乏风余热利用工程在刘庄煤矿西区的应用

介绍了如何通过热泵机组、乏风余热解决矿井职工洗浴、办公区和生活区供暖及进风井冬季保暖等供热问题。     

煤矿乏风瓦斯氧化技术方案设计

为减少煤矿行业碳排放量,降低温室效应,设计了煤矿乏风瓦斯氧化技术方案。该方案能够将煤层气中的甲烷转化为热能并用于发电,提高乏风氧化热的利用价值。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性

以实验室活性炭吸附床为研究对象,建立了多维吸附床内煤矿乏风流动、吸附传质的数学模型.首先对活性炭富集煤矿乏风瓦斯过程进行了模拟,得到了各个循环步骤下床内详细的浓度分布和吸附量分布,模拟结果与实验结果符合较好.进而采用此模型,改变吸附压强、解吸压强和解吸温度等参数,对不同工况下瓦斯分离富集过程进行了对比模拟研究,揭示了煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性.     

湖水源数据中心余热回收系统性能模拟研究——以东江湖大数据产业园为例

为充分利用湖水源数据中心无主机全自然冷却系统的余热、降低废热对自然水体的影响,基于夏热冬冷地区办公建筑动态负荷特性,建立了移峰填谷策略下数据中心水源热泵联合蓄热水箱余热回收系统,与传统风冷热泵供热、水源热泵余热回收系统对比,研究其节能降费潜力。模拟表明：与传统风冷热泵供热相比,水源热泵余热回收供热节能率为46.1%;通过增设蓄热水箱,制定峰谷电价下的运行策略,供热系统节能率提高了41.9%。此外,从冷却水回水侧回收余热有利于提升冷却系统能效,机房送风温度23℃,供水温度17℃时,通过余热回收,冷却系统能耗降低13.1%,机房能源使用效率(power usage effectiveness, PUE)由1.131降至1.111。通过经济性分析发现,相比于风冷热泵供热,水源热泵余热回收全年电费节费率为19.7%,在移峰填谷策略下,与水源热泵余热回收相比节费率进一步提高了64.4%,节能降费效果显著。     

风冷冷热水机组性能测试系统节能运行分析及改进

对风冷冷热水机组常规测试系统进行了计算分析,针对常规测试系统中同时需要加热和制冷而造成的能量浪费现象,提出在该常规测试系统中空气侧增设表冷器,水侧增设水水换热器,对该系统进行节能改进设计.并以制冷量为25kW(制热量为32kW)的风冷冷热水机组测试系统为例,以试验工况数据为基础,对改进后系统的节能效果进行验算分析.通过比较改进前后的系统能耗得出,改进后的系统制冷测试工况时可节电32kW,热泵测试工况时可节电16kW,最后编写了表冷器的设计计算程序模块.     

不同矿区余废热资源特征与匹配方案研究

为了掌握处于寒冷及夏热冬冷不同采暖矿区余废热资源状况,基于现场调研和数据计算分析结果,探讨了矿区余废热资源可提取资源量的影响因素和特征,提出了品位高低不同的余废热资源与场区不同供热场所相互匹配的余废热资源综合利用方案。结果表明:煤矿余废热资源可提取热量与煤矿所在的气候区域及纬度、产能、通风方式、采面埋深、地质情况等因素有关;浅层开采的寒冷高纬度地区矿井明显余热资源不足,而深层开采的寒冷低纬度或者夏热冬冷地区的矿井余热量较富裕;根据单项余废热资源量、总余废热资源量、以及单项供热负荷大小、总供热负荷的大小关系,给出了寒冷地区及夏热冬冷不同矿区的余热资源与供热负荷匹配方案建议,并提出了多种余热资源耦合利用工艺原理。     

钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的氧化影响研究

为降低乏风瓦斯排放对温室效应的影响，提高乏风瓦斯的利用率，探究了体积分数为0.75%的乏风瓦斯及其与褐煤、无烟煤混烧方法下的氧化规律。随后进一步探究矿井乏风中裹挟的钙质泥岩粉尘对混烧体系中乏风瓦斯的影响。研究利用管式炉系统，模拟乏风瓦斯与空气预混气体环境，将金属氧化物含量不同的钙质泥岩粉尘与不同煤种混合，置于该气体环境中。结合X射线衍射分析(XRD)测试，分析混烧产物。研究表明：钙质泥岩粉尘可以促进瓦斯的氧化，且随着金属氧化物含量的增多，氧化效率增加。钙质泥岩粉尘可以促进同等温度下两个煤种混烧体系中乏风瓦斯的氧化。钙质泥岩粉尘金属氧化物含量越多，乏风瓦斯转化达到极限的温度越低。根据粉尘对两个煤种混烧体系的瓦斯转化作用效果可知，虽然褐煤体系的瓦斯转化率一直高于无烟煤体系，但粉尘对于褐煤体系中乏风瓦斯的转化呈负面影响，对无烟煤体系呈积极影响，故粉尘对无烟煤混烧体系的影响优于对褐煤体系的影响。钙质泥岩粉尘同时起到固硫作用，故对矿井排出乏风瓦斯过程中含有的钙质泥岩粉尘可不做处理，将其与乏风瓦斯共同通入燃煤锅炉中。     

国内外矿井低浓度瓦斯利用技术的探讨

分析了煤矿瓦斯赋存基础参数和来源及涌出构成,提出了煤矿抽放瓦斯的必要性,总结了煤矿瓦斯基本分类及利用方法,研究了国内外低浓度瓦斯发电技术、煤矿乏风氧化装置及乏风瓦斯发电解决方案,指出矿井低浓度瓦斯利用技术将在促进煤层气利用的同时,推动煤矿瓦斯的全面综合利用,必将产生良好的经济效益和社会效益。     

城市污水处理厂沼气机热泵的应用

分析了城市污水处理厂余热能回收利用的可行性及应用方式,研究了以污水处理过程中产出的沼气驱动沼气机热泵的节能与环保作用,并做系统构建与经济性的计算．结果表明：与燃煤锅炉、燃气锅炉以及电动热泵相比,以污水厂产出沼气为燃料,输入功率为500kW的沼气机热泵,按年运行300d计,可分别节约标准煤450t、天然气27．7万m^3以及用电量68．2万kW·h,一年半即可收回沼气机热泵的先期投入费．因此,城市污水处理厂利用产出沼气驱动热泵以回收污水中余热能,是一种资源有效利用的节能方式,具有显著的经济效益与环保效益．     

水源热泵机组低温热源使用情况调研及能效分析

为响应"节能环保,绿色建筑"的号召,为太原市水源热泵的使用建言献策,对太原市的水源热泵机组进行了调研,主要是对太原市的3种水源热泵机组(污水源热泵机组、工业余热型水源热泵机组和土壤源热泵机组)的供热情况进行了全天监测,利用工程热力学知识对这3个不同水源热泵机组进行了系统性的分析和论证,并得出了太原市最适宜使用的水源热泵机组为工业废热型水源热泵。     

有机朗肯循环发电系统试验平台设计

目前,我国的工业余热资源丰富,余热资源的合理利用必将对我国能源结构的改革起到很好的促进作用.有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle,ORC）是提高能源利用效率的有效途径之一.其具有结构简单、适用热源温度范围广、余热回收效率高等优点,ORC发电技术已成为余热回收领域的热点课题之一.针对低温余热ORC发电技术进行了理论分析和工质研究,完成了发电目标为20 kW、以向心透平为膨胀机的低温余热ORC发电系统试验平台的设计,并完成了数据采集及控制系统的设计.20 kW （小功率）向心透平的设计,扩大了低温余热ORC发电系统的应用范围,促进了余热资源产业的发展.     

小纪汗煤矿水文地质特征及矿井水害防治关键技术分析

煤炭行业对于经济的发展有着很大的推动力,对于煤炭的开发会带来经济快速的发展。在煤炭行业的发展中有一项问题不容忽视,那就是对于矿井的水害防治工作,近些年来关于煤炭矿井的事故频繁的发生,人们对于煤炭的安全生产格外的重视。为了更好地促进煤炭的安全生产,对煤矿的水害防治工作进行研究很有必要。该文以小纪汗煤矿作为研究的对象,分析其自身的水文特征以及如何做好该煤矿的矿井水害防治工作。     

工业余热热泵冬季供暖的应用分析

将电厂冷却水作为热泵的低位热源,根据水源热泵的技术特点分析余热热泵的节能原理及余热热泵系统的可行性,讨论了其在节能环保方面的巨大优越性.结合工程实际,应用余热热泵给长春某小区冬季供暖,通过计算比较分析,得出余热热泵具有很好的经济、环境、社会效益.     

利用有机朗肯循环系统回收30t/h燃煤锅炉烟气余热的热经济性评估

设备选择和经济性评估对有机朗肯循环系统(ORC)热力性、经济性和环境影响至关重要。文中以R123为工质,以某厂30t/h蒸发量锅炉烟气余热回收利用作为案例,对ORC系统回收利用烟气余热进行了设备及热经济性计算分析,给出了具体设备热经济计算结果,锅炉烟道中换热管束的布置形式和尺寸。结果表明,系统单位装机容量成本为23 800元/kW,单位发电成本为0.285元/kW·h,投资回收年限为5.58年,净输出功为91.5kW,发电功率为88.5kW。考虑主要设备及运行维护费用,系统总投资约合人民币345万元。     

电动汽车空调制热系统设计及研究

针对纯电动汽车空调系统制热功耗高且低温环境工况下制热效果差的问题,提出一种通过回收电机余热为乘客舱制热来减少制热功耗的空调系统.运用AMESim软件建立了电机余热循环系统模型并通过电机余热制热试验验证了该模型的准确性,建立了热泵空调制热系统模型并通过热泵空调制热试验验证了该模型的准确性,结合两个系统建立了带有电机余热回收的热泵空调系统仿真模型,分析了电机余热制热性能和电机余热辅助热泵空调制热性能.试验结果表明,电机余热单独制热在中等车速、环境温度高于10℃的工况下能够满足制热需求;电机余热辅助热泵空调制热能够有效提高制热效率,在电机转速为3000 r/min、压缩机转速为4000 r/min、环境温度为-5℃的工况下,等效制热能效比能够达到3.4,比同工况下热泵空调单独制热模式的能效比提高了约48％.该系统可以有效提高纯电动汽车的能源利用率,改善空调系统的制热性能.     

深部煤层伴生废热新模式开发及适用性分析

现阶段深部煤层的开发过程中,煤层埋藏深、温度高,开发初期伴生地层水携高温废热开采至地面造成了部分能源浪费.基于资源综合利用角度上,为了使深部煤层开发中携带的废热用于热泵技术热源,提出废井改造地热井以降低钻井成本,以此设立深部煤层地热开发的工艺及热泵技术适用条件,从经济性及安全性两方面去分析深部煤层地热开发的可行性,给出了利用热泵系统进行煤层伴生废热开发的条件,最终建立出相关热泵系统模型,通过具体的示例环境参数进行计算.得出鄂尔多斯东缘神府地区某区块深部煤层伴生废热的单井制热量可达14.8 kW,热泵系统的制热性能系数(COP)可达到4.33～7.31,同时,煤层气井出口混合产物温降将近10℃.表明煤层伴生废热开发在提高了井上采收作业安全性的同时拥有较好的采热开发环境,扩展了废热可利用的经济性,提出一种深部煤层综合性开发的新型模式.     

高温热泵回收船舶柴油机余热的应用分析

通过分析船舶柴油机余热,说明采用高温热泵回收柴油机缸套冷却水余热的优点,并计算出可回收利用的缸套冷却水余热量;进一步分析了高温热泵回收缸套冷却水余热应满足的条件,在此基础上,确定了高温热泵的类型,给出了用于回收柴油机余热的高温热泵的系统原理图,阐述了系统的工作原理和研究中存在的难点,推荐了两种较为适宜的高温热泵工质.     

唐山矿矿井水余热资源利用的研究和探讨

本文通过对矿井开采过程中排放的矿井水所含热能的分析计算,论证了通过水源热泵机组实现矿井水余热加热职工洗浴用水项目的可行性。矿井水余热资源的综合利用,符合发展循环经济建设节约型企业要求,环境保护及资源循环利用意义重大,社会效益显著。     

高温矿井热害治理与废热利用综合技术研究

本文以安徽朱集西矿为研究对象,研究高温矿井热害治理与废热利用综合技术,该技术综合热泵技术和井下制冷降温技术,在进行矿井热害治理的同时,充分回收高温矿井废热,将高位热害变成煤矿供热资源,既降低了井下降温负荷和运行成本,又将能量回收利用替代锅炉热源,节能、减排。     

基于微震监测的高强度开采工作面围岩响应规律

将微震监测系统引入西部高强度开采的典型矿区——小纪汗煤矿,实现了整个监测区域的"空间"监测,更为全面地捕捉围岩内部破裂信息,基于微震监测数据分析了煤矿工作面的矿压显现规律、岩层运动规律和围岩应力变形规律.结果表明:随着11203工作面的不断开采,微震事件的演化呈周期性变化,与工作面矿压显现规律密切相关,且周期来压平均步距为23 m.划分得到了工作面"三带"的范围及工作面开采扰动影响范围,为工作面的支护设计和灾害防治工作提供数据支撑.