PDF《余热资源利用技术集成产品研发与应用》

技术发明奖提名号:101-303 项目名称 余热资源利用技术集成产品研发与应用 提名单位 邯郸市科学技术局 项目简介 煤矿矿井通风系统是煤矿安全生产的重要保障,矿井排风(乏风)风量大,中小型煤矿矿井排风量一般在 8000-10000m3/min;

排风温度高,在冬季运行时温度可达到 17~22℃,相对湿度达到 80%-90%;

且其中含有细煤粉等颗粒物.

排风中蕴含显热、水蒸气潜热等低品位热能,对其进行充分利用,不仅可以节约能源,而且可以有效减少排风中携带的颗粒物, 对排风起到净化作用. 本项目通过理论研究、实验验证和示范工程相结合的方法,分析矿井排风特性和组成成分变化规律,计算低品位热能,研究 天然气、高浓度煤层气、低浓度煤层气共存时爆炸极限,提出控制模型和控制方法,建立了矿井乏风余热回收实验平台,研发了 天然气、煤层气、煤气多功能混合燃烧器和屋顶式矿井乏风专用蒸发器等低品位热能利用关键装置,系统解决了矿井排风低品位 热能利用关键问题 针对天然气、煤层气、煤气压力、浓度、低位发热量不同,无法共燃的问题,开发了多功能混合燃烧器装置,装置主要由燃 烧头、鼓风机、气液分离器、阀组、伺服驱动装置、自动点火装置、火焰监测装置、自动控制装置等组成,实现煤气、煤层气、 天然气既可单独燃烧,也可在全浓度范围内混合燃烧.该装置开发利用,可以充分利用高浓度煤层气和低浓度煤层气,有效解决 低浓度煤层气难以燃烧利用,解决了低浓度排放造成的空气污染问题,煤气、煤层气、天然气互为置换,互为补充;

程序化自动 控制系统有效保证燃烧器安全使用. 矿井乏风余热回收实验平台.平台由变频风机、热泵机组、喷淋系统,温度、湿度、压力及流速测量系统组成,可以通过调 整风量、风温、喷淋水量等模拟全工况下排风余热利用情况. 屋顶式矿井乏风专用蒸发器.它结构简单,阻力小,换热效率高,能有效克服矿井乏高湿、风量大、粉尘量大、压差小对换 热效率的影响,使用寿命长,便于维护.优点:将乏风与介质直接交换,能充分回收排风中的热能;

同时回收排风中的显热和潜 热;

设计在扩散塔的侧面,蒸发器的换热面积可进行四面布置,蒸发器大小容易调节,使乏风流速均匀,投资小;

安装在扩散塔 的侧面,能有效克服系统增加的阻力,新增阻力要小于 100pa,对矿井通风机影响小. 矿井乏风流作为锅炉供风燃烧的装置、 矿井排风―水充填式热湿直接换热器、逆向半圆反冲洗除污器;

除污、反冲洗高效 换热器、一种矿井排风地热值能源回收实验装置、焦炉荒煤气、烟道余热回收利用实验测试平台等 申报技术发明二等奖. 推广应用及经济社 会效益情况 本项目的研究成果,历经了反复的提出、完善、创新、新提出的研究过程,得到业内专家的一致认同,在冀中能源峰峰集团 羊东矿、薛村矿、 梧桐庄矿、冀中能源邯郸矿业集团有限公司云驾岭矿、 邯郸市建联建筑安装有限公司、河北纵横工程有限公司、 邯郸市威英节能设备有限公司等推广应用. 在已建成的示范、能够统计项目中,新增产值

18000 万元,新增利润

2050 万元,新增税收

960 万元,节约开支

3560 万元. 每年节约煤炭

14140 吨,减少 C02 排放量

36700 吨、SO2 排放量

316 吨,烟尘排放量

180 吨. 代表性论文专著目录

1、浅谈掺烧煤层气(瓦斯)燃煤锅炉的改造设计,煤炭工程,2010,1:61-63,张昌建(1)

2、套头式热管余热装置的设计与应用,暖通空调,2015,45(09):54-56,张杰(1)张昌建(3)

3、分布式变频管网系统经济效益分析,暖通空调 ,2011,41(07):101-103,张杰(1)

4、基于数值分析法的实验测试数据的处理及分析,西南民族大学学报(自然科学版),2015,41(03):356-359,王景刚(2)罗景辉(4)

5、一种评价地表水源热泵温排水影响的新方法,环境污染与防治,2015,37(05):111, 王景刚(2)罗景辉(3)

6、热泵技术改造项目节能量量化方法研究,河北工程大学学报(自然科学版),2015,32(01):48-51,罗景辉(1)

7、 Low-frequency and broadband metamaterial absorber based on lumped elements:design,characterization and experiment,Appl.phys.A (2014)117:1915-1921,袁 文山(1)SCI 检索

8、Asymmetric Chiral Metamaterial Multi-Band Circular Polarizer Based on Combined Twisted Double-Gap Split-Ring Resonators ,Progress In Electromagnetics Research C,Vol.49,141-147,2014,袁文山(1)EI 检索 主要知识产权证明目录

1、天然气、煤层气、煤气多功能混合燃烧器;

授权发明专利 ZL2011110401940.8;

河北工程大学;

2013-07-23,发明人:张昌建、袁文山、张杰

2、矿井乏风余热回收试验平台;

授权发明专利 ZL201410697440.7;

河北工程大学;

2016-09-14,发明人:张昌建、王景刚

3、屋顶式矿井乏风专用蒸发器;

授权发明专利 ZL201410649310.6;

河北工程大学;

2017-09-29,发明人:张昌建、袁文山、张杰、王景刚

4、矿井乏风流作为锅炉供风燃烧的装置;

实用新型专利 ZL201120503397.8;

河北工程大学;

2012-07-25,发明人:张昌建、袁文山

5、逆向半圆反冲洗除污器;

实用新型专利 ZL201220104734.0;

河北工程大学;

2012-11-14,发明人:张昌建、袁文山、张杰

6、除污、反冲洗高效换热器;

实用新型专利 ZL201320751118.9;

河北工程大学;

2014-06-11,发明人:张昌建、张杰

7、一种充填式排风-水热湿直接换热器;

实用新型专利 ZL201320750940.3;

河北工程大学;

2013-11-25,发明人:张昌建

8、一种矿井排风--低热值能源回收装置;

实用新型专利 ZL201420683747.7 河北工程大学;

2015-03-18,发明人:张昌建

9、一种矿井排风地热值能源回收实验装置;

实用新型专利 ZL201420725001.8;

河北工程大学;

2015-03-18,发明人:张昌建

10、焦炉荒煤气、烟道气余热回收利用实验测试平台,实用新型专利 ZL201620742979.4;

河北工程大学;

2017-01-11,发明人:张昌建 主要完成人情况表(排名、姓名、技术职称、工作单位、对本项目技术创造性贡献、曾获奖励情况) 排名 姓名 技术职称 工作单位 完成单位 贡献 曾获奖情况

1 张昌建 正高级工 程师 河北工程 大学 河北工程 大学 本项目的研究过程中主要参与产品开发、系统优化匹配与运 行参数的定量耦合,实验数据整理与分析等工作,在该研究 中的工作量占本人工作量的 80%. 河北省科技进步一等

1 项;

三 等奖

2 项2袁文山 副教授 河北工程 大学 河北工程 大学 本项目中主要参与系统的软件开发,构建产品的控制方式, 资料分析,在该研究中的工作量占本人工作量的 65%. 河北省科技进步一等

1 项3张杰 教授 河北工程 大学 河北工程 大学 参与实施核心技术研发和应用系统的研制,对创新点提出均 有重要创造性贡献,投入该项目研究占本人工作量的 50%. 河........