辛安礦南立井工業(yè)場區(qū)節(jié)能環(huán)保集成技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用

南成磊

【摘 要】目前辛安礦在輔助提升系統(tǒng)方面存在一些問題，制約了礦井生產(chǎn)能力的充分發(fā)揮和礦井安全生產(chǎn)，因此，辛安礦以辛安南風(fēng)井為基礎(chǔ)，新建立井提升絞車工業(yè)廣場。辛安礦南立井工業(yè)場區(qū)，集立井提升機的高效節(jié)能、礦井廢氣資源的綜合利用于一體。

【Abstract】 At present， there are some problems in the auxiliary system， restricting the full play of production capacity and the safety of mine production， so the Xin'an mine establishes the vertical shaft hoisting winch industry square based on the Xin'an south air shaft. In Xin'an mine south shaft industry area， they integrate the energy-eficient of vertical shaft hoisting and comprehensive utilization of mine waste gas resources into one.

【關(guān)鍵詞】節(jié)能環(huán)保；工業(yè)創(chuàng)新 ；廢氣利用

【Keywords】energy saving and environmental protection； industrial innovation； waste gas utilization

【中圖分類號】TD263 【文獻標志碼】A 【文章編號】1673-1069（2017）12-0143-02

1 概況及主要問題

①辛安礦作為已開采多年的老礦山，隨著近年來，企業(yè)工業(yè)化、機械化的不斷改造，原工業(yè)廣場在空間以及設(shè)施裝配上已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代化礦井的要求，大大制約了企業(yè)的發(fā)展。加之企業(yè)環(huán)保意識的增強，越來越重視利用現(xiàn)代化設(shè)備對礦井資源進行合理利用。

②不斷深部開采，礦井地面廠區(qū)距井下工作面，平面距離及垂直距離較遠，降低了礦井防災(zāi)抗災(zāi)能力，尤其對于礦井瓦斯、火災(zāi)、水災(zāi)等災(zāi)害的治理。

③國家要求淘汰燃煤鍋爐，減少溫室氣體排放，督促企業(yè)進行大氣污染治理，如何保護環(huán)境，建設(shè)綠色礦山，又能兼顧井筒防凍，人員洗澡，冬季取暖、夏季制冷等問題，以實現(xiàn)礦井廢氣的綜合利用。

2 工業(yè)場區(qū)節(jié)能環(huán)保集成技術(shù)配置方案

①以辛安南風(fēng)井地面場區(qū)為基礎(chǔ)，新建辛安南立井擔(dān)負礦井升降人員及大型設(shè)備提升，并兼做進風(fēng)井和安全出口，是集設(shè)備節(jié)能降耗、維護簡單便捷、災(zāi)害預(yù)防、礦井廢氣污染物治理、節(jié)能環(huán)保的場區(qū)生產(chǎn)生活環(huán)境等為一體的現(xiàn)代化多功能工業(yè)場區(qū)。

②新建工業(yè)場區(qū)在風(fēng)井風(fēng)機出口回收礦井乏風(fēng)，安裝回風(fēng)源熱泵替代燃煤鍋爐，用于工業(yè)場區(qū)內(nèi)井筒防凍、冬季取暖，職工洗浴，夏季制冷等，并建設(shè)低濃度瓦斯發(fā)電站，實現(xiàn)場區(qū)內(nèi)部分生產(chǎn)生活用電的自給自足，減少溫室氣體排放，綜合利用礦井生產(chǎn)廢氣。

③充分利用新建立井井筒，在新建立井井筒內(nèi)安裝有梯子間，新增了一條安全通路，增強了礦井的安全可靠性。在安裝井筒裝備和梯子間的同時在井筒內(nèi)敷設(shè)了緊急避難系統(tǒng)所需注食管、風(fēng)管及-500排風(fēng)系統(tǒng)排風(fēng)管路、壓風(fēng)管路、注漿管路和各種動力電纜、控制電纜等，縮短了施工工期，減少了各種管線的長度，節(jié)約了材料。

3 辛安南立井工業(yè)場區(qū)節(jié)能環(huán)保技術(shù)的應(yīng)用及創(chuàng)新點

3.1 礦井廢氣資源的綜合利用技術(shù)及創(chuàng)新點

在煤礦生產(chǎn)過程中，隨著開采活動產(chǎn)生大量的廢氣，這些廢氣中混合有很多有害氣體，近年來針對礦井廢氣開展了很多研究，對其產(chǎn)生的廢氣中的能量進行回收再利用。辛安南副井以風(fēng)井場地為基礎(chǔ)，并距井下主采區(qū)較近，是理想的礦井廢氣收集、利用場所。

3.2 風(fēng)井回風(fēng)余熱的利用——風(fēng)源熱泵

立井工業(yè)廠區(qū)建成后，直接面臨著井筒上凍，威脅設(shè)備運行安全，還有就是職工冬季取暖、夏季消暑，和職工洗澡等問題。礦井總回風(fēng)綜合利用系統(tǒng)圖見圖1。

礦井正常生產(chǎn)過程中，礦井回風(fēng)溫度基本不受室外氣溫影響并且全年都比較恒定，辛安南風(fēng)井回風(fēng)風(fēng)量不小于167 m3/s，正常生產(chǎn)中礦井回風(fēng)溫度冬季為18℃，夏季為22℃，有著良好的熱源和熱匯。

冬季采暖、井筒保溫及全年制取生活熱水：利用回收礦井回風(fēng)的熱能為熱泵機組的熱源。

夏季制冷：利用回收礦井回風(fēng)的冷能為熱泵機組的熱匯。

第一，冬季熱泵系統(tǒng)需要風(fēng)源熱量的確定。

采暖、生活熱水與井筒防凍共6臺熱泵機組運行?？偀嶝摵蔀?001.2kW。按照熱泵機組的綜合能效比4.0計算，則需要從熱源中提取的熱量為：Qcj=Qcjs×（1-1/COP）=3001.2×（1-1/4.0）=2250.9kW。其中：Qcj——冬季需要吸收的熱量，kW；Qcjs——冬季設(shè)計總熱負荷，kW；COP——水源熱泵機組綜合能效比為4.0。

第二，夏季熱泵機組制冷工況下排熱量的確定。

夏季：夏季2臺機組工作，其中1臺機組30%工作用于空調(diào)，1臺機組50%工作用于生活熱水。生活熱水機組與空調(diào)機組采取冷凝熱回收方式，空調(diào)機組回水通過生活熱水機組提取熱量后排除，系統(tǒng)設(shè)計時按最不利情況考慮，即單獨運行空調(diào)機組時需要排出的熱量。熱泵機組冷負荷為200kW，按綜合能效比4.0計算，則需要向熱匯中排出的熱量為：Qzl=Qls×（1+1/COP）=200×（1+1/4）=250kW。其中：Qzl ——夏季需要排放的總熱量，kW；Qls——夏季設(shè)計總冷負荷，kW；COP——水源熱泵機組綜合能效比為4.0。

其相對于燃燒鍋爐水源熱泵系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：①利用井下回風(fēng)流溫度相對穩(wěn)定的特性，冬季從井下回風(fēng)中吸熱，向建筑物供暖，夏季向回風(fēng)中排熱為建筑物制冷。②該系統(tǒng)在運行過程中僅需消耗少量電力，不會對環(huán)境排放任何有害物，在節(jié)能的同時還可以有效降低場區(qū)熱島效應(yīng)[1]。③設(shè)計系統(tǒng)全部為閉式循環(huán)，不會造成空氣的污染，即無直燃機的二氧化碳排放，因此對生態(tài)環(huán)境不會產(chǎn)生不利影響。endprint

3.3 瓦斯的有效利用減少排放

出于環(huán)保節(jié)能考慮將在工業(yè)場區(qū)建設(shè)低濃度瓦斯電站，根據(jù)實際情況建設(shè)一座裝機容量為1000kW的低濃度瓦斯發(fā)電機組電站，發(fā)電機組發(fā)出的0.4kV交流電能經(jīng)升壓變壓器升至6kV后送至礦變電所，為工業(yè)場區(qū)風(fēng)源熱泵、注漿站及其他生產(chǎn)生活提供部分用電。

根據(jù)低濃度瓦斯發(fā)電機組發(fā)電瓦斯?jié)舛炔坏陀?%及兩臺發(fā)電機組每分鐘消耗純濃度瓦斯4.66m3的要求，結(jié)合我礦瓦斯抽采實際情況，即：回采工作面瓦斯抽采方法為高頂抽放，抽采瓦斯量為3～5m3/min，抽采濃度一般在12%～20%，基本穩(wěn)定在15%；掘進工作面瓦斯抽采方法為邊掘邊抽，抽采瓦斯量為1.0～1.8m3/min，瓦斯抽采濃度一般在4%～8%，基本穩(wěn)定在5.5%。一組大煤工作面瓦斯抽采量不能滿足兩臺機組的需要，只能保證一臺發(fā)電機組正常工作，但是大煤工作面瓦斯抽采濃度高，可以采取配氣將一定量的高濃度瓦斯與一定量的低濃度瓦斯混合成瓦斯?jié)舛仍?%及以上的瓦斯來保證兩臺發(fā)電機組正常運轉(zhuǎn)。

利用瓦斯發(fā)電機組500～550℃高溫尾氣的熱量，通過余熱回收系統(tǒng)產(chǎn)生65℃熱水。單臺發(fā)電機組排煙余熱可回收28.7萬kcal/h，二次產(chǎn)生熱水量4957kg/h，2臺產(chǎn)熱水量為9914kg/h，約可供100人次洗浴。系統(tǒng)建設(shè)將減少風(fēng)源熱泵的開機數(shù)量。

該項技術(shù)具有以下優(yōu)點：①因瓦斯氣的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍，大量的瓦斯排入大氣中對環(huán)境造成很大的污染，利用瓦斯發(fā)電可以消耗大量的瓦斯氣體，減少了對大氣的污染，具有較好的環(huán)保效益。②為污染物治理實現(xiàn)了廢物的減量化，資源化利用，無害化處理新途徑。

4 結(jié)語

辛安礦南立井工業(yè)場區(qū)，集立井提升機的高效節(jié)能、礦井廢氣資源的綜合利用于一體?；仫L(fēng)源熱泵經(jīng)過三年的使用后，能確保井底溫度達到2℃以上，確保了礦井不結(jié)冰，并且在降低環(huán)境污染、節(jié)約常規(guī)能源、減排大量CO2和其他有害物質(zhì)的同時，還大大減少了運行費用，完全符合當(dāng)前節(jié)能減排的國家戰(zhàn)略方針。在節(jié)能、環(huán)保等方面為礦井做出了突出貢獻，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。

【參考文獻】

【1】李美婷. 辛安礦南立井工業(yè)場區(qū)節(jié)能環(huán)保集成技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用與實

踐[J].安徽建筑大學(xué)學(xué)報，2016，24（06）：30-34.endprint