Abluftwärmerückgewinnungsverfahren und -effizienz

Inhaltsverzeichnis[verstecken]

• 1. Verfahren zur Rückgewinnung von Abwärme aus der Abluft
• 2. Faktoren, die die Recyclingeffizienz beeinflussen
• 3. Typischer Wirkungsgradbereich
• 4. Optimierungsvorschläge
• 5. Fallreferenz

Die Rückgewinnung von Abwärme aus der Abluft ist eine wichtige Technologie zur Rückgewinnung von Niedertemperatur-Wärmeenergie in Kohlengrubenbelüftungssystemen. Es wird hauptsächlich verwendet, um die Energieeffizienz zu verbessern und den Energieverbrauch zu senken. Im Folgenden sind gängige Verfahren zur Abluftwärmerückgewinnung und deren Effizienzanalyse aufgeführt:

1. Verfahren zur Rückgewinnung von Abwärme aus der Abluft

1. Wärmerohr-Wärmeaustauschtechnologie
   • Prinzip: Nutzen Sie die effiziente Wärmeleitfähigkeit von Wärmerohren, um Niedertemperaturwärme aus der Abluft auf das Kühlmittel (z. B. Wasser oder Luft) zum Heizen oder zur Warmwasserbereitung zu übertragen.
   • Vorteil: Kompakte Struktur, hohe Wärmeübertragungseffizienz und Anpassungsfähigkeit an Umgebungen mit geringen Temperaturunterschieden.
   • Anwendungsszenario: Wärmeaustausch zwischen der Abluft des Bergwerks und der Umgebungsluft bzw. dem Wasser.
   • Effizienz：Die Wärmerückgewinnungseffizienz des Wärmerohr-Wärmetauschers liegt im Allgemeinen zwischen 60% und 80%, abhängig von den Arbeitsbedingungen und der Konstruktion.
2. Wärmepumpentechnologie
   • Prinzip: Durch ein Wärmepumpensystem (z. B. eine Luft- oder Wasserwärmepumpe) wird der fehlenden Luft niederwertige Wärmeenergie entzogen und zu hochwertiger Wärmeenergie zum Heizen oder Kühlen aufgewertet.
   • Vorteil：Der Energieeffizienzkoeffizient (COP) ist hoch und mit 1 Einheit elektrischer Energie können 3–5 Einheiten thermischer Energie zurückgewonnen werden.
   • Anwendungsszenario: Grubenheizung, Bohrlochkopf-Frostschutz oder Brauchwarmwasser.
   • Effizienz：Der COP des Wärmepumpensystems liegt normalerweise zwischen 3,0 und 5,0 und die Wärmerückgewinnungseffizienz kann 70%–90% erreichen.
3. Plattenwärmetauscher-Technologie
   • Prinzip: Die Wärme der Abluft wird durch die Metallplatte auf das Medium der kalten Seite (z. B. Wasser oder Luft) übertragen.
   • Vorteil: Einfache Struktur, einfache Wartung, geeignet für großflächigen Wärmeaustausch.
   • Anwendungsszenario: Wärmeaustausch zwischen Abluft und Heizungsanlage.
   • Effizienz：Die Wärmerückgewinnungseffizienz liegt im Allgemeinen zwischen 50% und 75%, was stark von der Wärmeaustauschfläche und dem Temperaturunterschied beeinflusst wird.
4. Sprühwärmetauschertechnologie
   • Prinzip: Die Abluft wird durch Sprühwasser direkt einem Wärmeaustausch unterzogen, wobei das Wasser die Wärme aufnimmt und zum Heizen oder für andere Zwecke verwendet wird.
   • Vorteil: Geeignet für hohe Temperaturen, hohe Luftfeuchtigkeit und Luftmangel, mit hoher Wärmeaustauscheffizienz.
   • Anwendungsszenario: Wärmerückgewinnung aus der Abluft von Hochtemperaturbergwerken.
   • Effizienz: Die Wärmerückgewinnungseffizienz kann 65%-85% erreichen, aber die Kosten für die Wasseraufbereitung müssen berücksichtigt werden.
5. Wärmespeichertechnologie
   • Prinzip: Verwenden Sie Wärmespeichermaterialien (wie Phasenwechselmaterialien oder feste Wärmespeicherkörper), um die Wärme der Abluft zu speichern und bei Bedarf freizugeben.
   • Vorteil：Es ermöglicht die zeitliche und räumliche Wärmeübertragung, die für intermittierende Heizbedürfnisse geeignet ist.
   • Anwendungsszenario: Grubenwärme bzw. Prozesswärme.
   • Effizienz: Die Wärmerückgewinnungseffizienz liegt im Allgemeinen zwischen 60% und 80% und wird durch die Leistung des Wärmespeichermaterials begrenzt.

2. Faktoren, die die Recyclingeffizienz beeinflussen

1. Lüftungstemperatur und Luftfeuchtigkeit: Je höher die Ablufttemperatur und je größer die Luftfeuchtigkeit, desto größer ist das Wärmerückgewinnungspotenzial. Normalerweise liegt die Ablufttemperatur zwischen 15 und 25 °C und die Luftfeuchtigkeit liegt nahe der Sättigung.
2. Leistung der Wärmeaustauschgeräte：Material, Konstruktionsdesign und Wärmeaustauschfläche des Wärmetauschers wirken sich direkt auf die Effizienz aus.
3. Umweltbedingungen: Bei niedrigen Außentemperaturen ist der COP des Wärmepumpensystems höher und die Rückgewinnungseffizienz besser.
4. Systemkompatibilität: Der Grad der Übereinstimmung zwischen dem Wärmerückgewinnungssystem und dem Heizbedarf des Bergwerks beeinflusst die Gesamteffizienz.
5. Betrieb und Wartung: Verschmutzung, Verstopfung oder falsche Betriebsparameter des Wärmetauschers verringern die Effizienz.

3. Typischer Wirkungsgradbereich

• Einzelne Technologie: Die Wärmerückgewinnungseffizienz liegt normalerweise zwischen 50% und 90%, und das Wärmepumpensystem hat die höchste Effizienz.
• Verbundsystem: Durch die Kombination einer Wärmepumpe mit einer Wärmerohr- oder Wärmespeichertechnologie kann die Gesamteffizienz auf 80%–95% gesteigert werden.
• Praktische Anwendung: Aufgrund der Arbeitsbedingungen liegt die tatsächliche Wärmerückgewinnungseffizienz meist zwischen 60% und 80%.

4. Optimierungsvorschläge

1. Multi-Technologie-Kopplung: Beispielsweise eine Kombination aus Wärmepumpe und Wärmerohr zur Verbesserung der Wärmerückgewinnungseffizienz.
2. Intelligente Steuerung: Optimieren Sie Betriebsparameter und reduzieren Sie Energieverluste durch Sensoren und Automatisierungssysteme.
3. Regelmäßige Wartung: Reinigen Sie den Wärmetauscher, um Effizienzverluste zu vermeiden.
4. Kaskadennutzung der Abwärme：Die zurückgewonnene Wärme wird für Heizung, Warmwasser und Prozesswärme aufgeteilt, um ihre Nutzung zu maximieren.

5. Fallreferenz

• In einem Kohlebergwerk wird eine Luftwärmepumpe zur Rückgewinnung der Abwärme aus der Abluft eingesetzt. Die Ablufttemperatur beträgt 18 °C, der Heiz-COP liegt bei 4,2 und die Wärmerückgewinnungseffizienz beträgt etwa 85%.
• In einer Mine wird ein Wärmerohr-Wärmetauscher verwendet, um die Wärme der Abluft für Bohrlochkopf-Frostschutzmittel zurückzugewinnen. Die Wärmerückgewinnungseffizienz beträgt etwa 70%.

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