Lösung zur Nutzung der Abwärme der Abluft von Kohlebergwerken und zur Erwärmung von Frischluft

Überblick
Unter Kohlengrubenbelüftung versteht man die heiße Luft mit niedriger Temperatur, die aus dem Grubenbelüftungssystem ausgestoßen wird. Es enthält eine gewisse Menge an Wärmeenergie und wird normalerweise direkt abgeführt, was zu Energieverschwendung führt. Die Abwärmenutzungstechnologie der Abluft recycelt diese Wärmeenergie und nutzt sie zum Erwärmen von Frischluft oder für andere Zwecke, wodurch nicht nur die Energieeffizienz verbessert, sondern auch der Energieverbrauch und die Umweltverschmutzung reduziert werden. Dieser Vorschlag stellt das Prinzip und die technische Lösung der Abwärmerückgewinnung aus der Abluft von Kohlebergwerken und ihre spezifische Anwendung zum Erwärmen von Frischluft vor.
Prinzip der Nutzung der Abwärme aus Luftmangel
Die Abluftwärmerückgewinnung basiert hauptsächlich auf Wärmepumpentechnologie oder Wärmetauschersystemen, die der Abluft Niedertemperatur-Wärmeenergie entziehen und diese in nutzbare Hochtemperatur-Wärmeenergie umwandeln. So funktioniert es:
Thermische Energiegewinnung: Die Abluft wird durch einen Wärmetauscher oder eine Wärmepumpenanlage geleitet, um Wärme auf das Arbeitsmedium (wie Wasser oder Kältemittel) zu übertragen.
Umwandlung von Wärmeenergie: Wärmepumpen erhöhen durch Kompression und Expansion die Temperatur thermischer Energie und machen sie so zum Heizen oder für andere Zwecke nutzbar.
Wärmeenergieabgabe: Die umgewandelte Hochtemperatur-Wärmeenergie wird zur Erwärmung von Frischluft, zur Heizung oder zur Warmwasserbereitung genutzt.
Fehlender Plan zur Nutzung der Windabwärme
1. Wärmepumpensystem
Ausstattung: Luftwärmepumpe oder Wasserwärmepumpe.
Arbeitsablauf:
Die Abluft strömt durch den Verdampfer und gibt dabei Wärme an das Kältemittel ab.
Nachdem das Kühlmittel durch den Kompressor erhitzt wurde, überträgt es Wärme auf Wasser oder Luft im Kondensator.
Das erwärmte Medium wird zur Frischluftvorwärmung bzw. Erwärmung genutzt.
Vorteile:
Hohe Effizienz und Energieeinsparung, COP (Energy Efficiency Ratio) liegt normalerweise über 3,0.
Geeignet für Umgebungen mit niedrigen Temperaturen und stabilen Betrieb.
Anwendungsszenarien: Geeignet für Minen in kalten Gebieten im Winter, zum Erwärmen von Frischluft oder zum Heizen von Gebäuden.
2. Wärmetauschersystem
Ausstattung: Plattenwärmetauscher oder Röhrenwärmetauscher.
Arbeitsablauf:
Im Wärmetauscher tauschen Abluft und Frischluft Wärme aus und die Wärme der Abluft wird direkt an die Frischluft übertragen.
Die Frischluft wird vorgewärmt, bevor sie in das Lüftungssystem gelangt, wodurch der Heizenergieverbrauch gesenkt wird.
Vorteile:
Einfache Struktur und geringe Wartungskosten.
Geeignet für Szenarien mit geringerem Wärmebedarf.
Anwendungsszenarien: Geeignet für Gebiete mit gemäßigtem Klima oder Bergwerke mit geringem Frischluftvorwärmbedarf.
3. Verbundsystem
Ausstattung: Wärmepumpe kombiniert mit Wärmetauscher.
Arbeitsablauf:
Der Wärmetauscher gewinnt zunächst die Wärme der Abluft zurück und wärmt die Frischluft vor.
Um höheren Temperaturanforderungen gerecht zu werden, erhöht die Wärmepumpe die Heiztemperatur zusätzlich.
Vorteile: Es berücksichtigt sowohl hohe Effizienz als auch Wirtschaftlichkeit und kann sich an verschiedene Arbeitsbedingungen anpassen.
Anwendungsszenarien: Geeignet für Tiefbaugruben oder umfassende Energienutzungsprojekte mit großem Wärmebedarf.
Heizungs-Frischluftlösung
Eine wichtige Anwendung der Abwärme aus der Abluft ist die Erwärmung von Frischluft, insbesondere in kalten Gegenden. Um die Arbeitsumgebung in der Mine zu gewährleisten, muss Frischluft auf eine geeignete Temperatur erwärmt werden. Der konkrete Plan sieht wie folgt aus:
1. Frischluftvorwärmsystem
Verfahren:
Die Abluft strömt durch den Wärmetauscher und überträgt Wärme auf die einströmende Frischluft.
Die vorgewärmte Frischluft gelangt in das Heizgerät (z. B. Elektroheizung oder Wärmepumpe), um die Zieltemperatur weiter zu erreichen.
Vorteile: Reduzieren Sie den Energieverbrauch von Heizgeräten und senken Sie die Betriebskosten.
Fallbeispiel: In einem Kohlebergwerk wird ein Plattenwärmetauscher eingesetzt, der die Vorwärmtemperatur der Frischluft um 10–15 °C erhöht und 30% Heizenergie einspart.
2. Wärmepumpe liefert direkt Frischluft
Verfahren:
Die Wärme aus der Abluft wird durch ein Wärmepumpensystem extrahiert, um zirkulierendes Wasser oder Luft zu erwärmen.
Das erhitzte Medium wird direkt zum Erhitzen von Frischluft verwendet und in das Grubenbelüftungssystem geleitet.
Vorteile: effizient, stabil, geeignet für großflächige Frischluftheizung.
Fall: In einer Mine wird eine Luftwärmepumpe verwendet, die Wärmerückgewinnungsrate der Abluft erreicht 60% und die Frischlufttemperatur liegt stabil über 20 °C.
3. Intelligentes Steuerungssystem
Funktion:
Echtzeitüberwachung von Ablufttemperatur, Volumenstrom und Frischluftbedarf.
Passen Sie den Betriebszustand der Wärmepumpe oder des Wärmetauschers automatisch an, um die Energieeffizienz zu optimieren.
Vorteile: Verbessern Sie die Effizienz des Systembetriebs und reduzieren Sie manuelle Eingriffe.
Fall: Eine Mine führte ein SPS-Steuerungssystem ein und die Wärmenutzungsrate stieg um 15%.
Vorteile und wirtschaftlicher Nutzen
Energieeinsparung und Emissionsreduzierung: Durch die Rückgewinnung der Wärme aus der Abluft kann der Einsatz herkömmlicher Kohle- oder Elektroheizungen reduziert und der CO2-Ausstoß verringert werden.
Wirtschaftlich: Die Anfangsinvestition ist hoch, aber die Betriebskosten sind niedrig und die Amortisationszeit beträgt in der Regel 3–5 Jahre.
Umweltvorteile: Reduzieren Sie die Wärmeemissionen und verbessern Sie die Umwelt rund um das Bergbaugebiet.
Fallanalyse: Ein windarmes Abwärmeprojekt in einem Kohlebergwerk spart jährlich etwa 2.000 Tonnen Standardkohle, reduziert die CO2-Emissionen um etwa 5.000 Tonnen und hat einen jährlichen wirtschaftlichen Nutzen von einer Million Yuan.
Implementierungshinweise
Analyse der Ablufteigenschaften: Messen Sie Temperatur, Durchflussrate und Stabilität der Abluft, um sicherzustellen, dass die Systemauslegung sinnvoll ist.
Geräteauswahl: Wählen Sie je nach Minengröße und klimatischen Bedingungen das passende Wärmepumpen- oder Wärmetauschermodell.
Wartungsmanagement: Reinigen Sie den Wärmetauscher regelmäßig und überprüfen Sie die Wärmepumpenanlage, um Effizienzverlusten vorzubeugen.
Politische Unterstützung: Nutzen Sie die nationale Subventionspolitik zur Energieeinsparung und Emissionsreduzierung, um die Investitionskosten Ihres Projekts zu senken.
abschließend
Die Technologie zur Nutzung der Abwärme aus der Abluft von Kohlebergwerken bietet eine nachhaltige Energielösung für den umweltfreundlichen Bergbau. Die Lösung mit erwärmter Frischluft gewinnt die Wärme der Abluft mithilfe einer Wärmepumpe oder eines Wärmetauschersystems effektiv zurück, wodurch nicht nur die Arbeitsumgebung im Bergwerk verbessert, sondern auch der Energieverbrauch und die Emissionen deutlich reduziert werden. In Kombination mit intelligenter Steuerung und Richtlinienunterstützung bietet diese Lösung breite Anwendungsaussichten und einen wirtschaftlichen Wert.