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水源热泵在金矿如何应用?

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发表于 2011-7-13 23:58:25 | 显示全部楼层 |阅读模式

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水源热泵在金矿的应用:
, ^8 `3 @; ?" J, e9 b8 _% a5 ^: N& L【摘要】:我国矿产资源丰富,矿山企业较多。矿山井下排水量非常大(4000m3/d),蕴含的丰富低品位能量,以往并未加以利用即白白的排放。若应用水源热泵方案可充分利用其能量,为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。
+ u' R+ [% G1 G0 X: S* i7 Q8 ~0 H一、概述:
' \( U6 k  [) k# y) ^我国矿产资源丰富,矿山企业较多。在矿山的生产过程中,为了采掘作业的顺利进行,不可避免的要进行多项安全保卫措施,其中排除与隔绝地下水就是必须采取的措施之一,经常有大量宝贵的地下水被白白排放。8 O; q. [. |' Q7 {+ `/ A1 L
为了充分利用宝贵的地下水资源,并给企业职工创造良好的生产和生活环境,焦家金矿领导针对该矿山大量的水资源未被充分利用的状况,提出合理的开发利用矿井水的设想。因此采用这种挖潜改造、利废利旧等方面的措施,可节约大量的资金,给企业带来可观的经济效益。
2 |5 r6 j8 o. T* s焦家金矿现在每日矿井排水量高达4000m3,且常年水温恒定在21-22℃,蕴含着丰富的低品位热源。以往并未加以利用而白白排放。若利用现有的水源热泵技术,可充分利用其能量,为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。
: w! v  r1 {/ G! h二、水源热泵技术简介:
1 }; V9 Z% z' B3 E. p水源热泵技术是利用地球表面浅层水源的低温低位热能,采用热泵原理,通过少量的高位电能输入,实现低位热能向高位热能转移的一种技术。它具有高效、节能、经济、环保、运行稳定可靠等特点,而且能实现一机多用(制热、制冷、供热水)应用范围广,在使用过程中能实现自动化,便于管理。
9 M) a; y  W4 S# M" V4 g6 G) a水源热泵技术现已日趋推广,它具有高效、节能、经济、环保、安全等优点。它的特点如下:
5 z) M! C  R$ p2 E' d. Y) e(1)利用1KW的能量可供60~100 平方米的面积取暖、制冷。; I) u, W( k* n( k' _1 X
(2)能量输入与输出之比:供热状态约1:4.2,制冷状态约1:5.8。2 K$ Y! y% n5 o" f0 B2 k! r
(3)初投资是溴化锂机组和其他中央空调的2/3~4/5。
* o; i" D4 B7 I5 ?: q1 ~7 J/ l(4)使用过程中不释放任何对环境有害的气体,不破坏水资源。
  |1 r8 q1 l* r(5)不存在任何爆炸、燃烧的安全隐患,使用方便,操作简单、运行稳定可靠、适用面广,既可用于中小区域供暖、制冷又可多机组组合用于建筑群体供暖、制冷。
2 v" u2 q6 _6 D. d# j水源热泵技术虽然如此优越,但也受环境条件的限制,即水源条件的限制。而该矿山井下排水量非常大(4000m3/d),蕴含的丰富低品位能量,以往并未加以利用即白白的排放。若应用水源热泵方案可充分利用其能量,为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。
' C  _/ G7 H& R# m/ R+ v- Q% P! z三、工艺流程方案的确定:
3 B0 N1 H( [2 w0 J0 V* r(一)已知条件:1 A! N' J4 J) L4 O
1、一期需要空调的精炼厂的厂房面积约2000平方米,室内设计计算温度26~28℃。已有全新风空调机箱,新风量:40000 m3/h,新风机箱要求冷量309KW。
5 K( t& L, E9 E# L) x; K0 J2、井下水量:3000~4000m3/d,可保守估计: 3000m3/d,即为125m3/h。
) F1 M- }- n3 D3、井水水温:21℃~22℃。水质报告如下:CL-=5901.18mg/L,Ca2+=1515 mg/L,Mg2+=85.08 mg/L, Fe3+=1.12 mg/L,PH=7.1,总矿化度= 11694.5mg/L,悬浮物= 35.60 mg/L。
6 l3 w. v- n4 [3 ^5 m: u& d$ T4、井下水处理站贮量:贮水池400m3/个,两个;沉淀池50 m3/个,两个。# @) O4 a# J, T# E! f
(二)工艺流程方案的确定, p  S2 T, ]7 ?  O
根据现场具体情况,决定采用以下利用方案:由矿井水泵从蓄水池中抽水(20℃),输送到除砂器,经除砂后再进入中间换热器(钛板板式)换热后去选厂(26℃)再利用。中间循环水(23℃)进入热泵机组,吸热后(30℃)回换热器重新换热降温(23℃),再进入热泵机组,如此反复循环。热泵机组空调侧进出口温度为12/7℃。1 ^# K/ J) K  k( I
夏季制冷,依精炼厂的具体情况,以矿井水为冷源,将热量转移到矿井水中。只需消耗少量的电能,与普通空调相比可节省电能达40%以上。该装置只是把已经存在的热量进行了转移,因而既经济、又环保。
; @) y1 ]- d! ?+ L  D(三)主要工艺设备选型:: {% y& A0 l: f6 N& f/ z$ S4 T
选用DZ-LC-160型2台,单台制冷量为167.5kw,输入功率为45kw。空调循环水泵采用KQSG100-50-30两台(一用一备),Q=50m3/h,H=30mH2O,N=7.5kw;除砂器采用DZS-350/80一台;SHN-4型电子除垢仪两台;利用自来水系统补水定压;DN150快速除污器一台;矿井水泵利用原有;中间换热器采用钛板换热器一台,中间循环泵采用KSGP100-40-18两台(一用一备),H=18m,N=4KW, Q=40m3/h。5 t$ w, G  L! S2 ?4 n6 w
(四)方案分析  J7 }4 T: H. e6 H) w
1、 经济分析:1 o# W2 `* Q3 W; t2 W
热泵机组制冷时,总输入功率80KW。若电价按0.6元/度计算,空调时间110天,每天按12小时计算,则年空调费用:0.7×0.6×80×110×12×0.8=3.55万元。热泵机组本体投资:32万元。, L* q% x9 E( n( ^
2、环保方面分析:
; G+ |9 K" J" z7 m) ]9 _水资源属于再生能源,采用水—水热泵技术不仅可以避免污染,同时也使矿井排水中的宝贵能源得到充分利用。4 O* y( S: M; ~( P1 H" e1 a% d
3、其它
% T$ K' ^: ]& r- J热泵能实现很高的自动化水平,几乎能达到无人安全运行状态,且维护、维修工作量很小。% Y2 D* I- V" w: y
4、结论:. k! S, D  e+ v
通过以上分析可知,该方案的总投资低,而且运行费用又省。并且热泵的系统单一,管理与维修都比混合系统方便。
* F( M) h* }+ X, k7 X; v四、施工过程中采取的有益措施:
' w7 A" w4 P7 O) R1、针对该矿矿井水水质较差,采用了钛板换热器,保障了整个工艺系统能够安全、长期、经济运行。
! v1 b# @" b. U( H" x3 c# N+ t2、系统中的主要设备是热泵机组。该设备配有专用的电控柜。电控柜内设有针对热泵机组的多种起动和保护功能,其中包括自动根据水温进行压缩机四级调节,以最经济的运行状态来适应不同的负荷状况,超温跳闸,过载断电等。水循环系统中的其他设备均采用常规的接触器加热继电器控制方式。所有水泵的起-停按钮均装在一面电控柜上,并可由机组统一自动起、停。整个运行状态可通过机组面板上的触摸屏进行观察和调整。
; r* B$ U6 ?6 X% I$ H$ L& F3、由于该工程为改建利旧工程,为了充分体现节约精神,空调机房利用原矿井水泵房的空闲空间而建,既节约了土建费用,利用了原有矿井水泵,又为将来充分利用所有矿井水打下基础。* v; h& C7 l3 A* C6 I9 o, W
4、空调机房与精炼厂房间距400m左右,矿上技术人员又发挥聪明才智,利用了途中200m左右的冬天供暖管道,进一步降低了造价,节省了成本。
7 n/ R# f9 l) i5 S, G# b$ Q五、运行结果分析:% N# a$ M  x$ B; l/ _
经过半个多月的试运行,精炼厂房内的工作温度由以往的30~40℃降低到28℃以下,大大改善了工作环境,提高了工作效率,紧密了干群关系,使广大职工对矿领导交口称赞。而机组的输入功率也在35KW左右,制冷量每台可达200KW,其能量输出与输入比达5.8。大大节约了电能,达到了预期目的。
9 ~9 {  h, A9 {+ w5 @文章关键词: 水源热泵;金矿;应用; 井下水; 节能
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