6吨蒸汽锅炉 1台6吨热风炉 25649.8 柳塔煤矿 3台4吨蒸汽锅炉（07年） 工业广场 1台5吨锅炉（07年）1台5吨锅炉（10年）2台8吨锅炉（12年）用于副井防冻 25544 1台2吨热水锅炉（07年） 工业广场 2台2吨锅炉（07年）用于主井防冻 合计 291226.8由上表可以看出，神华神东煤炭集团每年的耗煤量是十分巨大的，每年消耗燃煤291226.8吨，排放CO2757189.7吨，排放SO25824.5吨。由此可见，采用热泵技术回收矿井回风、矿井排水中的低温热能可以有效地节能减排，降低环境污染与温室效应的目的，符合神东创建“四化五型”企业的目标要求。2.14.3各煤矿现供热状况存在的问题⑴由于各煤矿均在增加新建建筑，使得各煤矿现有锅炉不能很好地满足其供暖要求；⑵调研的各个煤矿大多采用热风炉对独立风井处的进风井筒进行井口防冻，热风炉的热效率低，耗煤量大；⑶根据调研各煤矿均有使用蒸汽进行建筑供暖和井口防冻，这就可能造成冷凝水无法回流，损失大量的热量；⑷煤矿的洗浴热水使用锅炉进行加热，因此春夏秋三季锅炉不能停止运行，锅炉燃煤量大，造成能源的浪费，同时锅炉维修运行费用高。第三章神东矿区低温热能回收利用技术分析本章将对热泵与锅炉相比的节能性进行分析，并结合神东矿区的自然地质条件，进行热泵可利用的低温热源的优化选择，确定神东矿区热泵低温热源的优先利用顺序，实现热泵系统最优化模式运行。3.1热泵与锅炉的节能对比分析神华神东煤炭集团下属的各个矿位于鄂尔多斯及其附近地区，对解决矿区建筑供暖与职工洗浴热水的问题，目前传统做法是传统锅炉方式进行冬季建筑采暖与职工洗浴热水等用热需求，下面将热泵供热与锅炉供热的优劣进行比较：表3.1供热装置选择 优点 缺点 热泵技术 高能节效，运行费用低，系统稳定，智能化程度高，节能在30%以上；节能环保，绿色无污染；方便舒适，一机三用；结构简单，维修方便；模块安装，便于添加设备；噪音小， 系统较大时，初投资较大； 锅炉 不受地区限制， 能效低，耗能严重，是热泵系统的2倍；污染严重，不环保；维修费用高；运行费用高目前考查热泵机组的节能性一般是通过能效比表示，其定义为名义制热量（制冷量）与运行功率之比，反映出消耗单位功率产生的制热量（制冷量）的大小。在与锅炉对比过程中，为了更直观地进行对比，在热泵理论中引入一次能源利用率PER，用于不同类型的热泵之间比较能量利用水平的高低，其表达式为：PER=COP×η0=Qh/(W/η0）式中：η0——为获得热泵动力时的能量利用效率，%；对于电动热泵而言，以电能为动力，η0即为发电效率。显然，PER表达了热泵供出能量Qh与在发电厂发电W所消耗的能量W/η0之间的比值。这样PER就具有与锅炉、加热炉等加热设备效率相同的含义，同样是供热，将锅炉效率与热泵PER相比，可以明确看出应用热泵的节能率较大。例如，将一台效率为70％的锅炉与COP为4的热泵相比，发电效率按目前的平均水平取30％，则热泵的PER为1.2。实际的节能率为（1-0.7/1.2）=41.7%。可以看出，热泵技术相比锅炉供热可实现节能40%左右，同时热泵供热不消耗燃煤，不会造成环境污染，是替代锅炉供热的一种新型节能环保技术。热泵根据压缩机的不同和应用主要分为螺杆式热泵机组涡旋式热泵机组，以下为两种机组的比较：表3.2螺杆机与涡旋机组的比较 涡旋压缩机 螺杆压缩机 (1)由于压缩机机械部件少，涡旋转子。(2)受力均匀，所以噪音低。(3)制冷、制热效率较高。(4)压缩机全封闭，免维护，寿命较长。(5)一台机组采用多台压缩机并联，能量调节相对较容易，有2个制冷剂回路，一个回路出现故障，另一个回路仍正常工作，可互为备用。 (1)单个压缩机能量大。(2)由于压缩机机械结构的原因，噪音大。(3)制冷、制热效率低。(4)机组采用润滑油冷却，需要定期更换润滑油，维护费用较高。(5)机组能量调节较困难。综合以上两种机组的特点及比较，因此本项目选择涡旋热泵机组为提取煤矿低温热源的装置。3.2神东矿区热泵可利用的低温热源选择分析热泵供热节能主要因为回收了大量废热源中的低温热能。因此，热泵技术能否成功应用取决于项目所在地是否有良好的低温热源。根据热泵系统采用不同的低温热源形式可以将热泵分为主要的三大类，空气源热泵、水源热泵、地源热泵等，根据不同的热源分析比较，得出最适合神东集团各煤矿使用的热泵方式。下面为空气源、水源、地源热泵机组的比较表3.3各种低温热源热泵的比较 空气源热泵 水源热泵 地源热泵 性能指数COP 3.3-3.8 4.88-5.25 4.00-5.00 结构 模块化，无需备用 模块化，无需备用 需备用机组， 机房 不需机房设施，但占地面积大， 需要机房 需要机房 使用条件 使用温度范围-7℃-40℃。在-8℃以下时需增加电加热，适合中南部地区使用，空气源热分散，制热慢，易出现结霜 在有水源，或者认为创造的恒温水源，并且对水源水质有要求 任何地方，但室外埋管系统，工程量大， 运行单平米费用 夏季：0.23元/天冬季：0.53元/天 夏季：0.09元/天冬季：0.12元/天 夏季：0.12元/天冬季：0.15元/天根据上面的比较表可知，空气源热泵的适用温度为-7℃到40℃之间，超过这一温度范围热泵在冬季时需要增加电加热器，然而鄂尔多斯属于严寒地区，当地的冬季最低温度为-30℃，因此在该地区使用空气源热泵时，冬季热效率低，因此，空气源热泵在神东地区不建议冬季使用；由于神东集团下属煤矿位于山区，采用地源热泵需要打井埋管增加了其初投资费用，另外神东矿区夏季空调负荷相对较小，冬天供暖负荷较大，若采用地埋管地源热泵系统可能会造成冬夏负荷不平衡而影响地埋管热泵系统的运行。因此综合考虑选用水源热泵机组。根据对神东煤炭集团下属的各个煤矿的实地调研，下表为对各低温热源有缺点的比较：表3.4热源提取顺序比较 优点 缺点 矿井回风 该地区煤矿排风量大，温度全年基本稳定，回收受环境影响小；可以降低主扇噪音和回风中的粉尘；使用热泵技术回收热能能效比4-5； 受该矿的排风位置影响； 矿井排水 矿区矿井排水量大，且温度全年基本稳定，热能回收不受环境影响；热泵利用后不污染水源；使用热泵技术回收热能能效比4-5； 受该矿的排水位置影响； 生活污水 水温度较高；排水量比较稳定，但水量较小；使用热泵技术回收热能能效比4-5； 受生活水量影响； 太阳能 鄂尔多斯地区太阳能资源充足，太阳能年辐射量5852-6680MJ/m2·年；集热效率达60%-80%，系统多用于热水； 受环境影响大，白天能量大，黑夜与阴天能量小；占地面积大，且周围不能有高大建筑物遮挡；系统相对复杂；该地区风沙大，对系统造成影响 地埋管 设备相对较少，系统简单； 投资费用高；用热不稳定，易造成低温下降；该地区多为沙漠与岩石，打井困难；根据调研，神东煤炭集团下属各矿的矿井总排水量约83234m3/d，理论可回收的热量约46671kW，相当于89吨锅炉的供热量，生活污水量约为11600m3/d，理论可回收的热量约6500kW，相当于13吨锅炉的供热量。这部分能量均可以回收用于为冬季建筑采暖和全年的洗浴热水提供热能。同时节约大量燃煤，并且可以春秋夏三季洗浴热水锅炉的使用；根据调研，神东集团煤矿的矿井总回风量约232950m3/min，理论可回收的热量约60181kW，相当于114吨锅炉的供热量，可提取这部分热能为该矿区的建筑采暖和井口防冻提供热源；根据调研，鄂尔多斯地区位于内蒙古自治区西南部，地处鄂尔多斯高原腹地。地理坐标为北纬37°35′24″-40°51′40〞，东经106°42′40〞-111°27′20〞。由于神东集团各矿均在鄂尔多斯附近地区，其太阳能年辐射量5852-6680MJ/m2·年，即0.188-0.215kW/㎡，只用太阳能供热产生现有矿井排水回收46671kW的热量需要的太阳能集热板的面积为：422089㎡-482708㎡，因此，建议太阳能配合其他热源使用，减少系统投资。综合上表和神东矿区低温热源的实际使用条件，给出热泵低温热源应用的先后顺序为：矿井排水、矿井回风、生活污水、太阳能、地埋管、空气源。3.3煤矿低温废热资源利用技术工艺分析煤矿废热资源丰富，可回收的废热资源主要有矿井排水，坑口电厂冷却水，矿井回风，洗浴废水，矿井降温冷凝热，井筒冻结法施工时的冻结孔等，如图3.1所示。图3.1煤矿废热资源回收示意图3.1.1矿井排水矿井水是矿井开采过程中产生的地下涌水，为了保障矿井生产和安全，矿山企业投入大量人力、物力将矿井水排出地面。矿井水在开采过程中会受到粉尘和岩尘的污染，是煤矿及其它矿山具有行业特点的废水，这部分废水经处理后，可作为生产、生活和生态用水。据统计，目前全国煤矿矿井每年涌水量在42亿立方米左右，利用率为26%左右。对矿井水进行处理并加以利用，不但可防止水资源流失，避免对水环境造成污染，而且对于缓解矿区供水不足、改善矿区生态环境、最大限度地满足生产和生活用水需求具有重要意义。矿井涌水量与矿山所处的地理位置、气候、地质构造、开采深度和开采方法等因素有关。就地区而言，一般规律是东、南部地区涌水量大，西、北部地区涌水量小。多年的实测数据表明，矿井水在开采过程中排放量相对稳定，作为水资源其水量是有保证的。矿井水水质状况随矿山开采的品种、类型、方式以及矿山所处的区域和地质构造等的不同有较大的差异。按水质分，矿井水主要可分为五类：洁净矿井水、含悬浮物矿井水、高矿化度矿井水、酸性矿井水和特殊污染型矿井水。矿井水只要经过相应的工艺处理，都可达到生活饮用水和工业用水的标准，但水温发生变化，基本接近大气环境温度，可提取的废热资源量大打折扣。本课题研究的在提取矿井排水废热资源时原理为（如图3.2所示）。矿井水排出地面后进入矿井水水池，由于矿井排水不是每天24小时内连续排放，所以矿井水水池起到了缓冲和调节流量的作用；从矿井水水池中取水经过旋流除砂器滤掉较大粒径的颗粒，再经过全自动过滤器去除细颗粒粉尘，进入热泵机组直接提取热量，提取热量后的矿井水再送至水处理厂进行处理或其它用途。图3.2矿井水余热利用原理图3.1.2矿井回风⑴矿井回风废热分析矿井通风的主要任务是供给井下足够的新鲜空气，满足人员对氧气的需要；冲淡井下有毒有害气体和粉尘，保证安全生产；调节井下气候，创造良好的工作环境。新鲜风流沿着巷道与围岩，井下涌水等进行热交换，稀释有害气体后变成乏风经回风井排出，由于井下风流温度基本不受大气温度及季节变换的影响，所以风井回风流温度基本维持不变。同时由于冬季回风温度较大气温度高，是良好的废热资源；夏季回风温度较大气温度低，又是良好的冷源。因此实现煤矿回风热能的回收利用对企业的节能减排具有重要的意义。本项目采用两种矿井回风利用方式，一种为以喷淋的方式进行换热，另一种方式为直接蒸发式的间接换热。两种方式均是从矿井回风中换取热量，通过循环介质将热量带到机组，进行取热。⑵喷淋式矿井回风热能利用工艺流程图3.3喷淋式换热工艺流程在矿井回风源热泵系统中，如图3.3所示，矿井回风热交换器实现将矿井回风中所蕴含的大量热能通过喷淋换热方式转移到循环水里面，循环水作为热泵系统的低温热源，经过热泵系统提取热量后，循环水温度有所降低（一般5℃），再重新送入矿井回风热交换器进行热交换，循环往复，实现矿井回风废热的综合利用。⑶直膨式矿井回风热能利用工艺流程图3.4直膨式换热工艺流程图在矿井回风源热泵系统中，如图3.4所示，矿井回风热交换器实现将矿井回风中所蕴含的大量热能通过直接膨胀式的化热方式，即通过回风与换热器直接换热的方式。3.1.3太阳能太阳能作为可再生能源，取之不尽，用之不竭。神化神东煤炭集团下属煤矿主要位于鄂尔多斯地区，该地区太阳能资源丰富，把太阳能作为热泵的热源，可以实现热泵供暖、洗浴热水等满足用户需要。将太阳能作为热泵热源的热泵系统称为太阳能热泵系统。太阳能热泵系统由集热器、热泵、蓄热器等组成,该系统是利用集热器进行太阳能低温集热(10~20℃),然后通过热泵,将此低温热提升到供暖供热水所需要的温度(30~50℃)。要求供应60℃以上的热水时,可增设电热水器或煤气锅炉进行补充加热。其工作原理如图3.5所示。图3.5太阳能热泵工作原理太阳能热泵把热泵技术和太阳能热利用技术有机的结合起来，一方面可以有效降低集热器的板面温度,提高集热器效率。研究表明，在非寒冷地区,既使使用普通平板型集热器,集热器效率也高达60%~80%;另一方面在太阳辐射条件良好的情况下，太阳能热泵加热系统可以获得比空气源热泵更高的蒸发温度,从而提高热泵系统的性能(COP达到4以上)。如果与夏季制冷结合应用于空调，其优点更为突出。太阳能热泵系统可以适用于冬季温度较低的地区,并且通过辅助热源提高系统蒸发温度，可以防止蒸发器表面结霜，也间接的改善了压缩机的工作环境。根据2002年12月在北京某建筑的测试情况,在最低环境气温-16℃时，机组仍能正常的运行，COP可达1.8，在-10℃以上的环境温度中，太阳能热泵系统的运行效率可比普通风冷热泵提高30%以上。根据以上原理，研发出一种太阳能与热泵的耦合技术，使太阳能热泵在低日照条件下依然能正常运行。原理图如下：图3.6太阳能—热泵耦合技术原理图3.4神华神东煤炭集团可利用热源分析本项目前期对神化神东煤炭集团下属的各个煤矿进行调研，在各个矿上搜集资料，并进行整理，将各个煤矿的低温废热资源进行整理汇总。下面为神华神东煤炭集团各个矿的低温废热资源统计表：表3.5各煤矿低温废热资源统计表 项目名称 矿井排风量（m³/min） 矿井排风（kW） 矿井排水量（m³/d） 矿井水（kW） 生活污水量（m³/d） 生活污水（kW） 石圪台煤矿 15000 3875 （新建）23000 12892 0 （现有）6000 3364 哈拉沟煤矿 17500 4510 2000 1116 500 282 补连塔煤矿 （南风井）10582 2728 7000 2175 1700 523 （北风井）12004 3100 万利煤矿 15036 3884 0 500 282 布尔台煤矿 （工业广场）8374 2940 17000 9527 0 （孙定霍洛）12619 3255 寸草一煤矿 6831 2175 0 400 228 寸草二煤矿 10620 3406 0 0 上湾煤矿 14343 8487 （前期）5000 2799（前期） 0 9915 5859 （后期）12000 6728（后期） 大柳塔煤矿 （白家渠）12291 6090 0 6300 4827 （双沟）8292 4120 保德煤矿 （电厂）10000 2599 5500 2840 360 201 （刘家堰）16000 4123 乌兰木伦煤矿 12600 3348 1500 847 800 444 榆家梁煤矿 （52煤矿）9615 2480 3000 1682 400 228 （42煤矿）8720 2247 （42煤矿）6884 1767 柳塔 11217 9295 1234 558 640 428 合计 80288 5927 7443由上表可见，矿井回风和矿井排水中蕴含着大量的热能，并且由于井下全年的温度变化不大，使得矿井回风与矿井排水中所蕴含的热量变化也不是很大，这就为热泵的使用提供了相对稳定的热源，可以通过热泵技术从矿井回风和矿井排水中提取热量为煤矿的办公供暖、工业供暖、洗浴供暖及提供洗浴用水。第四章神华神东煤炭集团各煤矿废热回收方案本章将结合神东集团公司所属各矿可回收废热情况和各矿目前新增供热需求或高能耗供热环节，提出符合各矿实际需求的废热回收利用优化设计方案，实现各矿低温废热的有效利用，促进企业生产、生活供热的节能减排。4.1概述根据神东公司各个煤矿的不同情况（不同的热源分布情况和不同的需热情况）采用不同的设计方案，有选择性的为煤矿提供建筑采暖、井口防冻或洗浴热水等需求。4.1.1设计依据本工程根据建设方提供的相关资料，并依据现行有关国家颁发的有关规范、标准进行设计，具体为：⑴《高温热泵系统工程技术规范》GB50366-2005⑵《采暖通风与空气调节设计规范》GB50019-2003⑶《煤炭工业采暖通风及供热设计规范》MT/T5013-96⑷《煤炭工业矿井设计规范》GB50215-2005⑸《建筑给水排水设计规范》GB50015-2003⑹《全国民用建筑工程设计技术措施暖通空调•动力》⑺《全国民用建筑工程设计技术措施给水排水》⑻《通风与空调工程施工质量验收规范》GB50243-20024.1.2设计参数⑴室外设计参数及标准冬季室外参数大气压力P=90.2kpa采暖计算温度T=-16℃通风计算温度T=-19℃极端最低温度平均值-28.1℃冬季室外平均风速v=1.8m/s夏季室外参数大气压力P=88.9kpa夏季通风室外计算温度T=28℃夏季空调计算温度T=31.6℃夏季室外风速v=2.5m/s采暖天数：180d最大冻土深度：148cm⑵室内设计参数：表4.1室内设计参数 房间名称 夏季 冬季 新风标准m3/h.人 排风次/h 噪声标准dB(A) 温度℃ 相对湿度% 温度℃ 相对湿度% 办公室 24-26 50-60 20-22 >40 40 会议室 25-27 50-60 20-22 >40 40 洗浴热水 >42 ⑶洗浴热水参数：根据公共浴室给水排水设计规程CESC108:2000，3.2.1规定公共浴室各种沐浴用水水温应按表4.2确定。表4.2公共浴室沐浴用水水温4.2石圪台煤矿余热回收方案4.2.1方案设计思路①在新建污水处理厂的矿井排水中提取热量为矿井水处理厂的新建建筑提供建筑采暖；②从主工业广场的污水处理厂中提取热量，春夏秋三季为矿区的洗浴热水提供热量，冬季为新增建筑提供建筑供暖；③从风井场地的矿井回风中提取热量为该风井场地的进风井提供井口防冻的热量；4.2.2可利用低温热源分析①新建矿井污水处理厂处理矿井污水在距石圪台煤矿主工业场地将新建矿井污水处理厂，设计处理矿井排水量为23000m3/d，根据现污水处理后温度为18℃-19℃，则热能提取矿井污水处理后水量按958m3/h计算，处理后的温度按15℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为12892kW，相当于24.6吨锅炉的供热量。②主工业场地处理矿井污水根据现场调研，工业场地污水处理厂平均每天的排水量为6000m³/d，即250m³/h，污水处理温度为18℃-20℃，本设计采用15℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为3364kW，相当于6.4吨锅炉的供热量。③风井场地矿井回风矿井回风温度基本不受室外气温影响并且全年相对恒定，石圪台煤矿矿井总回风风量15000m3/min，即250m3/s，根据实测，石圪台煤矿冬季的回风温度为13℃-15℃，湿度为85%-90%，本设计回风温按13℃，相对湿度85%计算，热泵机组平均能效比为4.5，热泵机组可供热量为3875kW，相当于7.4吨锅炉供热量。④石圪台可利用低温热源汇总表4.3石圪台可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 新建污水处理厂处理矿井污水 23000m3/d 12892 137000 24.6 可利用 2 主工业场地处理矿井污水 6000m3/d 3364 35000 6.4 可利用 3 风井场地矿井回风 15000m3/min 3875 40000 7.4 可利用 合计 20474 212000 38.4 4.2.3用热需求分析目前石圪台生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合石圪台实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①新建污水处理厂在距煤矿工业广场之间相距1公里处新建矿井污水处理厂，污水处理厂建筑采暖面积4698m2，建筑单位面积热指标取85W/m2，则新建污水处理厂耗热负荷399kW。②工业广场根据矿方提供的资料，煤矿工业广场将要新建10000m2的双职工楼，在后期还要建住宅楼与办公楼，共计30000m2；根据调研资料，该矿为三班制，每班600人，该矿内有3个澡堂，共计约700个淋浴喷头，每班用水量为300m³。若按5小时加热洗浴水则需要的热量为2443kW。表4.4工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 新增建筑采暖 30000m2（热指标：85W/m2） 2550 2 洗浴热水 用水量300m2/班 2443 合计 4993目前，石圪台春夏秋三季职工洗浴热水热源为20吨锅炉进行供热。根据上边计算可知，污水处理站可为煤矿主工业场地提供春、夏、秋三季的洗澡热水和新建30000m2建筑的冬季采暖，为煤矿提供洗浴热水时，可以免除该矿春、夏、秋三季的20吨燃煤锅炉的使用。③风井场地根据调研，风井场地有一进风井，设计进风量为4283m³/min，即72m³/s，当地的极端温度为-28.1℃，根据井口防冻设计规范规定，进风井进风温度不得低于2℃，则冬季井口防冻所需要的热量为3030kW。④石圪台用热需求分析表4.4石圪台用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 新建污水处理厂4698m2建筑供暖 399 新建污水厂处理矿井污水 12892 130000 2 主工业广场每班300m3洗浴热水及新建30000m2建筑供暖 2443、2550 主工业场地处理矿井污水 3364 3 风井场地4283m³/min进风井筒防冻 3030 风井场地矿井回风 3875 4.2.4主要设备配置①新建污水处理厂新建污水处理厂的水量足够大，先配置2台HE300型热泵机组解决新建污水处理厂建筑采暖，确保该场地实现无锅炉供热;剩余低温废热可根据后续负荷需要进行配置；②工业广场采用4台HE700B的高温涡旋机组春夏秋三季为工业广场的洗浴热水提供热源，避免春夏秋三季开启大锅炉。冬季可为新建30000m2建筑提供采暖。③风井场地风井场地可以回收矿井回风中的总热量为该风井场地内的进风井提供井口防冻负荷，取消该场地内热风炉（3台6吨热风炉，其中两用一备）的使用，从而达到节能减排的目的。采用6台HE600的低温涡旋热泵机组为井口加热器提供热源。4.2.5机房布置①新建污水处理厂热泵机房尺寸为：12m(长)×11m（宽）×5m（净高）；②主工业场地热泵机房尺寸为：20m(长)×14m（宽）×5m（净高）；③风井场地热泵机房尺寸为：23m(长)×15m（宽）×5m（净高）。4.2.6配电设计①新建污水处理厂热泵机房装机容量为：146kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为200KVA的干式变压器。②主工业场地热泵热泵机房装机容量为：706kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1000KVA的干式变压器。③风井场地热泵热泵机房装机容量为：1179kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1600KVA的干式变压器。4.3哈拉沟煤矿余热回收方案4.3.1方案设计思路①副风井广场：生活污水中提取的热量可以结合太阳能与热泵的耦合技术为职工洗浴供水和新增建筑供暖提供热量；②主工业广场：在矿井排水中提取的热量可以为工业广场的办公楼、食堂、单身宿舍和洗浴热水提供热量；③矿井回风：距工业广场3公里外有一回风井，由于回风井距工业场地太远，不适合用于为工业广场提供热量，同时在风井广场的供热建筑不足300㎡，由此可见，矿井总回风的热源不能利用。4.3.2可利用低温热源分析①副风井场地的生活污水处理根据现场调研，哈拉沟煤矿副风井场生活污水处理水量为500—600m³/d，处理水的排水温度为20℃左右，本设计使用污水量为500m³/d，即21m³/h，排水温度按15℃计算，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从生活污水中提取废热可提供热量为282kW。②工业场地污水处理根据现场调研，工业场地污水处理厂平均每天的排水量为2000m³/d左右，即83m³/h，污水处理温度为15℃，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为1116kW。③矿井回风矿井回风温度基本不受室外气温影响并且全年相对恒定，哈拉沟煤矿矿井总回风风量为17500m3/min，即291m3/s，根据近期测试报告可知，矿井回风的平均温度为13℃，平均相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为4510kW。④哈拉沟可利用低温热源汇总表4.5哈拉沟可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 副井场地处理生活污水 500m3/d 282 3000 0.5 可使用 2 工业广场处理矿井污水 2000m³/d 1116 10000 2.1 可使用 3 风井场地矿井回风 17500m3/min 4510 45000 8.6 场地内无建筑 合计 5908 58000 11.2 4.3.3用热需求分析目前哈拉沟生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合哈拉沟实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①副井场地根据矿方提供的资料，该矿区已新建5400㎡的建筑，并且将新建8000㎡的建筑，按建筑单位面积热指标85W/m2计算，冬季采暖需要的热量为1139kW；同时，副井场地洗浴人数为1500人/天，即副井场地每班每天500人，按五小时加热，需要的热量为1711kW。②工业广场根据矿方提供的资料，煤矿工业广场现有新建建筑洗煤厂办公室1015㎡、主井食堂225㎡、洗煤厂宿舍218㎡、煤质处办公楼750㎡，共计2208㎡；根据调研资料，主工业场地每班每天67人，按5小时加热，所需要的热量为231kW。表4.6工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 办公建筑采暖 2208m2（热指标：85W/m2） 188 2 洗浴热水 用水量23m3/班 231 合计 419目前，哈拉沟工业广场春夏秋三季职工洗浴热水热源为20吨锅炉。根据上边计算可知，矿井污水处理站可为煤矿主工业场地提供春、夏、秋三季的洗澡热水和新建2208m2建筑的采暖，在为煤矿提供洗浴热水时，可以免除该矿春、夏、秋三季的20吨燃煤锅炉的使用。③哈拉沟用热需求分析表4.7哈拉沟用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 副井场地 副井场地生活污水 282 3000 2 工业广场2208m2建筑供暖 188 主工业场地处理矿井污水 1116 7000 3 主工业广场每班23m3洗浴热水 231 4.3.4主要设备配置①副井场地情况预期供暖根据计算，该场地内从污水处理厂中提取的热源可以作为备用热源为3000㎡的建筑供暖，采用2台HE160型低温涡旋机组为该场地的建筑提供冬季供暖；②工业广场根据洗浴热水负荷，需配置1台HE300B型高温热泵机组解决该矿区职工的洗浴热水，采用1台HE240型低温涡旋机组为工业广场的建筑提供冬季供暖。满足该广场现阶段用热需求后，剩余热量可以作为建筑供暖使用，采用2台HE350型低温涡旋机组。4.3.5机房布置①副井场地热泵机房尺寸为：14m(长)×13m（宽）×5m（净高）；②工业广场热泵机房尺寸为：20m(长)×11m（宽）×5m（净高）；4.3.6配电设计①副井场地热泵机房装机容量为：75kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为100KVA的干式变压器。②工业广场热泵机房装机容量为：136kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为200KVA的干式变压器。4.4补连塔煤矿余热回收方案4.4.1方案设计思路①由于洗煤厂、工业广场、生活区均由新建的锅炉房提供建筑供暖与洗浴热水，而且污水处理厂与风井区距生活区比较远，没有合适的热源为新建的9000㎡的新建建筑供暖；②污水处理厂：在矿井排水中提取的热量可以为污水处理厂的新建建筑（质检水站）供暖；③矿井回风：最近风井距工业广场7公里，不适合用于为工业广场提供热量，同时在风井广场的供热建筑很小，由此可见，矿井总回风的热源不能利用。4.4.2可利用低温热源分析①污水处理厂处理矿井污水根据现场调研，补连塔煤矿矿井污水处理水量为7000—13500m³/d，处理水的排水温度为8℃左右，本设计使用污水量为7000m³/d，即291m³/h，排水温度按8℃计算，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为2175kW。②污水处理厂处理生活污水根据现场调研，污水处理厂的生活污水排水量为1700—2000m³/d左右，污水处理温度为7—8℃，本设计处理污水排水量为1700m³/d，即70m³/h，排水温度按7℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为523kW。③矿井回风补连塔煤矿矿井总回风风量为22586m3/min，其中，南风井回风风量为10582m3/min（即176m3/s），新建北风井回风风量为12004m3/min（即200m3/s），冬季矿井回风温度为13℃，平均相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从南风井中提取废热可提供热量为2728kW；从北风井中提取废热可提供热量为3100kW。④补连塔可利用低温热源汇总表4.8补连塔可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 污水处理厂处理矿井污水 7000m3/d 2175 23000 4.1 可利用 2 污水处理厂处理生活污水 1700m³/d 523 5000 1.0 可利用 3 风井场地南回风井 10582m3/min 2728 25000 5.2 场地内无建筑 4 风井场地新建北回风井 12004m3/min 3100 30000 5.9 场地内无建筑 合计 8526 83000 16.2 4.4.3用热需求分析目前补连塔生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合补连塔实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①污水处理厂根据上边热源分析计算可知，从矿井污水处理站可以提取的热量为2175kW，根据单位建筑面积热指标（85W/㎡）计算新增建筑的需热量，由此可知，利用热泵技术从矿井水处理站获取的热量可以为20000㎡的建筑供暖。表4.9污水处理厂新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 新增建筑采暖 20000m2（热指标：85W/m2） 1700 合计 1700根据上边计算可知，矿井污水处理站可为污水处理站的20000m2的建筑提供冬季采暖。②补连塔用热需求分析表4.10补连塔用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 污水处理厂 污水处理厂生活污水 523 5000 2 污水处理厂新建20000㎡ 1700 污水处理厂矿井污水 2175 4.4.4主要设备配置①污水处理厂根据采暖负荷需配置2台HE960型低温热泵机组提取矿井污水解决污水处理厂建筑采暖；满足现阶段需求后，还可在生活污水中提取热量作为建筑采暖的热量，配置1台HE480型低温热泵机组提取生活污水解决污水处理厂建筑采暖4.4.5机房布置污水处理厂热泵机房尺寸为：20m(长)×11m（宽）×5m（净高）；4.4.6配电设计污水处理厂热泵机房装机容量为：563kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为800KVA的干式变压器。4.5布尔台煤矿余热回收方案4.5.1方案设计思路①在矿井排水和矿井排风中提取热量，为工业广场的联建楼、新建宿舍和洗浴热水提供热量。4.5.2可利用低温热源分析①工业广场矿井排水处理站根据现场调研，布尔台煤矿工业广场矿井水处理站的水源来自布尔台、寸草一矿、寸草二矿和柳塔矿，其处理水量为17000—18000m³/d，排水温度为13℃；，本设计使用污水量为17000m³/d，即708m³/h，排水温度按15℃计算，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井排水中提取废热可提供热量为9527kW。②工业场地矿井回风根据现场调研，布尔台矿工业广场矿井总回风风量为8370m3/min，即139m3/s，冬季回风温度按15℃，平均相对湿度为90%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为2940kW。③孙定霍洛风井广场根据测量，布尔台煤矿孙定霍洛回风井风量12619m³/min，回风温度为15.5℃，平均相对湿度为100%，本设计冬季按13℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为3255kW。④布尔台可利用低温热源汇总表4.11布尔台可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 工业场地污水处理厂处理矿井污水 17000m3/d 9527 100000 18.1 可利用 2 主工业场地矿井回风 8370m³/d 2940 30000 5.6 可利用 3 孙定霍洛风井广场矿井回风 12619m3/min 3255 34000 6.2 场地内无建筑 合计 15722 164000 29.9 4.5.3用热需求分析目前布尔台生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合布尔台实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①工业广场矿井污水处理厂根据调研情况，工业广场新增27600㎡的建筑采暖，建筑单位面积热指标取85W/m2，则工业广场新建建筑供暖热负荷2346kW。同时，工业广场洗浴人数为1200人/天，即工业广场每班每天约400人。因此，按四小时加热洗浴热水需要的热负荷为1384kW。②工业广场矿井回风根据矿井回风可以提供的热量与建筑单位面积热指标85W/m2可以得出，矿井回风可以为3万㎡的建筑供暖。矿井回风热量可以根据以后煤矿需求，提取其中的热量，为建筑供暖。表4.12工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 新增建筑采暖 27600m2（热指标：85W/m2） 2346 2 洗浴热水 用水量136m3/班 1384 合计 3730目前，布尔台春夏秋三季职工洗浴热水热源为10吨锅炉。根据上边计算可知，矿井污水处理站可为煤矿主工业场地提供春、夏、秋三季的洗澡热水和新建27600m2建筑的冬季采暖。在为煤矿提供洗浴热水时，可以免除该矿春、夏、秋三季的10吨燃煤锅炉的使用。③布尔台用热需求分析表4.13布尔台用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 工业广场27600m2建筑供暖 2346 工业广场污水厂处理矿井污水 9527 55000 2 主工业广场每班136m3洗浴热水 1384 主工业场地处理矿井污水 3 工业广场矿井回风 矿井回风 2940 300004.5.4主要设备配置①工业广场采用3台HE960型低温涡旋机组为工业广场的新建建筑提供冬季供暖；采用3台HE600B高温涡旋热泵机组为工业广场的职工洗浴热水提供热源；满足现阶段用热需求，还可在增加5台HE1200型低温涡旋机组为工业广场55000㎡的建筑提供冬季供暖，为其建筑采暖提供备用热源；②工业广场矿井回风预期供暖根据调研，现阶段该风井场地无急需供热用户，采用3台HE960型低温涡旋机组产生的热量可以作为备用热源为30000㎡建筑提供冬季供暖，可以减小锅炉房的扩建或供热量。4.5.5机房布置①工业广场工业广场内矿井排水热泵机房尺寸为：30m(长)×22m（宽）×5m（净高）；②工业广场矿井回风工业广场内矿井回风热泵机房尺寸为：20m(长)×11m（宽）×5m（净高）4.5.6配电设计①工业广场矿井排水热泵机房装机容量为：2558kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为4000KVA的干式变压器。②工业广场矿井排风热泵机房装机容量为：675kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为1000KVA的干式变压器。4.6寸草一煤矿余热回收方案4.6.1方案设计思路①从矿井排风中提取热量，为工业广场的联建楼、新建宿舍和洗浴热水提供热量；4.6.2可利用低温热源分析①工业广场生活污水处理站根据现场调研，寸草一煤矿工业广场生活污水处理站的处理水量为400m³/d，排水温度为15℃；，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从生活污水中提取废热可提供热量为228kW。⑵工业场地矿井回风根据现场调研，寸草一矿工业广场矿井总回风风量为6831m3/min，即113m3/s，冬季回风温度按13℃计算，平均相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为2175kW。③寸草一可利用低温热源汇总表4.14寸草一可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 生活污水处理厂处理污水 400m3/d 228 2000 0.4 可利用 2 主工业场地矿井回风 6831m³/d 2175 20000 4.1 可利用 合计 2403 22000 4.5 4.6.3用热需求分析目前寸草一生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合寸草一实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①工业场地矿井回风根据现场调研资料，该矿的职工数为700人，每班最大洗浴人数为180人，每天最大用水量为200m³，即每班67m³，采用四小时加热的方式，每小时加热量为682kW。根据上边计算的回风中可提取的热量和单位建筑面积热负荷85W/㎡，则剩余热量可为15000㎡的建筑供暖。表4.15工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 建筑采暖 15000m2（热指标：85W/m2） 1275 2 洗浴热水 用水量为67m³/班 682 合计 1957目前，寸草一春夏秋三季职工洗浴热水热源为4吨锅炉。根据上边计算可知，主工业场地的矿井回风可为该矿提供春、夏、秋三季的洗澡热水和15000m2的建筑采暖。在为煤矿提供洗浴热水时，可以免除该矿春、夏、秋三季4吨燃煤锅炉的使用。②寸草一用热需求分析表4.16寸草一用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 工业广场 生活污水 228 2000 2 15000m2建筑供暖 1275 主工业场地矿井回风 2175 3 主工业广场每班67m3洗浴热水 682 4.6.4主要设备配置①工业广场矿井回风根据矿井回风中可提取的热量，配置2台HE480B型高温热泵机组解决该矿区职工洗浴热水；同时采用2台HE700型低温热泵机组解决15000㎡的建筑采暖。②工业广场生活污水预期供暖根据现场需求，生活污水中的热量可采用1台HE200型低温热泵机组提取，作为热源储备，在锅炉房供热不足的情况下，解决工业场地2000㎡的建筑采暖。4.6.5机房布置工业广场矿井回风和生活污水热泵机房尺寸为：23m(长)×15m（宽）×5m（净高）；4.6.6配电设计工业广场矿井回风热泵机房装机容量为：647kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为1000KVA的干式变压器。4.7寸草二煤矿余热回收方案4.7.1方案设计思路从矿井排风中提取热量，为工业广场提供洗浴热水，剩余热量可以为新建建筑供暖；4.7.2可利用低温热源分析①工业场地矿井回风根据现场测定，寸草二矿工业广场矿井总回风风量为177m³/s，回风温度为17℃，相对湿度为80-90%。冬季回风温度按14℃，平均相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为3406kW。②寸草二可利用低温热源汇总表4.17寸草二可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 工业广场回风井 10620m3/min 3406 35000 6.5 可利用 合计 3406 35000 6.5 4.7.3用热需求分析目前寸草二生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合寸草二实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①主工业场地根据现场调研资料，该矿的职工数为1000人，每班的洗浴人数为330人采用四小时加热的方式，每小时加热量为1142kW。根据上边计算的回风中可提取的热量和单位建筑面积热负荷85W/㎡，则剩余热量可为20000㎡的建筑供暖。表4.18工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 建筑采暖 20000m2（热指标：85W/m2） 1700 2 洗浴热水 每班330人 1142 合计 2842目前，寸草二春夏秋三季职工洗浴热水热源为20吨煤粉锅炉。根据上边计算可知，主工业场地的矿井回风提供的热量可以为春、夏、秋三季的洗澡热水和20000m2的建筑供暖。为煤矿提供洗浴热水时，可以免除该矿春、夏、秋三季的20吨燃煤锅炉的使用。②寸草二用热需求分析表4.19寸草二用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 20000m2建筑供暖 1700 主工业场地矿井排风 3406 2 工业广场每班330人洗浴热水 1142 4.7.4主要设备配置①工业广场根据该矿内职工的洗浴负荷，配置2台HE700B型高温热泵机组解决全年洗浴热水需求；同时，可以采用2台HE960型低温涡旋机组为工业广场的建筑供暖。4.7.5机房布置工业广场热泵机房尺寸为：20m(长)×15m（宽）×5m（净高）；4.7.6配电设计工业广场热泵机房装机容量为：841kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为1250KVA的干式变压器4.8万利煤矿余热回收方案4.8.1方案设计思路①污水处理厂：该矿的矿井污水已经停止排放，只有生活污水处理还在运行；②生活区矿井回风：由于回风井距工业广场4.5公里，回风中的热量不能被用于工业场地的建筑采暖及洗浴，但风井场地位于生活区可以为为生活区内的职工及家属提供生活热水及洗浴热水；4.8.2可利用低温热源分析①工业广场的生活污水处理根据现场调研，万利煤矿工业广场生活污水处理水量为500—700m³/d，处理水的排水温度为17—18℃左右，本设计使用污水量为500m³/d，即21m³/h，排水温度按15℃计算，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从生活污水中提取废热可提供热量为282kW。②生活区矿井回风万利煤矿风井场位于生活区，矿井总回风风量为250.6m3/s，回风温度为13℃，平均相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为3884kW。③万利煤矿可利用低温热源汇总表4.20万利矿可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 污水处理厂 500m3/d 282 3000 0.5 可利用 2 风井场地矿井回风 15036m3/min 3884 40000 7.4 可利用 合计 4166 43000 7.9 4.8.3用热需求分析目前万利矿生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合万利矿实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①煤矿生活区风井场地根据现场调研资料，该矿的总人数为2000人，有工人1000人生活区人数为1000人，生活区也采用三班模式，每班每天350人。则使用热泵技术为生活热水加热采用4小时加热的方式，需要的热量为1211kW；根据单位建筑面积热指标85W/㎡计算，剩余热量可为25000㎡的建筑进行供暖。表4.21工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 洗浴热水 用水为每天每班350人 1121 2 建筑采暖 25000㎡建筑供暖 2337 合计 3458目前，万利矿准备安装1台4吨锅炉为该生活区的全年提供洗浴热水。根据上边计算可知，采用热泵回收矿井回风中的热量为生活区提供洗浴热水，取代4吨锅炉。②万利矿用热需求分析表4.22万利矿用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 生活区洗浴热水 1121 生活区矿井回风 3884 2 生活区建筑采暖 2337 3 工业广场建筑采暖 工业广场生活污水 282 30004.8.4主要设备配置①生活区风井区本设计从矿井回风中提取热量为煤矿生活区提供热水，采用2台HE700B的高温涡旋机组为生活区提供热水；采用2台HE1200型低温热泵机组为生活区内建筑供暖。②工业广场污水处理厂预期供暖满足现阶段继续解决的问题后，从生活污水中提取热量为煤矿提供3000㎡建筑采暖，可作为缓解锅炉压力的备用热源，采用1台HE300型低温热泵机组为工业广场内的建筑供暖。4.8.5机房布置①生活区风井区热泵机房尺寸为：20m(长)×15m（宽）×5m（净高）；②工业广场污水源热泵机房尺寸为：14m(长)×10m（宽）×5m（净高）4.8.6配电设计生活区风井区热泵机房装机容量为：950kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为1250KVA的干式变压器。工业广场污水源热泵机房装机容量为：71kW，考虑变压器的功率因数为0.8，选择容量为100KVA的干式变压器。4.9上湾煤矿余热回收方案4.9.1方案设计思路①主工业广场：在矿井排水中提取的热量可以为工业广场的办公楼、食堂、单身宿舍供热与空调；②南回风井：从矿井回风中提取热量为南进风井提供井口防冻的热量；4.9.2可利用低温热源分析①工业场地矿井水处理根据现场调研，工业场地现有矿井水处理厂前期每天的排水量为5000—5500m³/d，矿井水处理温度约为15℃，后期矿井水的排水量为12000m³/d，热泵机组平均能效比为4.5，则前期热泵从矿井水中提取废热可提供热量为2799kW；后期热泵从矿井水中提取废热可提供热量为6728kW。②回风井回风上湾煤矿南回风风量为14343m3/min，即239m3/s；北风井风量为9915m3/min，即165m3/s矿井回风的温度约为15℃，平均相对湿度为100%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量分别为8487kW、5859kW。③上湾煤矿可利用低温热源汇总表4.23上湾煤矿可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 工业场地矿井排水 5000m3/d、12000m3/d 2799、6728 29000、70000 5.3、12.8 可利用 2 南回风井 14343m³/min 8487 90000 16.2 可利用 3 北回风井 9915m³/min 5859 60000 11.2 场地内无建筑 合计 17145、21074 169000、220000 32.7、40.2 4.9.3用热需求分析目前上湾煤矿生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合上湾的实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①主工业场地工业场地每天的洗浴人员为1700—1800人，每班最大洗浴人数为600人，则满足四小时加热的条件下，每小时的用热量为2076kW。以后期矿井排水为基准，矿井水剩余的热量为该矿的建筑采暖提供热量，按单位建筑面积热负荷85W/㎡计算，剩余热量可为4.5万㎡的建筑供暖。表4.24工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 建筑采暖 45000m2（热指标：85W/m2） 3825 2 洗浴热水 洗浴人数600人/班 2076 合计 5901目前，上湾煤矿职工洗浴热水和建筑采暖热源由换热站提供，蒸汽供热冷凝水无法回收，造成能源的浪费。②南风井场地根据考察，上湾煤矿南进风井的风量为11712m³/min，即195m³/s，根据煤矿通风设计规范规定，进风不能小于2℃，则南进风井加热需要的热量为8375kW。根据从回风中的取热计算，可以满足要求，取代热风炉。③上湾煤矿用热需求分析表4.25上湾煤矿用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 45000m2建筑供暖 3825 主工业场矿井排水 6728 2 工业广场每班600人的洗浴热水 2076 3 南风井场地11721m³/min进风井筒防冻 8375 南风井场地矿井回风 8487 4.9.4主要设备配置①工业广场采用4台HE700B高温涡旋热泵机组从矿井排水中取热，为洗浴热水提供热量；采用4台HE1200低温涡旋热泵机组从矿井排水中取热，为建筑采暖；②南风井广场为南进风井供热采用8台HE1200低温涡旋热泵机组从矿井排风中取热，供给井口加热器，取代3台7吨热风炉的使用；4.9.5机房布置①工业广场热泵机房尺寸为：20m(长)×15m（宽）×5m（净高）；②南风井广场热泵机房尺寸为：30m(长)×15m（宽）×5m（净高）；4.9.6配电设计①工业广场热泵机房装机容量为：1900kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为2500KVA的干式变压器；②南风井广场热泵热泵机房装机容量为：2236kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为3150KVA的干式变压器；4.10保德煤矿余热回收方案4.10.1方案设计思路①枣林区：从矿井排水中提取的热量为枣林区洗煤厂的职工提供洗浴热水；②枣林区刘家堰：从矿井回风中提取热量为该风井区提供建筑供暖；4.10.2可利用低温热源分析①孙井区生活污水处理生活污水处理厂设计处理量为360m³/d，根据现场调查，处理站经常已满负荷运行，生活污水水处理温度为15℃，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井排水中提取废热可提供热量为201kW。②枣林区矿井水处理矿井水处理厂每天总的排水量为5500m³/d左右（包括直排水量2000m³/d，含煤泥3500m³/d），矿井排水处理温度为15℃，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井排水中提取废热可提供热量为2840kW。③枣林区矿井回风保德煤矿枣林区刘家堰矿井回风量为16000m3/min，即266m3/s；枣林区电厂处矿井回风10000m3/min，矿井回风温度为14—15℃，相对湿度为85%，冬季按13℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量分别为4123kW、2599kW。④保德煤矿可利用低温热源汇总表4.26保德可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 孙井区污水处理 360m³/min 201 2000 0.4 热量太小 2 枣林区矿井水处理 5500m³/min 2840 30000 5.9 可利用 3 枣林区刘家堰矿井回风 16000m³/min 4123 40000 7.9 可利用 4 枣林区电厂矿井回风 10000m³/min 2599 25000 4.9 场地内无建筑 合计 9763 97000 19.1 4.10.3用热需求分析目前保德煤矿生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合保德实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①枣林地区洗煤厂根据现场调研资料，枣林区为洗煤厂，每天耗水量为50m³，采取四小时加热，每小时的耗热量为2036kW。②枣林区矿井回风根据现场调研，枣林区风井场地的新建建筑为瓦斯抽放站，建筑面积为1000㎡，从矿井回风中提取的热量和单位建筑面积热指标120W/㎡计算，为该抽放站提供的热量为120kW。表4.27工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 洗浴热水 用水量50m3/班 204 2 建筑采暖 1000m2（热指标：120W/m2） 120 合计 324根据上便可知，本项目可以取代锅炉为枣林区为全年提供洗浴热水（即春夏秋三季取代1台20吨煤粉炉），在风井区可以取代锅炉为该地区建筑供暖。③保德煤矿用热需求汇总表4.28保德用热供需对比 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 枣林区50m³洗浴热水 204 枣林区矿井污水 2840 25000 2 1000m2建筑供暖 120 枣林区矿井回风 4123 400004.10.4主要设备配置①枣林区矿井水处理厂根据枣林区矿井排水水热量，配置1台HE300B的高温热泵机组为洗煤厂提供洗浴热水；满足煤矿该地区继续解决的问题后，剩余热量可为该地区25000㎡的建筑供暖，配置2台HE1200型低温热泵机组，可以降低该矿区锅炉的输热。②枣林区矿井回风采用1台HE200型低温涡旋机组为该瓦斯抽放站供暖。剩余热量可为4万㎡的建筑供暖，可根据实际要求添加设备。即采用4台HE960型低温涡旋机组为4万㎡建筑供暖，满足该地区后续发展的需求。4.10.5机房布置①枣林区矿井水处理厂热泵机房尺寸为：20m(长)×11m（宽）×5m（净高）；②枣林区矿井回风热泵机房尺寸为：22m(长)×15m（宽）×5m（净高）；4.10.6配电设计①枣林区矿井水处理厂热泵机房装机容量为：640kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为800KVA的干式变压器②枣林区矿井回风热泵热泵机房装机容量为：946kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1250KVA的干式变压器4.11乌兰木伦煤矿余热回收方案4.11.1方案设计思路从矿井污水和生活污水处理厂内提取的热量为新建建筑提供采暖供水；4.11.2可利用低温热源分析①生活污水处理根据现场调研，乌兰木伦煤矿生活污水处理水量为800—900m³/d，处理水的排水温度为18-19℃左右，本设计使用污水量为800m³/d，即33m³/h，排水温度按15℃计算，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从生活污水中提取废热可提供热量为444kW。②矿井污水处理根据现场调研，矿井污水处理厂平均每天的最低排水量为1500m³/d左右，即63m³/h，污水处理温度为15℃，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为847kW。③风井场地矿井回风矿井回风温度基本不受室外气温影响并且全年相对恒定，乌兰木伦煤矿矿井总回风风量为12600m3/min，即210m3/s，矿井回风的平均温度按13℃计算，相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为3348kW。④乌兰木伦可利用低温热源汇总表4.29乌兰木伦可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 矿井污水 1500m3/d 847 9000 1.6 可使用 2 生活污水 800m³/d 444 4000 0.8 可使用 3 风井场地矿井回风 12600m3/min 3348 35000 6.4 可使用 合计 4639 48000 8.8 4.11.3用热需求分析目前乌兰木伦生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合石圪台实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①工业广场根据现场调研资料，该矿新增建筑的建筑面积为1万㎡，根据单位建筑热指标为85W/㎡，则新建建筑采暖需要的热量为850kW。由此可见，矿井污水和生活污水处理厂中共同提取的热量能够为该建筑供暖。表4.30工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 新增建筑采暖 10000m2（热指标：85W/m2） 850 合计 850由于回风井没有在工业厂区所以其热能没有被利用，对于新建建筑的供暖可以取代1台2吨锅炉的使用。②乌兰木伦用热需求分析表4.31乌兰木伦用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 工业场地新建10000m2建筑供暖 850 矿井污水和生活污水 1291 2 回风场地矿井回风 3348 350004.11.4主要设备配置①工业场地新建建筑供暖根据新建建筑的采暖负荷，配置2台HE600型热泵机组解决新建建筑的采暖问题；②风井场地预期供暖根据调查，该地区现阶段没有热用户，可配置3台HE1200型热泵机组解决35000㎡的建筑采暖问题，在该建筑范围内取代锅炉的使用；4.11.5机房布置①工业场地新建建筑采暖热泵机房尺寸为：14m(长)×13m（宽）×5m（净高）；②风井场地热泵机房尺寸为：20m(长)×12m（宽）×5m（净高）；4.11.6配电设计①工业场地新建建筑采暖热泵机房装机容量为：279kW；考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为400KVA的干式变压器。②风井场地建筑采暖热泵机房装机容量为：839kW；考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1250KVA的干式变压器。4.12榆家梁煤矿余热回收方案4.12.1方案设计思路①从矿井排水中提取热量为新建建筑供暖；②矿井回风：煤矿矿井回风井距工业广场的距离均在1公里以外，对其回收的热量不能应用于主办公区；4.12.2可利用低温热源分析①矿井污水矿井水平均排水量为3500m³/d，水温18~19℃，由于有500m³/d的排水井下复用。本设计的排水量按3000m³/d，排水温度为15℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为1682kW。②生活污水根据现场调研，榆家梁煤矿生活污水处理水量每年为16万吨，即400m³/d，处理水的排水温度为18-19℃左右，本设计使用污水量为400m³/d，排水温度按15℃计算，采用热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从生活污水中提取废热可提供热量为228kW。③矿井回风a榆家梁煤矿矿井52煤风量：9615m³/min，温度约12-16度，回风立井距离办工厂区1公里，本设计按矿井回风温度为13℃，相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量为2480kW。b42煤2个出风口，风量分别为：8722m³/min，6884m³/min，温度约12-16度，距离主办工厂区10公里（府谷方向），矿井回风的平均温度为13℃，平均相对湿度为85%，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井回风中提取废热可提供热量分别为2247kW、1767kW。④榆家梁可利用低温热源汇总表4.32榆家梁可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 矿井污水 3000m3/d 1682 17000 4.7 可使用 2 生活污水 400m³/d 228 2000 0.4 热量太小 3 52煤矿井回风 9615m³/min 2480 25000 4.7 可使用 4 42煤矿井回风 8722m³/min 2247 24000 4.3 可使用 6884m³/min 1767 18000 3.4 可使用 合计 8404 86000 17.5 4.12.3用热需求分析目前榆家梁生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合榆家梁实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①新建建筑采暖根据煤矿近阶段计划，该矿将有新建建筑6000㎡，建筑单位面积热指标取85W/m2，则新建建筑采暖热负荷510kW。表4.33工业广场新增需热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 新增建筑采暖 6000m2（热指标：85W/m2） 510 合计 510目前，榆家梁煤矿现有3台10吨蒸汽炉和1台6吨燃煤锅炉，为该矿的建筑采暖和洗浴热水提供热源。②榆家梁用热需求汇总表4.34榆家梁用热供需对比 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 工业广场生活污水处理厂 生活污水 228 2000 2 工业广场新建6000m2建筑供暖 510 矿井排水 1682 10000 3 52煤矿风井场地 矿井回风 2480 25000 4 42煤矿风井场地 矿井回风 2247 24000 1767 180004.12.4主要设备配置①工业广场新建建筑供暖为新建建筑供暖，配置2台HE350型热泵机组解决新建污水处理厂建筑采暖，剩余热量为建筑供暖需配置2台HE480型热泵机组②52煤风井场地预期供暖目前场内没有热用户，需配置2台HE1200型热泵机组解决25000㎡的建筑采暖，为该地区提供备用采暖负荷。③42煤风井场地预期供暖目前该场地内没有热用户，配置4台HE1200型热泵机组解决42000㎡的建筑采暖，为以后该矿区的建筑提供备用热源。4.12.5机房布置①工业广场热泵机房尺寸为：20m(长)×15m（宽）×5m（净高）；②52煤风井场地热泵机房尺寸为：14m(长)×13m（宽）×5m（净高）③42煤风井场地热泵机房尺寸为：20m(长)×15m（宽）×5m（净高）4.12.6配电设计①工业广场新建建筑采暖热泵机房装机容量为：393kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为500KVA的干式变压器。②52煤风井场地建筑采暖热泵机房装机容量为：559kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1000KVA的干式变压器。③42煤风井场地建筑采暖热泵机房装机容量为：1118kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1600KVA的干式变压器。4.13大柳塔煤矿余热回收方案4.13.1方案设计思路①从工业广场生活污水处理厂的污水中提取热量为该场地洗煤厂提供建筑供暖；②从主工业广场的矿井污水处理厂中提取热量，为该场地的建筑采暖提供热量；③从白家渠风井场地的矿井回风中提取热量为该风井场地的进风井提供井口防冻的热量；4.13.2可利用低温热源分析①生活污水处理厂处理生活污水大柳塔煤矿的生活污水处理水量为6000—7000m³/d，冬季未处理的污水温度为23℃，处理后的温度为21℃左右，本设计按平均水量为6300m³/d计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从生活污水中提取废热可提供热量为3539kW。②主工业场地处理矿井污水根据现场调研，工业场地矿井污水处理厂设计流量为22000m³/d，但由于现矿井水流量减少，现每天的排水量为1000-5000m³/d，根据大柳塔矿井污水量统计表可得本设计矿井污水处理量按5000m³/d计算，温度为16℃-17℃，本设计采用15℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为2799kW。③风井场地矿井回风根据调研，大柳塔煤矿白家渠回风井风量为12291m3/min，即204m3/s，冬季矿井回风温度约为13℃，相对湿度为90%；大柳塔煤矿双沟回风井风量为8292m3/min，即138m3/s，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从白家渠回风井中提取废热可提供热量为3162kW，从双沟回风井中提取废热可提供热量为2139kW。④大柳塔可利用低温热源汇总表4.35大柳塔可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 生活污水处理厂处理生活污水 6300m3/d 3539 35000 6.7 可利用 2 主工业场地处理矿井污水 5000m3/d 2799 29000 5.3 可利用 3 白家渠矿井回风 16800m3/min 5348 45000 10.2 可利用 4 双沟矿井回风 8292m3/min 3610 32000 6.9 场地内无建筑 合计 15296 141000 29.1 4.13.3用热需求分析目前大柳塔生产、生活供热主要通过换热器系统实现，根据现场调研，结合大柳塔实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①生活污水处理厂生活污水根据热泵从生活污水中提取的热量为3539kW，建筑单位面积热指标取100W/m2，则从生活污水中提取的热量可以为30000㎡的建筑冬季采暖，可以为其办公供暖和部分工业供暖提供热量。②工业广场矿井污水根据矿方提供的资料，该矿为三班制，每班600人，每班用水量为210m³。若按4小时加热洗浴水则需要的热量为2137kW。目前，大柳塔矿采用蒸汽换热器为职工洗浴热水供热。根据上边计算可知，污水处理站可为煤矿主工业场地提供全年洗澡热水，免除换热站的使用。③白家渠风井场地根据调研，风井场地有一进风井，设计进风量为7200m³/min，即120m³/s，当地的极端温度为-28.1℃，根据井口防冻设计规范规定，进风井进风温度不得低于2℃，则冬季井口防冻所需要的热量为5148kW。④大柳塔用热需求分析表4.36大柳塔用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 生活污水处理厂建筑采暖 3000 生活污水 3539 2 主工业广场每班210m3洗浴热水 2137 主工业场地矿井污水 2799 3 白家渠风井场地7200m³/min井筒防冻 5148 风井场地矿井回风 5348 4.13.4主要设备配置①新建污水处理厂生活污水处理厂配置3台HE1200型热泵机组解决污水处理厂旁边洗煤厂办公采暖和部分工业采暖，确保该场地实现无锅炉供热；②工业广场矿井污水采用4台HE700B的高温涡旋机组为工业广场全年提供的洗浴热水热源，避免锅炉与换热站的使用。③白家渠风井场地风井场地可以回收矿井回风中的总热量为该风井场地内的进风井提供井口防冻负荷，取消该场地内热风炉（3台8吨热风炉，其中两用一备）的使用，从而达到节能减排的目的。采用5台HE1200的低温涡旋热泵机组为井口加热器提供热源。4.13.5机房布置①生活污水处理厂热泵机房尺寸为：20m(长)×11m（宽）×5m（净高）；②工业场地矿井污水热泵机房尺寸为：20m(长)×15m（宽）×5m（净高）；③白家渠风井场地热泵机房尺寸为：22m(长)×15m（宽）×5m（净高）。4.13.6配电设计①生活污水处理厂热泵机房装机容量为：839kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1250KVA的干式变压器。②工业场地矿井污水热泵热泵机房装机容量为：782kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为1000KVA的干式变压器。③风井场地热泵热泵机房装机容量为：1398kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为2000KVA的干式变压器。4.14柳塔煤矿余热回收方案4.14.1方案设计思路①从矿井排水中提取热量为工业广场内的建筑提供建筑采暖；②从矿井回风中提取热量为场地内的建筑提供建筑采暖和洗浴热水；4.14.2可利用低温热源分析①矿井污水处理厂处理矿井污水矿井排水水温基本不受室外气温影响并且全年都比较恒定，根据现场调研：矿井排水水量最低为37010m3/月，折合1234m3/d，排水温度在15℃左右，处理后的温度按15℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，则热泵从矿井污水中提取废热可提供热量为558kW。②主工业场地生活污水处理厂生活污水处理厂出水(职工洗浴废水和生活废水量)较大，原有生活污水厂每天处理污水400m3/d，新建生活污水厂每天处理污水400m3/d并且设有300的清水池，处理水量稳定可作备用水源，本方案设计按80%进行回收，则每天可回收的洗浴废水为640m3。处理后废水的水温按18℃计算，考虑24小时提取完热量，按照热泵机组的综合能效比COP为4.5计算，则可产生的热量为428kW。③风井场地矿井回风矿井回风温度基本不受室外气温影响并且全年相对恒定，根据现场调研，柳塔煤矿矿井总回风风量实测风量为11217m3/min，回风温度在15℃以上，相对湿度为95%，冬季回风温度按15℃计算，热泵机组平均能效比为4.5，热泵机组可供热量为9295kW。④柳塔可利用低温热源汇总表4.37柳塔可利用低温热源汇总 序号 名称 数量 可回收热量（kW） 理论可供暖面积（㎡） 可替代锅炉供热量（T/h） 备注 1 污水处理厂处理矿井污水 1234m³/d 558 5500 1.1 可利用 2 主工业场地处理生活污水 640m³/d 428 4500 0.8 可利用 3 风井场地矿井回风 11217m³/min 9295 95000 17.7 可利用 合计 10281 105000 19.6 4.14.3用热需求分析目前柳塔生产、生活供热主要通过锅炉实现，根据现场调研，结合柳塔实际用热需要、用热点位置分布等，确定以下问题可由低温废热回收热泵技术解决，达到节能减排。①生活污水处理厂根据从生活污水处理厂生活污水中提取的热量558kW，建筑单位面积热指标取85W/m2，则这部分热量可以为5500㎡的建筑提供此暖负荷。②矿井污水处理厂根据从矿井污水处理厂矿井污水中提取的热量428kW，建筑单位面积热指标取85W/m2，则这部分热量可以为4500㎡的建筑提供此暖负荷。根据现场调研，生活污水处理厂与矿井污水处理厂临近，因此可联合使用一座机房为该矿提供采暖负荷。③风井场地矿井回风根据调研资料，柳塔矿共有290个洗浴水龙头，早班最大人水442人，全天不超过2000人，每班提供浴水200m³，采用4小时加热，每小时所需要的热负荷为2035kW，根据上边计算，矿井回风产生的热量为9295kW，单位建筑面积热指标取85W/m2则剩余热量还可以为75000㎡的建筑提供冬季建筑采暖表4.38矿井回风可供热量统计 序号 类别 热负荷（kW） 1 建筑采暖 75000m2（热指标：85W/m2） 6375 2 洗浴热水 用水量200m3/班 2035 合计 8410目前，柳塔职工洗浴热水热源为燃煤锅炉，根据上边计算可知，从矿井回风提取的热量可为煤矿主工业场地提供洗澡热水和75000m2建筑的冬季采暖，为煤矿提供洗浴热水时，可以免除该矿部分燃煤锅炉的使用。④柳塔用热需求分析表4.39柳塔用热供需对比分析 序号 地点 热负荷kW 可利用低温热源 可回收热量kW 剩余热量所能提供的采暖面积（㎡） 1 污水处理厂5500m2建筑供暖 467.5 污水厂处理生活污水 558 2 矿井污水处理厂4500m2建筑供暖 382.5 工业场地矿井污水 428 200m3/班的洗浴热水 2035 矿井回风 9295 3 75000㎡建筑采暖 6375 4.14.4主要设备配置①污水处理厂矿井污水处理厂与生活污水处理厂临近，因此两处热源建一热泵机房，配置1台HE600型低温热泵机组提取生活污水中的热量为5500㎡的建筑采暖；配置1台HE480型低温热泵机组提取矿井污水中的热量为4500㎡的建筑采暖②工业广场矿井回风采用4台HE600B型高温涡旋机组为该矿的洗浴热水提供热源，避免春夏秋三季开启大锅炉；采用7台HE1200型低温涡旋机组为该矿的建筑采暖提供热量。4.14.5机房布置①矿井污水与生活污水处理厂热泵机房尺寸为：14m(长)×13m（宽）×5m（净高）；②矿井回风热泵机房尺寸为：30m(长)×22m（宽）×5m（净高）；4.14.6配电设计①矿井污水与生活污水处理厂热泵机房装机容量为：252kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为315KVA的干式变压器。②矿井回风热泵热泵机房装机容量为：2604kW，考虑变压器的功率因数为0.8，分别选择容量为4000KVA的干式变压器。4.15煤矿余热回收方案汇总表3.35各煤矿配置方案 项目名称 可应用热源 现可机组配置 以后可增设的配置 石圪台煤矿 矿井排水23000m³/d 2台HE300 矿井排水6000m³/d 4台HE700B 矿井回风15000m³/min 6台HE600 哈拉沟煤矿 生活污水500m³/d 2台HE160 矿井污水2000m³/d 1台HE300B1台HE240 2台HE350 补连塔煤矿 矿井污水7000m³/d 2台HE960 生活污水1700m³/d 1台HE480 万利煤矿 污水处理厂500m³/d 1台HE300 矿井回风15036m³min 2台HE700B2台HE1200 布尔台煤矿 矿井污水17000m³/d 3台HE9603台HE600B 5台HE1200 矿井回风8370m³/d 3台HE960 寸草一煤矿 处理污水400m³/d 1台HE200 矿井回风6831m³/d 2台HE480B2台HE700 寸草二煤矿 回风井10620m³/d 2台HE700B2台HE960 上湾煤矿 矿井排水12000m³/d 4台HE700B4台HE1200 南回风井14343m³/min 8台HE1200 保德煤矿 矿井水5500m³/min 1台HE300B 2台HE1200 矿井风16000m³/min 1台HE120 4台HE960 乌兰木伦煤矿 矿井污水1500m³/d 2台HE600 生活污水800m³/d 矿井回风12600m³/min 3台HE1200 榆家梁煤矿 矿井污水3000m³/d 2台HE350 2台HE480 52煤矿井回风9615m³/min 2台HE1200 42煤矿井回风8722m³/min和6884m³/min 4台HE1200 大柳塔 生活污水6300m³/d 3台HE1200 矿井污水5000m³/d 4台HE700B 白家渠矿井回16800m³/min 5台HE1200 柳塔 生活污水640m³/d 1台HE480 矿井污水1234m³/d 1台HE600 矿井回风11217m³/min 4台HE600B7台HE1200 第五章环境保护5.1设计依据⑴《环境空气质量标准》（GB3095-1996）中的二级标准⑵《城市区域环境噪声标准》（GB3096-93）中的2类标准⑶《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）中的2类标准⑷《水泥工业大气污染物排放标准》（GB4915-2004）⑸《工业企业噪声控制设计规范》GBJ87-85⑹《工业企业厂界噪声标准》（GB12348-90）中的2类标准⑺《污水综合排放标准》GB8978-965.2污染物分析⑴粉尘及CO2、SO2本工程设备均不会产生粉尘及CO2、SO2，没有新增粉尘及CO2、SO2的排放。⑵噪声涡旋热泵机组、水泵、回风换热器、井口加热器工作时产生噪声，经调查类比分析，本工程主要设备噪声源及噪声值见表6.1：6.1主要设备噪声源及噪声值 设备名称 台数 噪声值DB（A） 备注 涡旋热泵机组 1 40~45 回风换热器 1 30~35 屏蔽泵 1 45~50 井口加热器 1 45~55 ⑶污水本项目热泵系统不直接产生废水，只在全自动过滤器工作时，排出含有粉尘污染的污水，这部分污水均排入原矿区的雨水排除系统。因此本项目主要污染物少量排污水。5.3污水治理⑴本工程少量的污水排入厂区下水管网，与厂区生活污水集中处理。⑵厂区雨水本工程采用了行之有效的废污水治理措施后，所排污水均能满足《污水综合排放标准》GB8978-96中的二类二级标准的要求。5.4环境效益本项目为节能、环保项目，可以净化矿井总回风粉尘污染、降低风机主扇噪音，具有很好的环境效益，符合国家资源综合利用的政策。第六章消防6.1设计依据⑴《建筑设计防火规范》GB50016-2006⑵《建筑灭火器配置设计规范》GB50140-2005⑶《爆炸和火灾危险环境电力装置设计规范》GB50058-92⑷《工业企业总平面设计规范》GB50187-93⑸《建筑给排水设计规范》GB50015-20036.2建筑物及构筑物消防本项目主要建筑物热泵机房大部分建在各个煤矿的工业广场内，火灾危险性低，属丁类、耐火等级为二级，故不需要增加消防设施，利用现有室外消火栓即可满足要求。建筑设计中严格执行现行的国家设计规范，注意做好防火、防水、防潮、通风、散热、隔热、劳动安全、工业卫生等技术措施。备干式灭火器、二氧化碳灭火器、泡沫灭火器、1211灭火器。6.3电气设施防火要求配电线路的铺设应采用桥架铺设（包括吊顶层），禁止与燃油管路、热力管路一起或在同沟内铺设。考虑电气设备的安全运行，将按照电气防火规范的要求进行设计。如高压开关柜、低压配电屏及控制保护屏等底部的电缆孔洞，在电缆铺设完毕后，采用防火堵料将孔洞进行封堵。在穿越室内外的电缆沟设置防火隔墙。再以发生火灾事故的场所，电缆选型采用阻燃型电缆。6.4消防防水本工程不在独立设置消防水系统，根据《建筑灭火器配置设计规范》的规定，在各建筑物内设置灭火器。室外消防给水：同一时间内火灾次数按一次计算，室外消防用水量为20L/S，火灾延续时间按3小时计算。室外地下消火栓沿厂区干道设置，间距为﹤120米，室外消火栓的保护半径按：120~140米考虑。第七章项目管理与实施进度7.1项目管理本项目应设立项目建设领导小组，由主管领导任组长，下设项目建设办公室，直接由主管领导负责，以确保项目高质量、高标准按进度计划安排的工期完成。⑴项目的实施严格按照“项目法人制、招投标制、施工监理制”等原则进行管理。⑵实事工程质量终身负责制。对项目建设工程质量负主要责任的领导、参见单位的领导人和直接负责人，实施工程质量终身追究 制度 关于办公室下班关闭电源制度矿山事故隐患举报和奖励制度制度下载人事管理制度doc盘点制度下载 。⑶实施工程监理制。项目建设过程中，聘请有资格的监理单位和人员，对项目建设进行监理，抓好工程进度，提高工程质量，降低成本。⑷严格按照基本建筑程序办事，建设过程中，接受计划、审计等部门和社会舆论的监督，建成后按照有关规定进行严格的竣工验收。⑸严格项目资金管理。对项目资金实施专账管理，专款专用，严禁挪用和挤占。7.2项目实施进度本项目建设应在可行性研究报告批准后实施，各个单位工程根据矿井使用需要分步实施，实施计划见表7.1，每个单位工程分为初步设计、施工图设计阶段、场地准备阶段、土建施工阶段、设备安装阶段、竣工验收阶段。为加快建设周期，各阶段应尽量提前完成，并允许一定交叉，项目建设周期5个月。表7.1单个工程实施进度表 时间（天）项目 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 勘察与设计 设备订购、制造 土建施工 安装、调试 人员培训 试车、验收、投产 第八章节能8.1必要性能源是社会生产发展的基础，节约能源是我国长期的战略任务。现在我国能源和水资源利用率很低，消耗指标很高，节约能源不仅极其必要，而且潜力很大。它是提高经济效益的一个重要方面，也是我国能源政策的重要组成部分。因此，本项目建设采用新设施、新技术、新设备、新材料以达到最少的能源消耗。8.2设计原则⑴合理选择和利用资源根据国家的有关能源政策和法规，在设计中因地制宜选择能源种类，在工作过程中尽可能做到能源综合利用、重复利用、分级利用。⑵积极推广应用新技术、新设备、新材料设备选用国家推荐节能产品，严禁选用国家明令淘汰的高能耗设备。⑶做好节能增效设置能源检测仪表，加强对能源的计量和管理。8.3能源管理8.3.1能源管理的依据和原则企业在能源管理和使用方面，应严格按照《中华人民共和国节约能源法》、《重点用能单位节能管理办法》及各级政府、部门的有关政策法规等要求执行。在加强用能管理方面，应制定有关节能的标准，采取技术上可行、经济上合理以及环境和社会可以承受的措施，减少从能源购进到消费各个环节中的损失和浪费，更加有效、合理地利用能源。把能源节约放在首位，在对能源节约与能源开发进行技术、经济和环境比较论证的基础上，择优选定节能环保的工艺和设备，对落后的耗能过高的用能工艺、设备实行淘汰制度，杜绝使用国家明令淘汰的用能设备，并禁止将淘汰的设备转让给他人使用。本着规范、科学、合理原则对能源进行管理和使用。8.3.2制定能源管理的方针和目标编制节能计划，并纳入企业发展规划，根据国家能源政策和有关法律、法规，结合本企业总的经营方针和目标，在充分考虑经济、社会和效益的基础上，确定能源管理方针，并根据能源管理方针制定能源管理目标。从而保障能源的合理利用，并与经济发展、环境保护相协调。8.3.3健全组织为进一步落实能源管理方针和目标，企业成立有节能工作领导小组，抽出专人负责。聘请具有节能专业知识、实践经验丰富且熟悉有关节能法律法规和方针政策的技术人员进行管理，负责对公司节能工作的部署、协调、监督和检查。8.3.4建立健全能源 管理制度 档案管理制度下载食品安全管理制度下载三类维修管理制度下载财务管理制度免费下载安全设施管理制度下载 和措施制定节能制度措施，强化能源计量管理，健全能源消费统计和能源利用状况分析和 考核制度 考核制度表格年终奖考核部门考核制度范本工程项目考核制度项目管理考核制度 ，实行节能工作责任制，明确节能工作岗位的任务和责任。用能单位必须按照合理用能的原则，加强节能管理，制定并组织实施本单位的节能技术措施，降低能耗。对节能工作取得成绩的单位、个人给予奖。8.3.5制定合理的能源消耗统计、计算和管理方法对生产过程中能耗较高的环节，依据《GB/T642企业能耗计量与测试导则》、《GB/T2589综合能耗计算通则》、《GB/T12723产品单位产量能源消耗定额编制通则》、《GB/t15316节能检测技术通则》及《GB17167-2006用能单位能源计量器具配备与管理通则》等对能源消耗情况进行统计、计算和管理，制定科学、合理的单位产品能耗限额。建立能源管理档案，定期对能源消耗情况进行检查、检测和考核，对超过单位产品能耗限额用能的，视具体情况，分别给予相应的处罚。通过岗位责任制和能耗定额管理等形式将能源使用管理制度化、落实到人，纳入经济责任制。8.3.6配备能源计量工器具电力系统：在热泵机房总变配电室的进线处设计量柜，监测整个系统的用电负荷。供水系统：在进机房入口处装表计量整个系统用水量，以加强考核。以上能源计量器具的配备率要达到100%。8.3.7加强节能宣传和教育鼓励、支持节能科学技术的研究和推广，加强节能宣传和教育，普及节能科学知识，增强全员的节能意识。组织有关人员参加节能培训，未经节能教育、培训的人员，不得在耗能设备操作岗位上工作。8.4节能技术措施综述8.4.1本项目回收神东集团下属煤矿低温废热资源本项目设计采用热泵技术回收矿井排水、矿井回风和生活污水中的低温热量用于提供洗浴热水和建筑采暖的热源。其能量来源对环境没有污染，效率高，能够很地适应建筑物制冷和供热的环保、节能要求，回收的低温废热资源是清洁的可再生能源。8.4.2本系统节能环保的优势⑴高效节能：系统采用的热泵回收废热方式是目前空调系统中能效比（COP值）最高的制冷、制热方式，理论计算可达到7，实际运行为4～6。⑵属可再生能源利用技术：本系统是利用了地球所储藏的热能资源作为冷热源，进行能量转换的洗浴热水系统和冷暖空调系统。其中可以利用的资源，包括矿井排水、矿井回风等。⑶节水省地：以矿井排水为冷热源，向其放出热量或吸收热量，不消耗水资源，不会对其造成污染；省去了锅炉房及附属煤场、储油房、冷却塔等设施，机房面积大大小于常规锅炉系统，节省建筑空间，也有利于建筑的美观。⑷环保效益显著:本系统供热时省去了燃煤、燃气、然油等锅炉房系统，无燃烧过程，避免了排烟、排污等污染，系统运行无任何污染，无燃烧、无排烟，不产生废渣、废水、废气和烟尘，不会产生城市热岛效应，对环境非常友好，是理想的绿色环保产品。⑸一机多用，本系统主要供生活热水，但夏季还可以免费提高空调冷水，一机多用。⑹本系统采用用全自动运行方式，运行稳定可靠，维护方便，大量的人工和维护、维修费用。8.5其他节能措施⑴在保证冬季室内热环境、改善夏季热舒适性和坚持卫生标准的前提下，合理设定机组参数，保证机组节能运行。⑵定期检查，保证系统保温层的完好，减少热量损失。⑶采用节能型设备，设备输出功率要接近额定值，使运行情况经常保持在高效区，在提高用电设备自然功率因数基础上，装设无功功率补偿设备以提高功率因数，减少无功功率损耗。⑷充分利用自然光，合理采用人工照明，优先选用高效、长寿的节能光源和灯具。⑸应采用节水型设备和器具，降低水资源的无效消耗，供水管网、卫生洁具等配件要符合标准，提高耐用度，防止漏水，达到节约用水的目的。8.6节能效益分析本项目通过回收矿井排水低温热热，实现资源的综合利用，有利于环境保护和降低生产成本。现对其节能效益进行分析。8.6.1传统供热运行费用分析根据对神华神东煤炭集团下属煤矿的能量利用统计和燃煤锅炉运行费用一般1t/h锅炉耗煤量在140-160kg/h左右，这里取160kg/h。本项目为替代煤矿中临近报废或耗煤量大的锅炉，下表为各个煤矿替代锅炉后的节约的煤量和节能减排量。表8.1热泵初次投资后的节能减排量 项目名称 锅炉与热风炉情况 节约燃煤量燃煤量（吨） 减少CO2的排放量（吨） 减少SO2的排放量（吨） 运行费用（万元） 石圪台煤矿 春夏秋停用1台20吨煤粉炉取代3台6吨热风炉 8078 21004 162 592 哈拉沟煤矿 春夏秋停用1台20吨燃煤锅炉冬季降低20吨采暖锅炉运行 1469 3819 29 144 补连塔煤矿 取消锅炉的使用 2937 7638 59 242 万利煤矿 取消新增1台4吨燃煤锅炉取代部分锅炉建筑供暖 5875 15276 117 401 布尔台煤矿 春夏秋取代1台10吨燃煤锅炉取代3台8吨热风炉 7344 19094 147 549 寸草一煤矿 取代1台4吨燃煤锅炉使用取代2台5吨热风炉 4406 11457 88 340 寸草二煤矿 春夏秋停用1台20吨煤粉炉取代冬季部分锅炉采暖 4406 11457 88 340 上湾煤矿 取消部分换热站的使用取代3台7吨热风炉 10282 26732 206 730 保德煤矿 春夏秋停用1台20吨煤粉炉取代1台2.5吨常压炉，装车站1台3吨锅炉 1469 3819 29 144 乌兰木伦煤矿 取消1台6吨锅炉使用 1469 3819 29 132 榆家梁煤矿 取代1台6吨热风炉 734 1909 15 83 大柳塔煤矿 取代3台8吨热风炉 11750 30551 235 828 柳塔煤矿 取代3台4吨锅炉和1台2吨锅炉 11750 30551 235 828 合计 71969 187126 1439 5353上表为目前可做项目替代锅炉后，所产生的节能减排量，下表为将热源热量充分利用后所产生的节煤量和减排量。表8.2热泵增设投资后的节能减排量 项目名称 节约燃煤量燃煤量（吨） 减少CO2的排放量（吨） 减少SO2的排放量（吨） 运行费用（万元） 石圪台煤矿 8078 21004 162 592 哈拉沟煤矿 2203 5728 44 189 补连塔煤矿 4406 11456 88 331 万利煤矿 5875 15276 117 401 布尔台煤矿 14688 38188 293 1037 寸草一煤矿 4406 11457 88 340 寸草二煤矿 4406 11457 88 340 上湾煤矿 17625 45826 352 1219 保德煤矿 1469 3819 29 144 乌兰木伦煤矿 5875 15275 117 425 榆家梁煤矿 8813 22913 176 621 大柳塔 13219 34369 264 926 柳塔 11750 30551 235 828 合计 102813 267319 2053 73938.6.2热泵系统运行费用分析采用热泵技术回收矿井排水、生活污水、矿井回风中的热量，取代部分锅炉为煤矿的建筑采暖、井口防冻和洗浴热水的加热。可以很好地实现节能减排，提高能量的回收利用效率，实现煤矿企业的资源节约。根据上表可知，将热源充分利用后的运行费用为3525万元，采用热泵技术比传统锅炉的运行费用低，则采用热泵系统年节约运行费用：7393万元—3525万元=3868万元第九章项目投资效益分析9.1投资估算本项目投资估算范围，包括神华神东煤炭集团下属11个矿的低温废热资源的回收利用项目，每个单位工程需要设立热泵机房，换热装置、配套水泵、设备安装等，但不包括外线及末端设备。本项目总投资26608万元，下面为单位工程的投资分析表：表9.1工程投资估算表 序号 工程项目 项目投资（万元） 以后增设投资（万元） 1 石圪台煤矿 2751 0 2 哈拉沟煤矿 448 334 3 补连塔煤矿 530 82 4 布尔台煤矿 1242 1882 5 寸草一煤矿 1014 35 6 寸草二煤矿 1241 0 7 万利煤矿 1058 196 8 上湾煤矿 3792 0 9 保德煤矿 854 1174 10 乌兰木伦煤矿 810 539 11 榆家梁煤矿 755 1733 12 大柳塔煤矿 1347 1704 13 柳塔煤矿 3069 0 14 合计 18911 76799.2热泵系统折合成供热量收入⑴基本运行参数表9.2运行基本参数 项目 费用标准 采暖周期 180天/年 日开机时间 10小时/天(夏季)24小时/天(冬季) 平均电价 0.6元/度 生活热水加热时间 14小时/天，360天/年⑵运行人员工资:人均工资3万元/年计算。⑶热量价格按45.3元/GJ根据上面计算，冬季热泵机组运行按180天计算，为建筑物冬季采暖及井筒防冻，每天运行24个小时，最大热量为53542.8kW；全年提供洗浴热水，每天运行12个小时，运行按360天计算，功率为4071.4kW；全年热量总收入计算如下：全年供热量＝53542.8*24*3600*180/1000000+4071.4*12*3600*360/1000000＝896016GJ折合全年热量总收入＝896016*45.3/10000=4059万元9.3热泵运行节能费用根据第八章分析：年节约运行费用：3868万元本财务对神东煤炭集团低温废热回收热泵项目进行评估。9.3.1基础数据⑴经济评价期：建设期4个月，计算期按照20年；⑵年节约运行费用3868万元⑶热泵系统提供供热量折合费用：4059万元⑷成本费用：详见下表：表9.3原始数据一览表 项目 单位 参数 热泵供热/制冷收入 万元 4059 年节约运行费用（收入） 万元 3868 综合电价(含税) 元/万度 6000 综合热价(含税) 元/GJ 45.3 大(维)修费 万元/年 21 人均工资 元/年 30000 新增人员 人 4 增值税 % 17 城乡维护建设费 % 7 教育附加费 % 3 所得税 % 25 公积金 % 10⑸折旧年限：20年，残值6％计。⑹根据项目产品实际情况，不产生销售，销售费为0，管理费用为0。9.3.2经济评价依据上述财务参数，按照投资估算分别计算项目的盈利能力、抗风险能力和盈亏平衡能力。详见附表财务分析计算。通过分析计算过程可得出以下几个方面的评价结果：⑴热泵项目盈利能力计算分析主要参数详见下表：表9.4财务评价指标一览表 项目 单位 参数 项目投资财务内部收益率(所得税前) % 13.71 项目投资财务内部收益率(所得税后) % 10.69 项目投资财务净现值(所得税前)(Ic=12%) 万元 17185 项目投资财务净现值(所得税后)(Ic=12%) 万元 10110 静态项目投资回收期(所得税前) 年 6.76 静态项目投资回收期(所得税后) 年 8.18 项目投资利润率 % 10.12% 项目投资利税率 % 11.67% 盈亏平衡点（BEP生产能力利用率） % 32%⑵偿债能力分析本项目工程资金全部企业自筹，项目运营期内经济效益良好，不发生借贷，不需要计算利息备付率、偿债备付率和资产负债率。⑶平衡分析盈亏平衡分析通过计算达产运营内的盈亏平衡点来看，BEP为32%，项目有较强的抗风险能力。⑷成本分析①热泵系统成本 运行费用 序号 项目 年费用（万元） 单位费用（万元） 1 动力费 3525.000 0.000 2 药剂费 2.00 0.000 　 清洗药剂 2.00 0.000 　 　 　 　 　 　 　 10.000 3 水暖费 0.000 0.000 4 工资及福利费 156.00 2.000 5 日常检修维护费 25.59 0.018 　 　 　 　 6 折旧费 1228.32 0.853 7 大修基金 26.00 0.018 8 管理费及其他费用 1.61 0.202 9 合计 4964.52 3.091 　 固定成本 1281.52 3.073 　 可变成本 3683.00 0.018 10 经营成本 3710.20 2.220②第一年效益热泵系统全年产生的供热量折合费用：4059万元热泵系统比传统锅炉节约的费用：3868万元③收益收益＝效益－成本＝（4059+3868）—3710=4217万元从第一年的成本分析可以看出：该项目效益明显，收益可观，其他年份规律相同，这里不做计算。第十章结论本项目属于热泵的具体应用，采用热泵技术回收神华神东煤炭集团下属煤矿矿井排风、矿井排水和生活污水中的低品位废热转变为高品位热能，可以取消锅炉房，达到节能、减排的目的，符合我国环境保护与能源节约的政策。⑴采用废热综合利用技术，为矿区提供采暖、洗浴、井筒防冻热源，取消传统锅炉房。⑵节能、减排数量可观，可以申请国家资金。节约煤炭消耗量：77844吨。年减少CO2排量：202399吨。年节约运行费用3216万元，⑶设备先进、自动化程度高、绿色环保，一套设备可以代替传统锅炉、,、热交换站、井口加热设备、洗浴加热设备五套系统。本项目工程外部条件落实，经济效益良好，具有一定的抗风险能力。因此，本工程的建设是可行的和必要的。-2-_1426236838.xlsChart2 Chart2 数量总吨位数Sheet1 矿业服务公司现有3吨以上供热锅炉131台,其中：蒸汽锅炉56台；煤粉蒸汽炉16台；热风炉40台；常压炉8台；热水炉9台；燃气热水炉2台。 锅炉统计表 序号 名称 规格型号主要技术参数 台数 容量（T） 制造厂家 使用地点 使用单位 序号 名称 数量 吨位 备注 1 蒸汽锅炉 型号:DZL6-1.25-ALL技术参数:1、额定蒸发量6t/h2、额定蒸气压力1.25MPa3、额定蒸气温度194度 1 6 包钢重菱锅炉制造有限公司 矿锅炉房 昌汉沟服务部水暖 1 蒸汽锅炉 56 234 2 DZL6-1.25AII 1 6 2 煤粉锅炉 16 115 3 额定蒸发量：10t/h额定蒸汽压力：1.25Mpa额定蒸汽温度：193℃ 2 10 泰山集团股份有限公司 新锅炉房 韩家村水暖服务部 3 热风炉 40 102 4 额定蒸发量4T/h工作压力1.25Mpa蒸发温度195℃ 1 4 4 常压炉 8 17 5 额定蒸发量4T/h工作压力1.25Mpa蒸发温度194℃ 3 4 包头市重菱锅炉制造有限公司 旧锅炉房 5 热水锅炉 9 26 6 SZL20-1.25-AⅢ蒸汽温度194℃ 4 20 河南郑州锅炉有限公司 布尔台锅炉房 布尔台水暖服务部 6 燃气热水炉 2 6 7 SZL10-1.25-AⅢ蒸汽温度194℃ 1 10 7 合计 131 500 8 DZL4-125AⅡ蒸汽温度194℃蒸发量4t/h额定压力1.25MPa 2 4 包钢重菱蒸汽锅炉制造有限公司 寸一采暖锅炉房 9 DZL4-125AⅡ蒸汽温度194℃蒸发量4t/h额定压力1.25MPa 1 4 泰山集团有限公司 10 SZL15-1.6-AIIP额定蒸汽压力：1.6MPa额定蒸发量：15t/h额定蒸汽温度：203℃ 4 15 石圪台锅炉房 石圪台水暖服务部 11 型号：DZL4-1.25-ALL,编号：176 3 4 泰山集团股份有限公司 采暖锅炉房 柳塔水暖服务部 12 SIL6-125-AII6 2 6 山东泰安锅炉厂 锅炉房 乌兰木伦水暖服务部 13 SIL6-125-AII6 1 6 张家口市大力神锅炉制造有限公司 14 SIL6-125-AII10 1 6 郑州锅炉有限责任公司 15 SZL15-1.25-AII 2 15 山东泰安锅炉厂 新锅炉房 16 10T 2 10 维修三厂 马家塔矿水暖服务部 17 SZL10-1.25-AII、AIII 2 10 泰山集团股份有限公司 2501库锅炉房 18 DZL6-1.25-AII蒸发量6T 2 6 张家口大力神锅炉厂 主井口锅炉房 哈拉沟水暖服务部 19 SZL6-1.25-AII\II蒸发量6T 1 6 山东泰山锅炉厂 20 SZL10-1.25-AII\II蒸发量10T 2 10 副井口锅炉房 21 SZL6-1.25-AII\II蒸发量6T 1 6 郑州锅炉厂 22 SZL10-1.25-AII 2 10 张家口市大力神锅炉制造有限公司 5-2锅炉房 榆家梁水暖服务部 23 SZL6-1.25-AII 2 6 泰山集团股份有限公司 24 SZL10-1.25-AII 2 10 4-2锅炉房 25 SEL10-1.25-AII.AIII，额定蒸发量10T/H，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度193℃ 1 10 泰山集团股份有限公司 5-2锅炉房 26 DZL4-1.25-AII额定蒸发量4T/h，制造许可证级别B，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度194.1℃，锅炉重量24.6T 2 4 张家口三北、拉瓦克锅炉有限公司 孙井锅炉房 保德水暖服务部 27 SEL10-1.25-AII.AIII，额定蒸发量10T/H，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度193℃ 1 10 泰山集团股份有限公司 洗煤厂南部锅炉房 28 DZL4-1.25-AII额定蒸发量4T/h，制造许可证级别B，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度194.1℃，锅炉重量24.6T 3 4 张家口三北、拉瓦克锅炉有限公司 29 DZL4-1.25-AII额定蒸发量4T/h，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度194.1℃ 2 4 包头锅炉厂制造 洗煤厂北部锅炉房 30 DZL4-1.25-AII额定蒸发量4T/h，制造许可证级别A，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度194℃ 1 4 郑州高新技术开发区科学大道88号 康井小区锅炉房 31 DZL4-1.25-AII额定蒸发量4T/h，制造许可证级别B，额定蒸汽压力1.25MPa，额定蒸汽温度194.1℃ 1 4 内蒙古俄尔多斯市高原实业有限公司 小计 56 234 1 煤粉蒸汽炉 SZS20-1.6-AIII，额定蒸发量20T/h、额定蒸汽压力1.6MPa 2 15 山东华源锅炉厂 生活区锅炉房 昌汉沟服务部水暖 2 SZS20-1.6-AIII，额定蒸发量20T/h、额定蒸汽压力1.6MPa 2 20 山东泰山锅炉厂 寸二锅炉房 布尔台水暖服务部 3 SZS20-1.6-AIII，额定蒸发量20T/h、额定蒸汽压力1.6MPa 2 20 山东华源锅炉厂 锅炉房 石圪台水暖服务部 4 SZS20-1.6-AIII，额定蒸发量20T/h、额定蒸汽压力1.6MPa 2 20 山东华源锅炉厂 锅炉房 哈拉沟水暖服务部 5 SZS20-1.6-AIII，额定蒸发量20T/h、额定蒸汽压力1.6MPa 3 20 山东泰山锅炉厂 锅炉房 保德水暖服务部 6 SZS20-1.6-AIII，额定蒸发量20T/h、额定蒸汽压力1.6MPa 5 20 山东泰山锅炉厂 锅炉房 补连塔水暖服务部 小计 16 115 1 热风炉 型号：DZL-2.8/W技术参数:1、额定出力：2.8MW2、额定压力：0.7MPa3、热风量：76500NM3/h4、热风温度：80℃±5℃ 2 4 瓦房店市永宁炉排制造公司 矿二号暖风房 昌汉沟服务部水暖 2 型号：DZL-2.8/W技术参数：1、额定热功率：2.8MW2、热风量：76500NM3/h3、热风温度：80℃±5℃4、热效率：≥73% 2 4 山西交城县东昌锅炉设备有限公司 矿一号暖风房 3 3 8 白家渠 大矿井下水处理厂 4 长6210宽2320高1680 2 5 南通正大机械有限公司 寸一锅炉房 布尔台水暖服务部 5 3 8 江苏武进锅炉厂 立风井锅炉房 6 HS/RFL5-110 1 5 南通正大机械有限公司 柳塔服务部 7 5t/h外形尺寸长6640宽2500高1800 1 5 瓦房店永宁 8 4 5 哈拉沟热风炉房 哈拉沟水暖服务部 9 3 10 边家梁热风炉房 上湾水暖服务部 10 3 6 热风炉房 石圪台水暖服务部 11 3 6 山西光远工贸有限公司 呼和乌素热风房 补连塔水暖服务部 12 ZRL-4.2/W 3 6 阳泉煤业集团光远工贸公司 热风炉房 活鸡兔井下水处理厂 13 HS/RFL6-110 2 6 南通正大机械有限公司 4-3煤热风炉 榆家梁水暖服务部 14 HS/RFL5.6-110(8t/h) 2 8 南通正大机械有限公司 热风炉 锦界水暖服务部 15 HS/REL-110长：7880宽：3400高：2280 2 10 南通正大机械有限公司 孙井一二平台 保德水暖服务部 16 ZRL-2.1额定热功率2.1MW，风量50000ｎｍ⒊/h，热风温度≤80-150℃，冷风温度-0℃，煤量490ｋｗ/h 2 3 阳煤集团光远工贸公司 洗煤厂南部热风炉房 17 ZRL-4.2W额定热功率2.1MW，送风量4000ｎm³/h，热风温度≤80℃，热攻率770％，耗煤量814kg，炉体重量82000kg 2 3 康井井口热风炉房 小计 40 102 1 常压炉 型号：CLSG2.8额定热功率：2.8mw/h额定进出口温度：90℃—60℃ 1 4 包头祥美锅炉制造有限公司 立风井 布尔台水暖服务部 2 型号：CLWSS-21、额定热功率：2.1MW、额定工作压力：0Mpa、额定出水水温：100℃、供开水量：21000Kg/h 2 3 西安联保锅炉供水设备制造公司 锅炉房 上湾水暖服务部 3 HL-FACWRL2.8MW-35/60-AIII 3 4 宝鸡市海浪设备有限公司 前石畔锅炉房 前石畔水暖服务部 4 2 6 3-1煤锅炉房 锦界水暖服务部 小计 8 17 1 热水锅炉 型号：HL-FACWRL1.4MW-85/60-An1效率88.4% 1 4 中国陕西宝鸡市海淀锅炉设备有限公司 主井采暖锅炉房 柳塔服务部 2 SZL2.8-0.7/95/70-AⅡ热功率2.8MW额定出水压力0.7MPa额定出口/进口水温95/70℃ 2 4 山东泰山集团股份有限责任公司 锅炉房 考考赖净水厂 3 SZL4.2-1.0/95/70-AⅡ.P 2 6 河南郑州锅炉厂 马家塔锅炉房 马家塔矿水暖服务部 4 TDZL2.8-1.0/10/20-AⅡWAI外形尺寸325*2571*352，额定热功率2.8MW，额定出水压力1.0MPa,额定出口进口水温115/70℃，锅炉大件重量24.36T 1 4 呼和浩特锅炉厂 康井井口锅炉房 保德水暖服务部 5 TDZL2.8-1.0/115170A外形尺寸325*2571*352，额定热功率2.8MW，额定出水压力1.0MPa,额定出口进口水温115/70℃，锅炉大件重量24.37T 1 4 张家口三北、拉瓦克锅炉有限公司 6 型号：DZL2.8-0.7-95/70-ALL技术参数：1、额定出力：2.8MW2、额定压力：0.7MPa3、使用压力：0.4MPa4、出口温度：169.6°5、燃料种类：AII 2 4 包钢重菱锅炉制造有限公司 矿区锅炉房 昌汉沟服务部水暖 小计 9 26 1 燃气热水炉 WNS4.2-1.0/95/70-Q 2 6 维修二厂 矿业服务处 合计 131Sheet1 数量总吨位数Sheet2 Sheet3