通过能源综合利用，推进无碳化、节能型矿山建设|矿山废石综合利用

　　摘 要：通过对中钢富全矿业能源综合利用的阐述，说明了能源的综合利用，将有限的资源在满足企业日常需求和设备散热的同时，进行综合利用，不仅降低了企业二氧化碳的排放，同时也实现了企业节能的目的，对同类矿山企业具有借鉴和推广价值。
　　关键词：水资源、余热、无碳、节能
　　背 景：为向职工提供一个良好的工作和生活环境，杜绝企业高燃煤消耗和高污染，公司充分挖掘企业自身潜力，推广使用水源热泵技术，将水资源进行有效利用，在向生产、生活设施供水之前，从水中提取能量用于职工采暖、制冷和洗浴用热；在解决设备自身的散热问题的同时，将设备余热有效利用，不仅将有限的能源二次利用，而且杜绝了传统热风炉对井口预热产生的二氧化碳等温室气体的排放。通过能源的综合利用，减少了能源浪费和温室气体排放，有效应对了气候变化。成为企业降低生产成本、增加经济效益的一项重要措施，迎合了国家能源综合利用的号召。
　　1、 公司能源富存的现状
　　1.1水源条件
　　1.1.1 地下涌水情况
　　公司井下涌水量原设计为237m3/h-383m3/h,而在实际开采施工过程中至建成投产，井下实际涌水量仅为100m3/h左右。经现场实测矿井涌水水温为23.8℃，
　　1.1.2 地表水井供水情况
　　根据现有水井供水情况，可提供约80m3/h/眼，另结合厂区的建筑情况，为防止水井距离建筑物太近，而地表影响建筑物。为此，厂区内可设置两眼水井，地表水井供水可补充总水量为160m3/h左右。另据新汶矿业集团地质勘探有限责任公司对该区第四系水源井抽水实验报告表明，井深49m时水温为16.9℃，推测井深在80-100m时可提供18℃左右水源。排除外界干扰因素，水容器出水温度在20℃左右
　　1.1.3水质条件
　　根据山东煤炭质量检测中心提供的32m抽水井水质分析报告 表明：水温16℃，水质PH=7.4，水质总硬度、含沙量、浑浊度、总矿化度及地下水腐蚀性略有所超标。
　　1.2、设备情况
　　公司生产用风采用地表空压机站集中供风形式，共安装复盛SA－250A/W螺杆式空压机6台，为用5备1，目前2台运行。机组压风机头采用250 kw电机驱动、风冷组件散热，其主要参数：散热器风机功率7.5kw，散热器面积2.2m2，有效散热通风面积1m2，风速约为6.6m/s，空气流量为13.9～15.2m3/s。空压机运行时散发的热量使夏季空压机房室内连续高温，为改善设备运行的环境温度，保证设备能够正常运行，满足矿山生产需要，经研究和对空压机性能参数分析，将空压机运行时散发的热量直接收集导至室外。在空压机房开设导风孔，每台空压机对应一个导风孔。在空压机散热器侧制作导风罩，每台空压机安装一个导风罩，将散热器散发的余热直接从空压机房导至室外。改造后，空压机房室内温度得到有效控制，夏季设备散热器窗口气流温度在42～50℃时，室内温升保持在38～40℃之间；冬季机房排气窗口排气温度在34～36℃之间。
　　2.基本情况
　　2.1水源热泵运行工况要求
　　满足机组运行工况的水温为：冬季不低于10℃，夏季一般低于30℃。最佳运行工况的水温为：18℃-22℃。如果水源的水质达不到要求时，也可采取相应的技术措施进行水质处理，使其符合机组要求。
　　2.2、副井情况
　　副井提升系统担负着矿山人员提升、安全出口和进风井的功能，为此，在保证提升设备安全运行的同时，防止杂物坠落危及人身安全至关重要。因此防止副井井口冬季结冰，以防冰块坠落危及人身安全就成为一项非常关键的环节，井口预热就至关重要，也是必须的设施。副井设计进风量为105.75m3/s，室外最低平均温度-7℃（历年极限最低温度-18.1℃），为杜绝井口结冰要求副井进风温度高于2℃。
　　3、 具体能源利用方案
　　3.1 水资源综合利用方案
　　为使有限的水资源在满足生产、生活设施需要同时，实现节能。具体方案如下：
　　将井下涌水和地表水井补充水通过排水泵排至地表设置的水容器中，利用水容器对水的保压功能，可将水直接供至水源热泵系统。水源热泵系统提取水中的能量用于企业职工办公、生活设施的采暖、制冷和职工洗浴用水加热，将提取能量后的水排至生产蓄水池，生产蓄水池再向其它工业用水供水。具体如下图：
　　利用生产用水作为水源热泵供水水源，机组在运行过程中，水量消耗为0（局部管道或截门泄露除外），只是提取水中的能量。在生产水供向生产系统前，经过水源热泵机组提取水中的能量用于制冷、采暖和职工洗浴用水加热，对生产用水在供水量上是毫无影响的。且我公司生产用水量较大，完全能够满足水源热泵用水量的要求。
　　3.2余热利用方案
　　鉴于副井井口预热的重要性，为保证系统的冬季安全运行，因空压机散发的热能被排至室外，不仅造成室外环境温度的升高，同时也造成能源的浪费。为合理利用余热能源，加之空压机机房距副井井口仅53 m距离，利用较为方便。为此，将设备散热排出的余热用∠40×4的角钢焊接框架，用酚醛树脂保温板密闭，制作成保温、防漏通风道收集，引致副井井口。通风道出口正对井口中心，以便使进入井筒的冷空气与通风道引入的热空气充分混合后进入井筒，以提高进风温度。通风道内风流动力源为空压机散热风机，加之副井为进风井，单位时间进风量较大，在井口区域可形成一个较大的负压区，能够将通风道内的热空气顺利地引至井筒及井口周围区域，以供井口预热和井口房供暖。为尽量减少通风道内风阻，通风道截面积定为设备排风口面积的1.2倍，以加大风流通过量。
　　4、 使用后效果和经济效益评估
　　4.1 推广使用水源热泵方案
　　该方案于2010年投入试运行，运行后职工办公与生活设施的采暖、制冷及职工洗浴用水加热效果良好，整个水资源利用网络系统中用水量无增加。且水源热泵系统为国家推广的节能产品，较单体空调为职工提供采暖、制冷+传统锅炉为职工提供洗浴和传统锅炉为职工提供采暖、洗浴+单体空调为职工提供制冷节约大量能源，减少大量二氧化碳等温室气体的排放。