Aprovechamiento del calor residual del aire de escape de minas de carbón y solución de aire fresco para calefacción

Descripción general
La ventilación de la mina de carbón se refiere al aire caliente a baja temperatura que se descarga desde el sistema de ventilación de la mina. Contiene una cierta cantidad de energía térmica y normalmente se descarga directamente, lo que produce un desperdicio de energía. La tecnología de utilización del calor residual del aire extraído recicla esta energía térmica y la utiliza para calentar aire fresco u otros fines, lo que no solo mejora la eficiencia de la utilización de la energía sino que también reduce el consumo de energía y la contaminación ambiental. Esta propuesta presenta el principio y la solución técnica de la recuperación de calor residual del aire de escape de las minas de carbón y su aplicación específica en la calefacción de aire fresco.
Principio de aprovechamiento del calor residual por falta de aire
La recuperación de calor residual del aire de escape se basa principalmente en la tecnología de bomba de calor o sistema de intercambiador de calor, que extrae energía térmica de baja temperatura del aire de escape y la convierte en energía térmica utilizable de alta temperatura. Así es como funciona:
Captura de energía térmica: el aire de escape pasa a través de un intercambiador de calor o un sistema de bomba de calor para transferir calor al medio de trabajo (como agua o refrigerante).
Conversión de energía térmica: Las bombas de calor elevan la temperatura de la energía térmica a través de un proceso de compresión y expansión, lo que la hace adecuada para calefacción u otros fines.
Producción de energía térmica: La energía térmica de alta temperatura convertida se utiliza para calentar aire fresco, proporcionar calefacción o agua caliente.
Falta de un plan de aprovechamiento del calor residual del viento
1. Sistema de bomba de calor
Equipamiento: bomba de calor de fuente de aire o bomba de calor de fuente de agua.
Flujo de trabajo:
El aire de escape pasa a través del evaporador, liberando calor al refrigerante.
Después de que el compresor calienta el refrigerante, éste transfiere calor al agua o al aire en el condensador.
El medio calentado se utiliza para precalentar o calentar aire fresco.
Ventajas:
Alta eficiencia y ahorro energético, el COP (índice de eficiencia energética) suele estar por encima de 3,0.
Adecuado para entornos de baja temperatura y funcionamiento estable.
Escenarios de aplicación: Adecuado para minas en zonas frías en invierno, para calentar aire fresco o calentar edificios.
2. Sistema de intercambiador de calor
Equipo: Intercambiador de calor de placas o intercambiador de calor tubular.
Flujo de trabajo:
El aire de escape y el aire fresco intercambian calor en el intercambiador de calor, y el calor del aire de escape se transfiere directamente al aire fresco.
El aire fresco se precalienta antes de ingresar al sistema de ventilación, lo que reduce el consumo de energía de calefacción.
Ventajas:
Estructura simple y bajo costo de mantenimiento.
Adecuado para escenarios con menor demanda de calor.
Escenarios de aplicación: Adecuado para áreas de clima templado o minas con pequeños requisitos de precalentamiento de aire fresco.
3. Sistema compuesto
Equipamiento: Bomba de calor combinada con intercambiador de calor.
Flujo de trabajo:
El intercambiador de calor recupera inicialmente el calor del aire expulsado y precalienta el aire fresco.
La bomba de calor aumenta aún más la temperatura del calor para satisfacer los requisitos de temperatura más elevadas.
Ventajas: Tiene en cuenta tanto la alta eficiencia como la economía y puede adaptarse a diversas condiciones de trabajo.
Escenarios de aplicación: Adecuado para minas profundas o proyectos integrales de utilización de energía con gran demanda de calor.
Solución de aire fresco para calefacción
Calentar aire fresco es una aplicación importante del calor residual del aire de escape, especialmente en zonas frías. Es necesario calentar el aire fresco a una temperatura adecuada para garantizar el ambiente de trabajo en la mina. El siguiente es el plan específico:
1. Sistema de precalentamiento de aire fresco
proceso:
El aire de escape pasa a través del intercambiador de calor y transfiere calor al aire fresco entrante.
El aire fresco precalentado ingresa al dispositivo de calefacción (como una calefacción eléctrica o una bomba de calor) para alcanzar la temperatura objetivo.
Ventajas: Reduce el consumo energético de los aparatos de calefacción y reduce los costes de funcionamiento.
Caso: Una mina de carbón utiliza un intercambiador de calor de placas, que aumenta la temperatura de precalentamiento del aire fresco entre 10 y 15 °C y ahorra energía de calefacción 30%.
2. La bomba de calor suministra aire fresco directamente.
proceso:
El calor del aire de escape se extrae a través de un sistema de bomba de calor para calentar el agua o el aire en circulación.
El medio calentado se utiliza directamente para calentar el aire fresco y se envía al sistema de ventilación de la mina.
Ventajas: eficiente, estable, adecuado para calefacción de aire fresco a gran escala.
Caso: Una mina utiliza una bomba de calor de fuente de aire, la tasa de recuperación de calor del aire de escape alcanza 60% y la temperatura del aire fresco es estable por encima de 20 ℃.
3. Sistema de control inteligente
Función:
Monitoreo en tiempo real de la temperatura del aire de escape, caudal y demanda de aire fresco.
Ajusta automáticamente el estado de funcionamiento de la bomba de calor o del intercambiador de calor para optimizar la eficiencia energética.
Ventajas: Mejora la eficiencia de la operación del sistema y reduce la intervención manual.
Caso: Una mina introdujo un sistema de control PLC y la tasa de utilización de calor aumentó en 15%.
Ventajas y beneficios económicos
Ahorro de energía y reducción de emisiones: recuperar el calor del aire de escape puede reducir el uso de calefacción tradicional a carbón o eléctrica y reducir las emisiones de CO2.
Económico: La inversión inicial es alta, pero el costo operativo es bajo y el período de recuperación es generalmente de 3 a 5 años.
Beneficios ambientales: Reduce las emisiones de calor y mejora el medio ambiente alrededor del área minera.
Análisis de caso: Un proyecto de generación de calor residual con eficiencia eólica en una mina de carbón ahorra alrededor de 2.000 toneladas de carbón estándar al año, reduce las emisiones de CO2 en alrededor de 5.000 toneladas y tiene un beneficio económico anual de un millón de yuanes.
Notas de implementación
Análisis de las características del aire de escape: medir la temperatura, el caudal y la estabilidad del aire de escape para garantizar que el diseño del sistema sea razonable.
Selección del equipo: Elija el modelo de bomba de calor o intercambiador de calor adecuado según el tamaño de la mina y las condiciones climáticas.
Gestión de mantenimiento: Limpie periódicamente el intercambiador de calor y revise el sistema de bomba de calor para evitar pérdida de eficiencia.
Apoyo político: Aprovechar la política nacional de subsidios para la conservación de energía y la reducción de emisiones para reducir los costos de inversión en proyectos.
en conclusión
La tecnología de utilización del calor residual del aire de escape de las minas de carbón proporciona una solución energética sostenible para la minería ecológica. La solución de aire fresco calentado recupera eficazmente el calor del aire de escape a través de una bomba de calor o un sistema de intercambiador de calor, lo que no solo mejora el entorno de trabajo de la mina sino que también reduce significativamente el consumo de energía y las emisiones. Combinada con control inteligente y soporte de políticas, esta solución tiene amplias perspectivas de aplicación y valor económico.