一、前言

    進(jìn)入21世紀(jì)，中國(guó)更加重視節(jié)約資源，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展全局，節(jié)能降耗和污染減排，加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)，堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為今后經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本國(guó)策。

    根據(jù)《中華人民共和國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十一個(gè)五年（2006～2010年）規(guī)劃綱要》，國(guó)家發(fā)展改革委和國(guó)家環(huán)?？偩致?lián)合印發(fā)了《煤炭工業(yè)節(jié)能減排工作意見》，提出了煤炭企業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展目標(biāo)：到“十一五”末，煤炭企業(yè)單位生產(chǎn)總值能耗比2005年下降20%。目前，我國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理，經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式粗放，又處在工業(yè)化進(jìn)程和消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級(jí)加快的歷史階段，節(jié)約能源資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境形勢(shì)十分嚴(yán)峻，完成節(jié)能降耗和污染減排的任務(wù)非常艱巨。煤炭行業(yè)作為能源消耗重點(diǎn)行業(yè)，節(jié)能減排工作勢(shì)在必行。國(guó)家為鼓勵(lì)節(jié)能，約束能源浪費(fèi)行為，制定了一系列節(jié)能減排監(jiān)督考核管理辦法，突出加強(qiáng)了對(duì)超標(biāo)準(zhǔn)能耗的處罰和治理，節(jié)能減排已經(jīng)成為企業(yè)生存與發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級(jí)與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問(wèn)題。

    地源熱泵（Ground-Source Heat Pump，簡(jiǎn)稱GSHP）是利用地球表面淺層地能資源（地下巖石、土壤、地下水或地表水）作為冷、熱源進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換的供熱制冷空調(diào)系統(tǒng)。地表淺層地能資源的溫度一年四季相對(duì)穩(wěn)定，冬季比環(huán)境空氣溫度高，夏季比環(huán)境空氣溫度低，是很好的空調(diào)冷熱源。使用表明：地源熱泵比傳統(tǒng)空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行效率要高40 %～60 % ，可節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用40 %～60 %。可以替代鍋爐燃燒供熱，沒有排放物及廢棄物，不需要堆放燃料和廢物的場(chǎng)地，以及不用遠(yuǎn)距離輸送熱量，地源熱泵成為真正的環(huán)保型空調(diào)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，在家用供熱裝置中，地源熱泵所占的比例，瑞士為96%，奧地利為38%，丹麥為27%；在美國(guó)，2001年已安裝40萬(wàn)臺(tái)地源熱泵；在加拿大，地源熱泵以每年20％的遞增銷量而處于各種熱泵系統(tǒng)的首位。由于其節(jié)能和環(huán)保的雙重效益，國(guó)際上將地源熱泵列入21 世紀(jì)最有發(fā)展前途的50項(xiàng)新技術(shù)之一。

    地源熱泵系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵在于是否有穩(wěn)定的熱源，因此，著力推廣礦井回風(fēng)熱能提取技術(shù)，以提供地源熱泵穩(wěn)定的熱源，充分利用回風(fēng)中的地?zé)崮軐?huì)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，并且符合國(guó)家的節(jié)能減排戰(zhàn)略。

    地源熱泵技術(shù)沒有任何污染（可以取代燃燒鍋爐帶來(lái)的有害氣體排放）、并且運(yùn)行效率很高，因此是一項(xiàng)綠色環(huán)保、高效節(jié)能的實(shí)用新技術(shù)。地源熱泵技術(shù)完全符合貫徹科學(xué)發(fā)展觀和構(gòu)建和諧社會(huì)的需要，對(duì)建設(shè)現(xiàn)代化新型礦山有重要的意義。

二、兩淮礦區(qū)回風(fēng)熱能可利用量估算

2、

根據(jù)上表統(tǒng)計(jì)兩淮地區(qū)礦井總產(chǎn)量為60 Mt/a，前期總回風(fēng)量5229 m3/s，后期總回風(fēng)量為7633 m3/s。
礦井回風(fēng)溫度按23℃，相對(duì)濕度95%，以目前技術(shù)提取能量后的回風(fēng)溫度可達(dá)到10℃，相對(duì)濕度100%。
則可以利用的礦井回風(fēng)能量前期為：
Q=(h1-h2) ×pv=(65.94-29.28) ×5229×1.281=47.5258×400×1.2=245561kw
h1：回風(fēng)溫度為23℃，相對(duì)濕度為95%時(shí)的焓，kj/kg；
h2：回風(fēng)溫度為10℃，相對(duì)濕度為100%時(shí)的焓，kj/kg；
p：回風(fēng)平均空氣密度，kg/ m3 ;
v：回風(fēng)量，m3 /s。
后期為：358457 kw。
前期可利用熱量245561kw，相當(dāng)于350噸/小時(shí)蒸汽鍋爐，約為50.1萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年。
后期可利用熱量358457 kw。相當(dāng)于512噸/小時(shí)蒸汽鍋爐，約為73.7萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年。
根據(jù)上述統(tǒng)計(jì)，按照安徽省煤炭年產(chǎn)量1億噸計(jì)算，預(yù)計(jì)全安徽省礦井總回風(fēng)量8715 m3/s，可利用熱量409268 kw。約為84.2萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年。相當(dāng)于排放219萬(wàn)噸二氧化碳。按照2006全國(guó)煤炭年產(chǎn)量23.25億噸計(jì)算，預(yù)計(jì)全國(guó)礦井總回風(fēng)量2202623 m3/s，可利用熱量9515481 kw。約為1957萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤/年。相當(dāng)于排放5088萬(wàn)噸二氧化碳。

三、礦井回風(fēng)熱能提取技術(shù)

回風(fēng)熱能利用技術(shù)目前已申報(bào)的國(guó)家專利為：礦井回風(fēng)熱回收利用的方法及裝置（200610041512.8）、礦井回風(fēng)熱能提取裝置（200720043354.X）。
目前該項(xiàng)技術(shù)在新汶礦業(yè)集團(tuán)孫村煤礦獲得成功應(yīng)用，該技術(shù)的主要工藝流程為：被熱泵機(jī)組提取熱量后的10℃左右的冷水，進(jìn)入噴淋室換熱器，與回風(fēng)進(jìn)行充分的熱交換，溫度上升為20℃左右，落入出風(fēng)口下面的積水槽，自流進(jìn)入出風(fēng)口一側(cè)的100 m3地下積水池，再利用潛水泵泵至機(jī)房，經(jīng)簡(jiǎn)單水處理后進(jìn)入熱泵機(jī)組提取熱量，提取熱量后的水再經(jīng)入噴淋換熱器與回風(fēng)進(jìn)行熱交換循環(huán)使用。如下圖所示。

四、投資及運(yùn)行費(fèi)用分析

根據(jù)目前各個(gè)礦的具體情況分析：
1、新建礦井，初投資比常規(guī)設(shè)計(jì)鍋爐房加中央空調(diào)系統(tǒng)少10%左右，年運(yùn)行費(fèi)用節(jié)省50%以上，以300萬(wàn)噸礦井為例，年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用約350萬(wàn)元。
2、對(duì)于老礦井可以按照改造每1瓦供熱量投資2.5元計(jì)算，以改造一個(gè)年產(chǎn)量100萬(wàn)噸的礦井，供熱面積3萬(wàn)平米，每天1000人洗澡，1500kW井筒保溫，需要投資約1000萬(wàn)元，年節(jié)省運(yùn)行費(fèi)用250萬(wàn)元左右，約4年可以收回投資。對(duì)于鍋爐快到設(shè)計(jì)壽命的礦井來(lái)說(shuō)改造成本將大大降低。

 
五、結(jié)論及建議

煤礦回風(fēng)中蘊(yùn)含著大量的地?zé)崮?，通過(guò)與地源熱泵技術(shù)的結(jié)合即可以取代目前煤礦企業(yè)傳統(tǒng)的燃煤鍋爐供熱，節(jié)約大量煤礦企業(yè)自耗煤，煤礦回風(fēng)熱能提取技術(shù)的推廣及應(yīng)用可以為安徽省節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤約84.2萬(wàn)噸/每年，減少二氧化碳排放約219萬(wàn)噸/每年?？梢詾閲?guó)家節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)煤約2000萬(wàn)                         噸/每年，減少二氧化碳排放約5000萬(wàn)噸/每年，同樣該技術(shù)也適合在非煤礦山推廣和應(yīng)用，意義十分重大。
建議新建礦井盡可能采用地源熱泵這一新型的供熱制冷技術(shù)，取代傳統(tǒng)的燃煤鍋爐加中央空調(diào)供熱制冷系統(tǒng)，不用增加投資即可以達(dá)到節(jié)能減排的效果。老礦井鍋爐報(bào)廢改造時(shí)也應(yīng)考慮回風(fēng)熱能提取供熱的可行性。