矸石山余热利用技术规范 第1部分：取热技术

【主要技术内容】 引 言 《煤矸石堆场余热利用技术规范》旨在规范煤矸石堆场治理中余热利用工程活动和二氧化碳减排量评估,拟由三部分构成。 ——第1部分：取热技术。目的在于规定适用于煤矸石堆场余热利用过程中与取热相关的工程活动方面的技术要求。 ——第2部分：热量利用。目的在于规定适用于煤矸石余热利用过程中与热量利用相关的技术选择、设备、管路等工程活动方面的技术要求。 ——第3部分：系统效能评价。目的在于规定适用于煤矸石余热利用过程中与系统效能评价有关的方法和技术指标。 煤矸石堆场余热利用方式分为“取热+用热”的直接利用和“取热+蓄热+用热”的间接利用两种方式。自燃煤矸石堆场余热利用主要是指由取热装置取出的50℃以上的煤矸石所含的热量部分，而不包含取热装置的各种热量散失。为了推进煤矸石治理过程中碳排放评估，煤矸石堆场余热利用过程中的碳减排量参考GB/T 33760-2017《基于项目的温室气体减排量评估技术规范 通用要求》，采用排放因子法根据矸石山余热利用系统传统能源替代量计算碳减排量并提供碳排放报告。 煤矸石堆场余热利用技术规范 第1部分：取热技术 1 范围 本文件规定了煤矸石堆场余热利用方面的术语和定义、分类、一般要求、工程作业管理要求、碳排放报告要求、安全管理要求。 本文件适用于山西省境内由专业人员实施的煤矸石堆场余热利用工程作业活动。 2 规范性引用文件 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 213 煤炭发热量测定方法 GB/T 476 煤中碳氢含量测定方法 GB/T?32150-2015 工业企业温室气体排放核算与报告通则 GB/T 33760-2017 基于项目的温室气体减排量评估技术规范 通用要求 GB 50801-2013 可再生能源建筑应用工程评价标准。 AQ/T 1068 煤自燃倾向性的氧化动力学测定方法 DB14/T 1755-2018 煤矸石堆场生态恢复治理技术规范 DB14/T 2385-2021 浅层地热源泵系统工程技术规范 3 术语和定义 HJ 651 、DB14/T 1755界定的及下列术语和定义适用于本文件。 3.1 工程作业 engineer operation 与煤矸石山余热利用有关的钻孔勘探、取热装置安装、线路连接、系统检测、排放控制和清场等作业活动。 3.2 取热装置 heat fetch device 用于将煤矸石山内部热量移出的装置、辅助设施等设备、设施。 3.3 余热 Waster heat 以煤矸石山内部温度50℃为基准，热利用系统取热装置从矸石山中取出的热量。[来源：GB／T 35057-2018，3.1,有修改] 3.4 余热利用系统 Waster heat utilization system 用来启动并控制余热利用工艺顺序和参数的系统,包括取热、蓄热和热量回收利用。 4 分类 4.1 煤矸石堆场分类及分区 按照DB14/T 1755—2018第4章规定进行。 4.2 煤矸石堆场余热利用分类 按照蓄热载体形态分为：固态载体余热、液态载体余热、气态载体余热、混合载体余热。 5 一般要求 5.1 余热利用系统设计原则 5.1.1 应优先考虑安全要求。 5.1.2 应优先使用“取热+用热”的直接利用方式。 5.1.3 应将涉及的场地（所）、建（构）筑物、辅助设施等纳入工程作业活动范围。 5.1.4 应结合温室气体减排量需求，根据矸石山自燃特性确定。 5.1.5 应符合热工制度、满足应用现场的热能补充。 5.1.6 应符合能源消耗限额、节能减排和环境保护要求。 5.1.7 应采取梯阶利用，提高热能利用效率。 5.2 场地调查与热利用评估 5.2.1 场地调查应按照DB14/T 1755-2018中第6章进行。 5.2.2 自然倾向性评估应根据AQ/T 1068进行，确定煤矸石自燃指数。 5.2.3 煤矸石热利用指数应按照GB/T 213?规定测定煤矸石发热量，并与标准煤发热量比较。 5.2.4 按照GB/T 476?测定煤矸石碳、氢含量，结合5.2.4确定单位热值碳含量。 6 工程作业管理要求 6.1 测温仪器 应配置非接触式红外测温仪与 WRNK式铠装热电偶两种： ——非接触式红外测温仪：测温范围：-18℃～1650℃； 测温精度：±3℃； ——WRNK式铠装热电偶：温范围：0℃～1100℃； 测温精度：±1℃。 1000℃以下一般用K型热电偶和N型热电偶。 6.1.1 测温点位置 借助网格设计对自燃煤矸石堆场进行系统测温，网格间距为 6m×3m（水平6m，垂直3m），测温点位置精度为±5cm。 应先对防控区大范围随机摸查，利用红外测温仪测表层温度，其它区域采用WRNK式铠装热电偶进行二次测温。 测温应按照顺序依次全面推进，避免遗漏。再采用热电偶多次测温，确定发火区燃烧中心。 自燃严重的，利用红外测温仪测表层温度。 6.1.2 测温方法 打孔→热电偶插入孔中→等待 7～10分钟→测温→记录。初步汇总记录资料。 为提高测温效率，低温区可采取扩大测温点间距进行测温，温度异常区应采取加密打孔测温。 注：坡面勘测：每次测温打孔应垂直于坡面，保证测温深度。 6.1.3 温度分区 自燃煤矸石堆场温度测点分区可按照DB14/T 1755-2018第4章执行，汇总测温资料，统计矸石堆场各温度分区面积，煤矸石堆场温度分区面积统计见附录表A1，填写记录作为证实温度测量的方法。 根据测温数据在地形图上标注防控区、蓄热区、临界区、发火区区域范围，标注测温温度，精确标注高温点。 6.1.4 自燃高温区灭火作业 确定发火区有自燃现象，应对高温发火区进行灭火。实施灭火工作前，应探明燃烧区域深度、范围，准确进行灭火施工作业。 自燃煤矸石山灭火治理应按照DB14/T 1755-2018中7.1规定执行。 6.2 取热 取热过程应配套温控和CO2 监测系统。 6.2.1 取热点设置 可根据矸石堆场位置，总治理面积及现场勘察发现的植被干枯损坏、高温区总面积及地表沉降情况设置合适的取热点。 煤矸石山应按照取热器布置原则（间距为 5 m～7 m ）设置取热孔。 项目周期内，应连续监测并记录取热孔内的测温数据。 煤矸石堆场取热点设置及测温记录见附录表A2，填写记录作为证实方法。 6.2.2 取热器布置 应选用地质勘探钻头钻至取热孔的设计深度(6m)，用温度测量仪测温，在钻孔内部温度高于50℃高温区布置取热器，所有取热器内均应设置无线温度传感器。 连接取热器与蓄热器，通过热虹吸管取热。 取热器应配套连续监测记录功能的设施，应记录现场试验据。 6.2.3 取热量计算 瞬时取热量按照以下公式计算： ..........................................(1) 式中： Q----取热量，单位为焦耳每秒（J/s）； a--单位延米取热量校正系数，按照DB14/T 2385-2021中公式（1）取0.8； q---取热器单位延米取热量，单位为焦耳每秒米（J/m?s）； l--单个取热器延米数，单位为米（m）； n--总取热器根数。 6.3 蓄热 6.3.1 蓄热器：采用新型蓄热材料把高温钻孔内的热量储存于蓄热器内，蓄热器分为两种： a) 固体蓄热，由加热炉体、蓄热室、监测监控系统构成； b) 液体蓄热（水），由控制柜、蓄热箱体、循环系统、监测监控系统构成。 6.3.2 自动温度控制 无线温度传感器实时将温度通过无线网络传输给主控计算机，主控计算机对数据进行分析处理。 自动温度控制系统应包含： c) 电源：应优先采用常用电源供电，储电池或太阳能供电，不具备条件的； d) 控制箱（电气控制系统）：应采用模块化结构控制系统（PLC）,操作宜采用触摸屏模式； e) 采集进水口温度、出水口温度、水箱温度、取热装置温度，地下温度五处温度数据。 6.4 自燃灭火 自燃矸石山灭火方法按照DB14/T 1755中附录D1执行。 7 碳排放要求 矸石山余热利用取热过程碳减排量应按照GB/T 33760-2017 《基于项目的温室气体减排量评估技术规范 通用要求》，采用排放因子法、应用监测数据及其计算结果，根据矸石山余热利用系统传统能源替代量计算碳减排量，提供碳排放报告。 7.1 碳减排量计算 碳排放量评价方法参照GB/T?50801-2013 《可再生能源建筑应用工程评价》标准中二氧化碳减排量中第6章公式6.3.2-1进行。温室气体排放量应按照矸石山余热利用系统的取热量进行计算，按照取热量换算为标准煤的二氧化碳当量。 ........................................(2) :二氧化碳减排量,单位为千克碳当量（kgCe） Q:取热量,单位为兆焦（MJ） m：标准煤的碳当量，取29.307，单位为每千克碳当量 MJ/kgCe f：二氧化碳排放因子,2.47 7.2 温室气体排放 矸石山余热利用应提供温室气体排放报告，温室气体排放报告按照GB/T 32150-2015要求执行。 碳减排量监测数据应上传至生态建设者联盟数据库。 8 安全管理要求 8.1 资质资格 8.1.1 承担矸石山余热利用工程作业的单位应具有相应的资质。 8.1.2 作业应由具有作业资格的技术员、安全员、操作员、碳盘查员实施。 8.1.3 项目负责人应负责现场全面管理，具有中级及以上专业技术职称，且有3年以上作业管理经验。 8.1.4 项目负责人、技术员、安全员、碳盘查员应认真履行岗位职责。 8.2 施工安全措施 煤矸石山测温全体人员必须进行岗前安全培训，全面了解矸石山自燃特征和潜在危险性，牢记安全操作规程，熟练掌握现场 安全防范和自救措施。 8.2.1 施工人员应参加上岗安全培训，增强安全意识，施工过程中应严格遵守安全纪律。 8.2.2 施工人员应配戴防毒面具、安全帽等安全装备，防毒面具滤芯应定时更换，以防有毒有害气体中毒，造成人员伤亡。 8.2.3 施工前应对当天的风向、风速、及有毒气体浓度实行适时监测，确保安全施工。 8.2.4 坡面施工应严格遵循坡面《安全操作规程》、安全稳定性评估应按照DB14/T 1755中6.2.2执行。 8.2.5 施工期间应划定施工活动范围，严格控制和管理车辆机械的运行范围。 8.2.6 施工过程中非施工人员一律不得进入施工现场，确保作业场地及现场周围环境的安全性。 8.2.7 机械、车辆操作人员必应持证上岗。 施工现场应配备值班车。 参?考?文?献 [1] GB/T 35057-2018 煤矸石烧结砖隧道窑余热利用技术规范 [2] HJ 651 矿山生态环境保护与恢复治理技术规范 [3] DB14/T 1755-2018 煤矸石堆场生态恢复治理技术规范