陈台沟铁矿的矿井排水利用.pdf

48 矿 业 工 程 M i ni ng En g i ne e r i n g 第 1 3 卷第 3 期 2 0 1 5年 6月 综合利用 陈 台沟铁 矿 的矿井排水利用 刘振利 程立娜 董 覃 ( 中冶北 方工 程技 术有 限公 司 ，辽宁 大连 1 1 6 6 0 0 ) 摘要 ：以陈 台沟铁矿 的矿井排水 为例 ，论述 了矿井 水在地下水 源热泵方 面的应用 ，具 有节约能源 和经 济性双重意义 。 关键词 ：环境污染 ；矿井排水 ；水源热泵 中图分 类号 ：TD 9 8 文献标识码 ：A 文章 编号 ：1 6 7 1 8 5 5 0( 2 0 1 5 )0 3 0 0 4 8 0 2 。一 紧张 。 0 弓l 吾 随着 环境保 护 越来越 受 到重视 ，矿 井水 资源 化 逐渐 受 到关注 。陈台沟铁 矿 每 日矿 井排 水量 可达 到 1 0 O 0 0 m。 ，且常 年水 温恒定 在 2 7 2 8 ，蕴 含 着 丰富 的低 品位热 源 ，但 以往工 程 中的 同类 矿井 水 并 未加 以利用 而 是排放 浪 费掉 。针对 该状况 ，提 出 合 理 的开发利 用 矿井水 的设 想 ，即利 用现 有 的地下 水 源热 泵技 术 ，充分利 用 其能量 ，为矿井 水 的利用 提供一种新的发展途径 。 1 地下水源热泵原 理 所谓地下水源热泵技术 ，是以地下水为热源 ， 利 用热 泵 的 原 理 ，实 现 热 能 的转 换 。与 传 统 的供 暖 、空 调方 式相 比 ，具有 节能 、环保 、经 济 等多方 面的优 势 。水源 热泵 技术 的能 效 比能够达 到 4 5以 上 ，相 比燃 煤方 式能效 比提 高 1 8 0 ，相 比 电采 暖 方 式提 高 4 0 0 ，具 有 可观 的经济 效益 。 国外也在积极的推广水源热泵技术 ，美国的水 源热泵 已有 1 5 0年 的 发 展 历史 ，并 以每 年 1 5 的 数 量在 不 断增长 。我 国的热泵 技术 起步 相对 美 国要 晚 ，但 是 目前 已进 入快 速 发 展 阶 段 ，随 着 2 0 1 5年 新 环保 法 的实施 ，这项技 术会 呈现 出更 广 阔的发 展 空 间 。 陈台 沟铁矿 的矿 井排 水温 度满 足水 源热 泵对 热 源要求 ，如果应 用 到工程 中 ，可节 约采 暖锅 炉房 用 地 ，而且 没有 大气 污染物 排放 ，缓 解 了燃煤 能源 的 收稿 日期 ：2 0 1 5 0 2 0 4 作者 简介：刘振利( 1 9 8 0 一) ，男 ( 汉族) ，山东沂水人 ，中冶北方 工程技 术有 限公 司暖通设计 院副院长 。 2 矿井水地 源热泵方案论 述 2 1 项 目资料 矿 井排 水 量 ：1 0 0 0 0 1 3 0 0 0 m。 d ，设 计 时可 按最 小值 1 0 0 0 0 1T I 。 d估 计 ，即为 4 1 0 m。 h。 矿井排 水温 度 ：2 8 3 0 。 2 2 矿 井水地 源热 泵方 案 矿井中设有蓄水池，能够保证水源热泵的用水 量 ，通 过水 泵将 蓄水 池 中 的水 抽 出 ，因为矿 井排水 中含有 一 定 的杂 粒 ，所 以抽 出 的 水 要 先 通 过 除砂 器 ，设置除砂器还能减少其它机械设备的磨损。矿 井排 水经 过除砂 器后 进人 中问换热 器 ，因为 该矿 矿 井水 水质 较差 ，所 以选用 钛 板换热 器 ，经过 换热 后 的矿 井排 水可 再利 用或 者直 接排放 掉 ，该项 目仅 利 用矿 井排 水 的低 位 热能 。循环 水先 进入 水源 热泵 机 组进 行 吸热 ，回到 中间换 热器 重新 换热 降温 ，降温 后再 进入 水源 热 泵 机 组 ，工 艺 流程 如 此 反 复 循 环 。 同时项 目运行过程 中，采水设备的检修周期不应大 于一 年 ，以保 证设 备 的正 常运行 。 2 3 设 备状 态参 数 制 冷状态 下 ：水源 热泵 机组 的用 户侧进 口温度 7 ，出 口温度 1 2 ，进 出 口温差 5 。 制 热状态 下 ：水源 热泵 机组 的用 户侧进 口温度 5 5 ，出 口温度 5 0 ，进 出 口温差 5 。 制 冷制 热状 态下 ，机组 都能 满 足用户 的使 用要 求 ，利 用矿井 排 水 的过 程 中只 消 耗 了少 量 的 电能 ， 与传统 的空 调方 式相 比，节 约 电能 达 到 5 0 以上 ， 在 带来 经济 效益 的基 础上 ，保 护 了环境 。 2 0 1 5年第 3期 刘振利 等 陈台沟铁 矿的矿井排水利用 4 9 3 主要 工艺设备选型 根 据所 知 的井 下水 的流 量及 水温 条件 ，如 果所 知 流量 全部 用 于热泵 机组 ，可计 算 出夏季 所得 到 的 冷 负荷 为 4 8 5 0 k W ，冬 季所 得 到 的热负 荷为 5 7 5 5 k w。选用 两 台 L S WF 6 8 0 H 型水 源热泵机 组 ，单 台制冷量为 2 3 6 8 k W ，输入功率为 4 2 5 k W ，制热 量 为 2 6 2 8 k W ，输 人功 率 为 5 7 5 k W 。所 得 到 的负 荷可 以供给大约 5 0 0 0 0 m。 面积的厂房或住宅进行 制冷 、采暖 ，其 提供 的热量相 当于两 台 2 8 Mw 热 水锅 炉产 出的热 量 。 4 陈台沟铁矿水源热泵 系统经济性分析 制 冷状 态运 行 时 ，设 备 的输 入功 率 为 4 2 5 k W 。 电价按 0 6 元 k w h计算 ，一年的制冷时间按 9 O 天 考虑 ，系统 每 天 运 行 1 2小 时 ，则 计 算 年 运 行 费 用 为 2 7 5 4万元 。 制 热状 态运 行 时 ，设 备 的输入 功 率为 5 7 5 k W 。 电价按 0 6元 k W h计 算 ，一 年 的采 暖期 天 数 为 1 5 O天 ，系统 每 天 运 行 2 4小 时 ，则 计 算 年 运 行 费 用 为 1 2 4万 元 。 系 统 中水源 热泵 机组 本体 费用 为 3 0 0万 元 ( 不 含其 它辅 助设 施 费用 ) 。 5 结语 通过 以上陈 台沟 铁矿 矿井 排水 应用 到水 源热 泵 的分析 ，可 见该项 目具有 一定 的可 行性 ，为能源 的 再 利用 提 供 一 种 途 径 。环 保 方 面 采 用 水 源 热 泵 设 施 ，没 有污 染物 的排 放 ，同时热泵 系 统 的运 行 采用 自动控 制 装 置 ，无 需 配 备 人 员 看 守 ，节 省 人 力 资 源 ，并 且在 经济 方 面具有 较 大 的发 展 空 间。 M i n e Dr a i na g e Ut i l i z a t i o n o f Che nt a i g o u I r o n Or e LI U Zh e n l i ，CHE NG L i n a ，DoNG Qi n ( No r t h e r n E n g i n e e r i n g a n d Te c h n o l o g y Co r p o r a t i o n，M CC，Da l i a n 1 1 6 6 0 0，Ch i n a ) Ab s t r a c t ： Th e p a p e r t a k e s t h e e x a mp l e o f mi n e d r a i n a g e o f Ch e n t a i g o u I r o n Or e ，d i s c u s s i n g t h e u t i l i z a t i o n o f mi n e wa t e r i n un de r gr o un d wa t e r s ou r c e he a t pump I t ha s d ua l me an i ngs f or e n e r g y s a vi ng an d e c on omi c a l ef f i c i e nc y Ke y wo r d s ： e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n；m i n e d r a i n a g e ； wa t e r s o u r c e h e a t p u m p