潘西矿井开发利用地热资源探析

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1、潘西矿井开发利用地热资源探析　　摘要：指出了地热资源作为绿色的清洁能源和可再生能源已受到普遍关注，万祥矿业公司潘西矿井采深-1100m，地热资源丰富，如何变废为宝，全面科学合理地开发利用矿井地热资源，加强环保节能工作，成为该矿井开发利用地热资源的重要课题。关键词：深部矿井；地热资源；开发利用中图分类号：TK529文献标识码：A文章编号：1674-9944（2012）12-00102-021地热和地热资源地热是指地球内部所储存、产生的热量。能够经济地为人类所利用的地球内部热量，称为“地热资源”，人们习惯简称为“地热”。目前，可利用的地热资源有：天然出露的温泉地热资源；通过热泵技术可开采利用

2、的浅层地热资源；通过人工钻井直接开采利用的地热水（气）资源和干热岩体中的地热资源。2潘西矿井地热及地热资源6潘西矿井田位于山东省莱芜市境内，地理坐标：东径117°44′35″～117°48′51″、北纬36°7′40″～36°12′58″。井口标高：+233.50m。潘西煤矿距新矿集团公司本部45km、距莱芜市区15km，磁莱铁路线从附近穿过，该矿距磁莱线颜庄站1km，潘西煤矿铁路专用线直接与颜庄站接轨并与莱芜发电厂相通。此外，205国道、博莱、莱新、莱沂、泰莱高速公路从附近穿过，区内交通甚为方便。2.1潘西矿井地热根据《潘西井田地质勘探报告》，潘西井田恒温带深度为40～60m，温度在1

3、6℃左右。根据《矿井延深扩大报告》和《深部补充勘探报告》测温资料，煤层地层地温梯度为1.6～2.5℃/百米，平均2.1℃/百米；非煤系地层地温梯度1.1～1.5℃/百米，平均1.4℃/百米，测得最深的钻孔1731m，地温47.1℃，钻孔测温资料见表1。从地温及其变化梯度看，潘西井田属于地温正常区，但从绝对温度看，该井田东翼和西翼-505m以上其温度低于31℃，东翼-800～-505m由于靠近梁坡断层，煤层地层受大面积岩浆岩侵蚀，温度高于西翼，为31～37℃，属于一级地热区，钻孔测温情况表明-1000m以下温度超过40℃。2.2潘西矿井地热资源潘西煤矿-740m水平的矿井水通过直排以平均6

4、00～800m3/h的流量向副立井水厂供水，斜排在一号井东侧，排水量600m3/h，矿井总排水量1200～1600m3/h，水温平均在30℃。其中：水流量1000m3/h；水密度ρ=1×103kg/m3；水比热容c=4.2×103J/（kg·℃）6因此，潘西矿井水所携带的地热资源中埋藏着巨大的经济效益，如果这项资源加以合理利用，每年可为企业增加很高的经济效益，而且可以实现资源的环保、循环利用，具有很大的社会效益。潘西矿井水所携带的地热资源从分类上应为浅层地热，可以用水源热泵机组来提取矿井水中所蕴涵的热量。3水源热泵的基本原理及特点3.1基本原理制冷时：压缩机不断从蒸发器中抽出制冷剂蒸汽，

5、经过压缩机压缩，制冷剂由低温低压蒸气转变成高压蒸气。高温高压制冷剂蒸汽在冷凝器内冷凝，放出大量热被地下水吸收，被冷凝器冷凝的高压液体制冷剂经热力膨胀阀节流降压转变为低压制冷剂液体。低压制冷剂在蒸发器内蒸发，从冷媒水中吸收大量热量，从而降低了冷媒水的温度，达到制冷的目的。低压制冷蒸汽被压缩机抽取，从而形成一个制冷循环。制热时：压缩机不断从蒸发器中抽出制冷剂蒸汽，经过压缩机压缩，制冷剂由低温低压蒸气转变成高压蒸气。高温高压制冷剂蒸汽在冷凝器内冷凝，放出热量被冷却水吸收，从而达到制热的目的。被冷凝器冷凝的高压液体制冷剂经热力膨胀阀节流降压转变为低压制冷剂液体。低压制冷剂在蒸发器内蒸发，从地下水

6、中吸收大量热量，从而降低了地下水的温度。63.2特点（1）节能：水源热泵机组，选用进口主机；夏季单位功率制冷量及冬季单位制热量均达到国内先进水平；利用矿井水温度资源；免除了锅炉、冷却塔等耗能设备；当用户负荷变化时，机组可进行部分能量调节，运行节能省电。（2）环保：冬季通过部分电能，把矿井水中的低品位能量转移到室内，供采暖，而不需要锅炉，避免了烟尘对大气的污染；夏季则通过运行，将热量转移到水中，达到制冷的目的，无需冷却塔，免除了噪音和霉菌污染。（3）省地：省却了冷却塔、锅炉房及与之配套的设施占地，节省了土地资源，节约了初投资。采用地温型水源热泵，初投资是传统电空调供热加供冷组合方式设备投资

7、的1/2；运行费用只是传统方式的1/5。4潘西矿井地热设备安装使用现状地热设备安装于潘西矿井的北立井，设计基础：室外环境温度-15℃，按井口进风量10000m3/min计算。6工程2008年10月实施，安装两台螺杆机组。每台输入功率240kW，输出热量1286kW。在井口安装新风机组10个，风机盘管52个，表冷器23组，铺设DN250主管道500m。热泵系统由污水热源、中介水、空调水、软化水4个分系统组成。整套系统引入板换技术，保证