一、概述
我国矿产资源丰富，矿山企业较多。在矿山的生产过程中，为了采掘作业的顺利进行，不可避免的要进行多项安全保卫措施，其中排除与隔绝地下水就是必须采取的措施之一，经常有大量宝贵的地下水被白白排放。
为了充分利用宝贵的地下水资源，并给企业职工创造良好的生产和生活环境，焦家金矿领导针对该矿山大量的水资源未被充分利用的状况，提出合理的开发利用矿井水的设想。因此采用这种挖潜改造、利废利旧等方面的措施，可节约大量的资金，给企业带来可观的经济效益。
焦家金矿现在每日矿井排水量高达4000m3，且常年水温恒定在21-22℃，蕴含着丰富的低品位热源。以往并未加以利用而白白排放。若利用现有的水源热泵技术，可充分利用其能量，为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。
二、水源热泵技术简介
水源热泵技术是利用地球表面浅层水源的低温低位热能，采用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种技术。它具有高效、节能、经济、环保、运行稳定可靠等特点，而且能实现一机多用(制热、制冷、供热水)应用范围广，在使用过程中能实现自动化，便于管理。
水源热泵技术是目前日趋推广的技术，它具有高效、节能、经济、环保、安全的特点：
(1)利用1KW的能量可供60～100 平方米的面积取暖、制冷。
(2)能量输入与输出之比：供热状态约1:4.2,制冷状态约1:5.8。
(3)初投资是溴化锂机组和其他中央空调的2/3～4/5。
(4)使用过程中不释放任何对环境有害的气体,不破坏水资源。
(5)不存在任何爆炸、燃烧的安全隐患,使用方便,操作简单、运行稳定可靠、适用面广,既可用于中小区域供暖、制冷又可多机组组合用于建筑群体供暖、制冷。
水源热泵技术虽然如此优越，但也受环境条件的限制，即水源条件的限制。而该矿山井下排水量非常大(4000m3/d)，蕴含的丰富低品位能量，以往并未加以利用即白白的排放。若应用水源热泵方案可充分利用其能量，为矿山挖潜节能改造闯出一条新路。
三、工艺流程方案的确定
(一)已知条件：
1、一期需要空调的精炼厂的厂房面积约2000平方米，室内设计计算温度26～28℃。已有全新风空调机箱，新风量：40000 m3/h，新风机箱要求冷量309KW。
2、井下水量：3000～4000m3/d，可保守估计： 3000m3/d，即为125m3/h。
3、井水水温：21℃～22℃。水质报告如下：CL-=5901.18mg/L,Ca2+=1515 mg/L,Mg2+=85.08 mg/L, Fe3+=1.12 mg/L,PH=7.1,总矿化度= 11694.5mg/L,悬浮物= 35.60 mg/L。
4、井下水处理站贮量：贮水池400m3/个，两个;沉淀池50 m3/个，两个。
(二)工艺流程方案的确定
根据现场具体情况，决定采用以下利用方案：由矿井水泵从蓄水池中抽水(20℃)，输送到除砂器，经除砂后再进入中间换热器(钛板板式)换热后去选厂(26℃)再利用。中间循环水(23℃)进入热泵机组，吸热后(30℃)回换热器重新换热降温(23℃)，再进入热泵机组，如此反复循环。热泵机组空调侧进出口温度为12/7℃。
夏季制冷，依精炼厂的具体情况，以矿井水为冷源，将热量转移到矿井水中。只需消耗少量的电能，与普通空调相比可节省电能达40%以上。该装置只是把已经存在的热量进行了转移，因而既经济、又环保。
(三)主要工艺设备选型:
选用DZ-LC-160型2台，单台制冷量为167.5kw,输入功率为45kw。空调循环水泵采用KQSG100-50-30两台(一用一备)，Q=50m3/h，H=30mH2O，N=7.5kw;除砂器采用DZS-350/80一台;SHN-4型电子除垢仪两台;利用自来水系统补水定压;DN150快速除污器一台;矿井水泵利用原有;中间换热器采用钛板换热器一台，中间循环泵采用KSGP100-40-18两台(一用一备)，H=18m，N=4KW, Q=40m3/h。
(四)方案分析
1、 经济分析
热泵机组制冷时，总输入功率80KW。若电价按0.6元/度计算，空调时间110天，每天按12小时计算，则年空调费用：0.7×0.6×80×110×12×0.8=3.55万元。
热泵机组本体投资：32万元。
2、环保方面分析：
水资源属于再生能源，采用水—水热泵技术不仅可以避免污染，同时也使矿井排水中的宝贵能源得到充分利用。
3、其它
热泵能实现很高的自动化水平，几乎能达到无人安全运行状态，且维护、维修工作量很小。
4、结论
通过以上分析可知，该方案的总投资低，而且运行费用又省。并且热泵的系统单一，管理与维修都比混合系统方便。
四、施工过程中采取的有益措施
1、针对该矿矿井水水质较差，采用了钛板换热器，保障了整个工艺系统能够安全、长期、经济运行。
2、系统中的主要设备是热泵机组。该设备配有专用的电控柜。电控柜内设有针对热泵机组的多种起动和保护功能，其中包括自动根据水温进行压缩机四级调节，以最经济的运行状态来适应不同的负荷状况，超温跳闸，过载断电等。水循环系统中的其他设备均采用常规的接触器加热继电器控制方式。所有水泵的起-停按钮均装在一面电控柜上，并可由机组统一自动起、停。整个运行状态可通过机组面板上的触摸屏进行观察和调整。
3、由于该工程为改建利旧工程，为了充分体现节约精神，空调机房利用原矿井水泵房的空闲空间而建，既节约了土建费用，利用了原有矿井水泵，又为将来充分利用所有矿井水打下基础。
4、空调机房与精炼厂房间距400m左右，矿上技术人员又发挥聪明才智，利用了途中200m左右的冬天供暖管道，进一步降低了造价，节省了成本。
五、运行结果分析
经过半个多月的试运行，精炼厂房内的工作温度由以往的30~40℃降低到28℃以下，大大改善了工作环境，提高了工作效率，紧密了干群关系，使广大职工对矿领导交口称赞。
而机组的输入功率也在35KW左右，制冷量每台可达200KW，其能量输出与输入比达5.8。大大节约了电能，达到了预期目的。
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