煤矿绿色能源分析报告

第1页铁岭市XX矿绿色能源分析报告（编制日期：2013年11月）编制单位：大地工程开发（集团）有限公司北京博能科技有限公司清华大学建筑学院第2页目录1.可行性报告编制目的、任务与依据...............................................................................31.1目的与任务................................................................................................................31.2编制依据....................................................................................................................31.3基础数据....................................................................................................................32.技术可行性分析...............................................................................................................42.1项目背景情况............................................................................................................42.2项目供热需求负荷....................................................................................................42.3现行可选供热方案及其优劣评估............................................................................52.4绿色能源供热系统技术方案....................................................................................62.5绿色能源供热规划方案..........................................................................................102.6绿色能源技术特点..................................................................................................122.7热泵技术背景情况..................................................................................................122.8矿区绿色能源供热系统技术可行性结论..............................................................143.经济可行性分析.............................................................................................................153.1绿色能源供热系统投资估算......................................................................................153.2绿色能源供热系统热泵运行费用..............................................................................163.3绿色能源供热系统较传统煤锅炉供热方案经济效益…………………………………..194.可行性分析结论.............................................................................................................20第3页1.可行性报告编制目的、任务与依据1.1目的与任务为了进一步贯彻“绿色建设，绿色生产，绿色发展”先进的理念，降低运行成本，本报告通过对煤矿绿色能源分析，采用热泵技术，利用矿井乏风、矿井涌水余热、洗浴卫生废水余热，为矿区供热，降低一次能源消耗，以实现“绿色能源供热”，提高矿井生产经济效益与市场竞争能力。1.2编制依据矿方提供数据：(1)风井乏风量7100m3/min，乏风温度16℃，湿度85%；(2)矿进涌水量1000m3/d，涌水温度16～18℃，直排。(3)压风机冷却水40m3/h，温度15～35℃(开风机)，31～53℃(不开风机)。(4)月均使用洗浴卫生热水1500t/d。直排。(5)国家及行业相关设计、施工规范与法规法律(6)当地能源、材料、设备及人力成本等市场价格及相关政策(7)当地气象、水文、地质资料等1.3基础数据气象资料(中国气象数据共享服务网)参照铁岭市附近城市气象资料，具体如下：冬季空调室外设计干球温度-22℃冬季空调室外最冷月平均相对湿度44%冬季采暖室外设计干球温度-19℃最冷月极端最低温度-38℃自来水年平均温度10℃洗浴卫生废水外平均排放温度25℃第4页气象资料表辽宁沈阳市月月平均气压(0.1百帕)月平均气温(0.1摄氏度)月极端最高气温(0.1摄氏度)月极端最低气温(0.1摄氏度)月平均相对湿度(百分率)月平均总云量(0.1成)月平均风速(0.1米/秒)月降水量(0.1毫米)110208-11086-29460262560210187-69172-2715530277031014612200-217533932179410075102293-8752473839451003617034312555635538699992203566967622992079986246361124786925165581001923635280786023161891008217432712714324747101014095292-7365372843311101813217-2256335291921210202-75131-27161292698年年平均气压年平均气温年极端最高气温年极端最低气温年平均相对湿度年平均总云量年平均风速年降水量1010584361-294634428690332766/99999：缺测32744：无记录沈阳(54342)(经度123.45度,纬度41.73度)拔海高度44.7米2.技术可行性分析2.1项目背景情况矿区现采用2台20t/h，2台10t/h燃煤锅炉为矿区提供冬季采暧及全年洗浴卫生热水。供热需求主要有办公楼、宿舍楼、厂房采暖，井口进风加热，全年洗浴卫生热水供应。2.2项目供热需求负荷通风加热计算负荷建筑采暖，暂无数据井口加热，可按下式计算:第5页Q吸=Cp.p.G.Δt(Kw)=1.01×1.31×118.33×40=6262(Kw)式中:Cp—空气的定压比热1.01KJ/Kg•℃P—空气的平均密度:1.31Kg/m³G—乏风流量(m³/s)G=118.33m³/sΔt—设计空气最大温升,本案Δt取40℃。记入管网损失5%，井口加热负荷6591(Kw)全年卫生、热水、供热负荷平均每天需卫生热水500t，自来水温度：冬季5℃；春秋季10℃；夏季15℃；卫生热水设计温度：43℃序号供热部分夏季春秋季冬季1全年热水供应24h平均供热（Kw）745.0878.01011.0注：管网损失5%已经计入各建筑物负荷中全年供热负荷需求汇总序号供热部分夏季春秋季冬季1建筑物供暖（Kw）----2井口进风加热（Kw）--65913全年热水供应（Kw）745.O878.01011.0合计（Kw）745.0808.076002.3现行可选供热方案及其优劣评估北方地区矿区现行供热方式基本为燃煤锅炉供热方式，约占现有矿区99％以上。其他如燃气锅炉或电锅炉等供暖方式也有个别案例。采用热泵供热技术取代锅炉供热方式是近几年来的新鲜事物，虽然起步较晚，但由于热泵技术突出的第6页“节能环保”特性，开始在北方地区各矿区备受关注。在山东、河北、河南、内蒙、山西等地已有成功应用案例，且逐步形成取代传统锅炉供热之势。对于北方地区矿区供热系统，其供热方案有如下两大类：传统类与新型绿色类可供选择。传统类有两种方案：其一为燃煤蒸汽锅炉，其二为燃气锅炉。新型绿色类有两种方案：其一为完全靠热泵供热，其二为基峰热泵供热、调峰用锅炉的双源偶合供热方式。对于新型绿色类供热方案是采用完全热泵供热方式还是采用热泵锅炉双源偶合式供热，完全取决于供热需求与矿区余热资源条件两大因素。因此，当地气象条件、矿区建设规模、供热需求大小、能源价格及政策、排风、排水及其他废弃热能资源条件及其当地的能源价格与政策等等均是设计选择时重要依据。2.4绿色能源供热系统技术方案矿区绿色能源供热系统是指：以热泵供热或以热泵供热为主的供热系统。余热资源评测、供热能力根据矿区余热资源情况了解，矿区余热资源主要有如下几个形式：排风井乏风、井下涌水排放、洗浴卫生热水排废水等。(1)乏风余热资源能力测评A.乏风余热资源作为热泵吸热低位热源能力的大小，根据热力学原理可知：主要表征在两个方面，其一为介质连续稳定的流量（m³/s或Kg/s），其二为介质的热位品（空气：用焓表征，水：用温度为表征）。作为排风井乏风，其量是根据矿井采掘的深度、作业面的大小与采煤量的多少、矿井中易爆气体含量及安全性要求等综合因素，确定排风量的大小。矿区排风量为7100m³/min。而排风的热品位（主要指空气的温度与湿度）焓的大小。矿区的冬季乏风设计计算参数选择如下：乏风干球湿度t≥16℃（最低湿度）乏风相对湿度Φ≥85%（最小相对湿度）第7页根据热力学原理,排风井乏风的可资热泵回收利用的余热，可按下式计算:Q吸=Cp.p.G.Δh(Kw)=1.01x1.24x118.33x20=2963(Kw)式中:Cp—空气的定压比热1.01KJ/Kg.℃P—空气的平均密度:1.24Kg/m³G—乏风流量(m³/s)G=118.33m³/sΔh—设计通过乏风换热器空气前后的焓差值,本案Δh取20KJ/kg.℃，以控制换热器不结霜为宜。B.乏风热泵选配选配特高效型乏风热泵设备及型号型号为SMEET-FZ-1000共计4台,单台乏风热泵性能参数如下：供热能力Q=1000Kw耗电功率N=271KwC.乏风热泵供热能力：根据上述设备选配，乏风热泵供热能力为：总供热量1000×4=4000（Kw）；总耗电功率271×4=1084（Kw）；热水供水温度55℃，回水温度45℃，温差10℃；(2)井下涌水热资源能力测评A．井下涌水热资源根据提供数据，每天1000t/d，即每小时约42t/h涌水量，水量较小，涌水水温全年≧16℃。涌水是热泵吸热侧优质低位热源。根据热力学原理，井下涌水可供涌水热泵吸收利用的余热可通过下式计算：Q吸=Cp•ρ•W•Δt（Kw）=4.18×11.67×10=487.8(Kw)式中：Cp-水的定压比热4.18KJ/kg℃ρ-水的容重1000Kg/m3第8页w-水的流量m3/h本案取42m3/h，即11.67Kg/sΔt-水的取热温差,即水通过换热器前后的温差，本案取Δt=10℃B.涌水热泵选配选配原