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太阳能矿井水源热泵复合系统分析研究

冯旭辉  
【摘要】:在煤矿开采过程中大量矿井水被直接排放,矿井水和其中的低位热能被白白浪费。对矿井水进行处理,将其中的低位热能加以利用有着很好的经济、环保和社会效益。而太阳能以其取之不尽、廉价、安全、清洁无污染等特点受到人们的重视。 为了充分利用矿井水和太阳能这两种低位热能,本文在前人所做工作的基础上,针对范各庄煤矿,提出了一种太阳能矿井水源热泵复合系统,分析了该系统的工作原理、运行模式、功能及其特点,并对该系统的经济性、节能性、环保性进行了分析,得出以下主要结论: (1)太阳能矿井水源热泵系统以并联的方式组合连接,或各自独立工作,或联合运行、互为补充,既能适合矿区的实际条件,又能满足矿区用热需求。太阳能集热器选择朝正南放置,倾角为当地纬度加5o。通过计算得出集热器面积为1100㎡,冬季太阳能保证率为65.6%。以水为储热介质,储热水箱为83m~3。 (2)本文选取太阳能矿井水源热泵系统(方案一)、矿井水源热泵系统(方案二)和冷水机组+燃煤锅炉系统(方案三)进行分析比较。通过费用年值分析得到:方案一为166.3万元,方案二为282.7万元,方案三为359.3万元。所以方案一的费用年值最小,经济性最好;方案一每年的一次能源消耗量为433.1t标准煤,方案二为1020.5t标准煤,方案三为5925.7t标准煤。因此方案一每年的一次能源消耗量最少。 (3)通过节能性分析估算出,太阳能矿井水源热泵系统的年节能量为2410815MJ,在寿命期内的节能量折合标准煤为1233.9t。CO_2减排量为3284.6t,SO_2减排量为24.7t,烟尘减排量为12.3t。节能和环保效益明显。 太阳能矿井水源热泵复合系统最大的意义在于提高了对太阳能和矿井水低位热源的综合利用率,大大降低了对一次能源的消耗,减少了CO_2等物质的排放,使有限的水资源得到充分利用,减少了水资源浪费。


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