矿区清洁能源的综合运用系统
技术领域
本发明属于矿区能源综合运用技术领域，具体涉及一种矿区清洁能源的综合运用系统。
背景技术
煤炭企业供热能源主要以煤炭为主。分散锅炉房供热，锅炉房容量小、数量多、效率低，造成煤炭资源的浪费和运行成本的增加，大气环境严重污染。
使用清洁能源可以逐步改变传统能源消费结构，提高能源安全性，减少温室气体排放，有效保护生态环境，促进社会经济又好又快地发展。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足之处，本发明提供一种矿区清洁能源的综合运用系统。
本发明是通过如下技术方案实现的：一种矿区清洁能源的综合运用系统，矿区的清洁能源包括电能、燃气、电厂余热、乏风余热、空气能热水器、太阳能、空压机余热和瓦斯发电余热；
电能用于供应红外线热风机组和固体电蓄热锅炉，红外线热风机组所散出的热能通过风机吹向井口，固体电蓄热锅炉通过蒸汽管网送入生活区；
燃气用于给燃气锅炉提供能量，回收燃气锅炉所散出的热能通过蒸汽管网送入生活区；
回收电厂余热通过蒸汽管网送入生活区；
乏风余热利用水源热泵技术提取风井排风废热送入生活区；
空气能热水器通过水交换提取热能送往生活区；
太阳能通过太阳能集热板以及水循环系统将热水送往生活区；
空压机余热通过换热器将冷水加热送往生活区；
瓦斯发电余热通过烟气余热回收的专用设备将冷水加热送往生活区。
进一步地，所述的固体电蓄热锅炉的主蒸汽管网与分汽缸相连，分汽缸的多个出口分别连接有支蒸汽管网用于不同的生活需求。
进一步地，所述的燃气锅炉的主蒸汽管网与分汽缸相连，分汽缸的多个出口分别连接有支蒸汽管网用于不同的生活需求。
本发明的有益效果是：本申请所提供的清洁能源在矿区的使用，可降低能源消耗，减少污染物排放，还可实现大气污染物、固体废物的集中控制和综合利用。
附图说明
图1为本发明清洁能源综合运用流程图；
图2为本发明红外线热风机组余热回收利用原理图；
图3为本发明固体电蓄热锅炉余热回收利用原理图；
图4为本发明燃气锅炉余热回收利用原理图；
图5为本发明电厂余热回收利用原理图；
图6为本发明乏风余热回收利用原理图；
图7为本发明空气能热水器回收利用原理图；
图8为本发明太阳能回收利用原理图；
图9为本发明空压机余热回收利用原理图；
图10为本发明瓦斯发电余热回收利用原理图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本发明进一步说明。
如图1所示，清洁能源使用电能、燃气、电厂余热、乏风余热、空气能热水器、太阳能、空压机余热和瓦斯发电余热。解决矿区洗浴、井口防冻、办公楼及职工宿舍的采暖、食堂及茶炉房等问题。清洁能源在矿区的使用，可降低能源消耗，减少污染物排放。
1、电能的使用包括红外线热风机组和固体电蓄热锅炉的热量利用
（1）红外线热风机组使用为应对冬季极端天气，井口增设红外线电热风机组作为备用热源，满足井口防冻要求。
如图2所示，红外线电热风机组设在井口房，每台机组电控柜通过温控装置自动检测井筒温度和机组出风口温度,据混合温度传感器的信号跟踪，自动开启和关闭热风机的台数和电加热元件的功率，使井口温度始终保持在2℃运行。
（2）固体电蓄热锅炉使用供电系统能够满足增容要求的，选择电蓄热锅炉。固体电蓄热锅炉容量按照蓄热时间9小时谷电+7小时平电蓄热模式进行计算，全天24小时供热运行模式。在预设的电网低谷时间段，自动控制系统接通高压开关，高压电网为高压电发热体供电，高压电发热体将电能转换为热能同时被高温蓄能体不断吸收，当高温蓄热体的温度达到设定的上限温度或电网低谷时段结束时，自动控制系统切断高压开关，高压电网停止供电，高压电发热体停止工作。高温蓄热体通过热输出控制器与高温热交换器连接，高温热交换器将高温蓄热体储存的高温热能转换为热水或蒸汽输出。输出的热水或蒸汽在洗浴、井口防冻、办公楼及职工宿舍的采暖、食堂及茶炉房等处使用。
如图3所示，固体电蓄热锅炉把水换热成蒸汽，输送到分汽缸，通过分汽缸分成三路，一路把蒸汽送到井口，在井口布置空气加热器，通过自然对流、辐射的方式把热量传递给空气，实现井口防冻；另一路把蒸汽送到办公楼，通过散热器散热，达到采暖的目的；另外一路把蒸汽送到浴室水箱，直接加热冷水，实现洗浴。
2、燃气的使用
矿区供电系统不能够增容、管道燃气有保障的情况下,选择然气锅炉。然气锅炉产生的热水或蒸汽在洗浴、井口防冻、办公楼及职工宿舍的采暖、食堂及茶炉房等处使用。
如图4所示，燃气锅炉把水换热成蒸汽，输送到分汽缸，通过分汽缸分成三路，一路把蒸汽送到井口，在井口布置空气加热器，通过自然对流、辐射的方式把热量传递给空气，实现井口防冻；另一路把蒸汽送到办公楼，通过散热器散热，达到采暖的目的；另外一路把蒸汽送到浴室水箱，直接加热冷水，实现洗浴。
3、电厂余热的使用矿区附近有电厂的能实施热电联产的，采用集中供热工程。电厂余热使用蒸汽管道输送到各个用户。
如图5所示，电厂汽轮机做功后的乏汽，用无缝钢管远距离输送到各个矿的分汽缸，通过分汽缸分成三路，一路把蒸汽送到井口，在井口布置空气加热器，通过自然对流、辐射的方式把热量传递给空气，实现井口防冻；另一路把蒸汽送到办公楼，通过散热器散热，达到采暖的目的；另外一路把蒸汽送到浴室水箱，直接加热冷水，实现洗浴。
4、乏风余热的使用利用水源热泵技术提取风井排风废热，用于冬季井口防冻、制取职工洗浴热水、夏季工广建筑制冷。
如图6所示，矿井排出的风通过喷淋换热，将风井排风中的热量提取出来，换热后的循环水一部分进入供暖水源热泵的蒸发器换热，将热量转移到冷凝器中，制取45℃的热水，用于井口防冻及加热职工洗浴用水。此系统使用的热媒为热水。
5、空气能热水器使用煤矿停产检修或瓦斯量少，空压机热回收机组和瓦斯发电机组不能使用；使用大容量锅炉，太浪费，太阳能无法满足使用，这时使用空气能热水器。空气能热水器就是由压缩机系统内的低温冷媒不断吸收室外空气中的低品位热能，带回压缩机提升为可用的高品位热能加热冷水。空气能热泵作为高效集热并转移热量的系统装置，可以把压缩机所消耗的电力变为比电热多4~6倍的热能。对环境不污染。
如图7所示，冷水通过空气能热水器换热成热水，储存在热水箱中，经水泵输送到浴池。
6、太阳能的使用是太阳的光热利用，使用平板型集热器将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。提供生活用热水。特别适合夏季使用。
如图8所示，冷水通过太阳能平板集热器吸收热量，与循环水箱形成循环，经多次循环水温达到45℃，流向储热水箱，经水泵输送到浴池。
7、余热利用空压机热回收机组和瓦斯发电机组余热使用
（1）空压机热回收机组使用煤矿生产使用螺杆空气压缩机，空压机运行时会产生大量的压缩热，油气桶排出的压缩空气温度达70-85℃，空压机在运行时，真正用于增加空气势能所消耗的电能，在总耗电量中只占很小的一部分15%，大约85%的电能转化为热量，通过风冷或者水冷的方式排放到大气当中。根据相应类型压缩机的结构和原理适当地进行改造，将其热量回收，结合煤矿实际情况将这些热源进行利用，可以变废为宝，将原本排入环境的热量收集利用，减少用于其他用途加热的燃料消耗量。空气压缩机运行就能提供生活用热水。
如图9所示，冷水通过空压机热回收机组换热成热水作为一次水系统，通过板式换热器把洗浴水作为二次水系统，换热成热水储存在热水箱中，经水泵输送到浴池。
（2）瓦斯发电机组余热使用瓦斯发电机组烟气排放温度500℃。瓦斯发电机组烟气余热回收的专用设备，安装在烟道上，回收烟气余热用于产生蒸汽或热水。余热回收系统安装后，对烟气及悬浮物、颗粒物也有一定的净化效果。节能降耗，减排增效。
如图10所示，瓦斯发电机组余热回收设备安装在烟道上，冷水与烟气间接换热吸收热量，与循环水箱形成循环，经多次循环水温达到45℃，经水泵输送到浴池。
使用清洁能源，提高了供热的质量和可靠性。清洁能源可以逐步改变传统能源消费结构，提高能源安全性，减少温室气体排放，有效保护生态环境，促进社会经济又好又快地发展。
