《煤炭工业矿井回风余热利用设计标准》

ICS73.020

D91

备案号：NB

中华人民共和国能源行业标准

NB/TXXXXX—XXXX

代替

煤炭工业矿井回风余热利用设计标准

Designstandardsforthewasteheatutilizationofcoalmineairpollutionincoal

industry

（征求意见稿）

（本稿完成日期：2021-05-20）

XXXX-XX-XX发布XXXX-XX-XX实施

国家能源局发布

NB/TXXXXX—XXXX

1总则

1.0.1为统一和规范矿井回风余热利用系统的设计，满足清洁低碳、综合利用以及绿色矿山生产的

要求，做到技术先进和经济合理，制定本标准。

1.0.2本标准适用于煤炭工业矿井回风余热利用系统的设计。

1.0.3矿井回风余热利用设计应遵循技术先进、经济合理、安全可靠、节能环保的设计原则。

1.0.4矿井回风余热利用的设计除应符合本标准外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

1

NB/TXXXXX—XXXX

2术语和符号

2.1术语

2.1.1矿井回风余热利用wasteheatutilizationofcoalmineairpollution

以环境温湿度为基准，对通过回风巷、回风大巷、回风井筒、矿井主通风机之后排出到地面大气的

风流中的热量进行回收及利用。

2.1.2余热资源wasteheatresources

经技术分析确定的矿井回风余热量。

2.1.3余热资源回收率therecoveryrateofwasteheat

进行热利用的矿井回风余热资源量占余热资源计算量的百分数。

2.1.4取热介质heattakingmedium

提取矿井回风热量的过程中，参与热传递所需要的流体。

2.1.5直蒸式矿井回风换热器directheatexchanger

矿井回风和取热介质分别在换热器的两侧流过，使热量在矿井回风和取热介质之间传递，且取热介

质发生相变的热交换设备。

2.1.6间壁式矿井回风换热器surface-typeheatexchanger

矿井回风和取热介质分别在换热器的两侧流过，使热量在矿井回风和取热介质之间传递的热交换设

备。

2.1.7喷淋式矿井回风换热器mineventilationair-sprayingwaterheatexchanger

经喷淋使取热介质与矿井回风直接接触进行混合，使热量在矿井回风和取热介质之间传递的热交换

设备。

2.1.8进风-回风直接换热器inlet-returnairdirectheatexchanger

2

NB/TXXXXX—XXXX

矿井进风和矿井回风直接通过换热材料或取热介质进行热量传递的热交换设备。

2.1.9可用势availablepotentialenergy

矿井回风在某一状态下的最大做功能力。

2.2符号

2.2.1热量

Qy——余热资源计算量；

QL——余热资源利用量；

Qrx——热泵机组取热量；

Qrg——热泵机组供热量；

Qfg——进风-回风直接换热器供热量。

2.2.2比焓

h1——未进行利用的矿井回风比焓；

h2——供暖室外计算温度下的饱和空气比焓；

h3——利用后的矿井回风比焓；

h4——矿井进风设计温度下的饱和空气比焓。

2.2.3其它

m1——矿井回风质量流量；

m2——进行利用的矿井回风质量流量；

e——可用势。

3

NB/TXXXXX—XXXX

3基本规定

3.0.1矿井回风余热利用，应与矿井安全生产、经济效益和环境保护相协调，并应符合下列规定：

1严格遵守国家相关法律法规、规程规范及标准，落实国家和地方对环保、安全、职业健康、消

防、节能等方面的规定和要求；

2不应影响矿井正常的生产运行；

3矿井回风余热利用形式应根据矿井回风余热资源和供热范围用途、热负荷、热媒参数，以及所

在地气象条件、环保政策等，经综合比选确定；

4应对矿井回风的组成成份、含尘量、腐蚀性、粘结性等初始参数进行分析；

5余热利用系统应基于用热需求、按照能源梯级利用、高质高用的原则，提高能源综合利用效率；

6矿井回风余热资源的利用应符合煤矿安全设施设计的要求。

3.0.2余热利用设施设计应根据矿井场地总平面合理布置，并与工艺生产及辅助设施相协调。

3.0.3矿井回风余热利用系统智能化控制水平应与所在矿井智能化水平相适应。

4

NB/TXXXXX—XXXX

4回风余热利用条件及方式

4.1一般规定

4.1.1新建矿井进行回风余热利用时应对矿井回风余热资源进行预测与评估，生产矿井进行

回风余热利用时应对回风余热资源进行实测与评估。

4.1.2新建矿井回风余热资源的预测应具备下列基础资料：

1矿井所在地与地温相关的地质资料；

2矿井开采深度；

3矿井通风路线长度；

4矿井开采10a以内的最小回风量；

5矿井回风井服务年限；

6邻近矿井在最冷月的连续48h矿井回风温度及湿度的实测数据平均值；

7矿井瓦斯等级。

4.1.3生产矿井回风余热资源应按照本标准4.1.2条采用所在矿井实测统计资料，统计数据不

宜少于2a。

4.1.4用于矿井回风参数测试选择的仪器仪表应符合《用能单位能源计量器具配备和管理通

则》GB17167的规定。

4.1.5生产矿井进行矿井回风余热利用系统设计时，宜对余热系统进行节能分析。

4.2回风余热计算

4.2.1回风余热计算时应对余热资源计算量和余热资源利用量分别进行计算。

4.2.2余热资源计算量宜按下式计算：

（）

Qym1(h1h2)4.2.2

式中：Qy—余热资源计算量（kW）；

m1——矿井回风质量流量（kg/s）；

h1——矿井回风利用前的比焓（kJ/kg）；

h2——当地供暖室外计算温度所对应饱和状态下空气的比焓（kJ/kg）。

5

NB/TXXXXX—XXXX

4.2.3余热资源利用量宜按下式计算：

（）

QLm2(h1h3)4.2.3

式中：QL——余热资源利用量（kW）；

m2——被利用的矿井回风质量流量（kg/s）；

h3——回风回收利用后的比焓（kJ/kg）。

4.2.4余热资源回收利用率宜按下式计算：

Q

L×

1100%(4.2.4)

Qy

式中：1——余热回收利用率。

4.2.5年统计余热资源利用率宜按下式计算：

Q

yr×（）

2100%4.2.5

Qyt

式中：2——年余热资源利用率；

Qyr——年实际余热资源利用量（kJ/a）；

Qyt——年理论余热资源计算量（kJ/a）。

4.2.6采用热泵技术供热时的理论供热量宜按下式计算：

COP

QQ（4.2.6）

rgrqCOP1

式中：Qrg——热泵机组供热量（kW）；

Qrq——热泵机组取热量（kW）；

COP——热泵机组的制热性能系数。

4.2.7采用进风-回风直接换热技术供热时的理论供热量宜按下式计算：

（）

QfgQLk4.2.7

式中：Qfg——进风—回风直接换热器供热量（kW）；

k——换热效率。

4.2.8余热资源的品味采用可用势对其评价，可用势宜按下式计算：

6

NB/TXXXXX—XXXX

（）

eh1h44.2.8

式中：e—余热资源可用势（kJ/kg）；

h4—矿井进风设计温度所对应饱和状态下空气的比焓（kJ/kg）。

4.3回风余热利用条件

4.3.1按矿井回风可用势的大小，余热资源分为四个等级，并应符合表4.3.1的规定。

表4.3.1余热资源等级

资源等级可用势（kJ/kg）

一级e＞16

二级10＜e≤16

三级0＜e≤10

四级e≤0

4.3.2一级余热资源应优先利用，二级余热资源宜尽量利用，三级余热资源可视情况选择利

用，四级余热资源不宜利用。

4.3.3矿井回风余热利用系统制冷功能的设置应根据冷负荷的规模进行技术经济分析。

4.4回风余热利用方式

4.4.1一级余热资源宜采用直蒸式换热、间壁式换热、喷淋式换热、进风-回风直接换热等技

术进行取热；二级余热资源宜采用直蒸式换热、间壁式换热、高效进风-回风直接换热等技

术进行取热；三级余热资源宜采用直蒸式换热、间壁式换热等技术进行取热。

4.4.2回风余热利用时宜设置调峰热源，并应符合下列规定：

1回风余热利用系统宜与其他清洁热源进行多热源联网互补调峰；

2回风余热利用系统中宜考虑为井口防冻用热设置调峰热源；

3回风余热利用系统采用调峰热源时，其调峰热源规模应通过计算确定；

4调峰热源应具备快速启动相应措施。

4.5矿井通风影响分析

7

NB/TXXXXX—XXXX

4.5.1矿井回风利用量应根据矿井采用的通风方法及总风量确定，并应充分考虑对矿井通风

的影响。

4.5.2回风取热装置与主通风机本体应相互独立，且不得影响主通风机的安装、运行、维护。

4.5.3通风设备应符合下列规定：

1新建矿井通风机选型时，应计入矿井回风取热装置对通风风量、风压的影响；

2现有矿井增设矿井回风取热装置时，应对现有矿井通风系统及通风设备进行校验。

4.5.4采集余热的取热装置应符合下列规定：

1不得影响通风机正常运行及反风运行时稳定供风；

2采集接口处应做成流线型，不宜有涡流区；

3增加回风取热装置后，通风设备的噪声值应符合国家有关规定；

4取热系统与风道连接处应设置便于开、闭措施，防止风道结冰。

4.5.5矿井通风机常规采用一用一备方式，回风换热器设置数量和备用关系，也应相一致。

4.5.6回风取热装置换热阻力不宜高于200Pa。

8

NB/TXXXXX—XXXX

5回风余热利用系统

5.1一般规定

5.1.1余热利用机房内设备的布置应符合现行国家标准《工业建筑供暖通风与空气调节设计

规范》GB50019的相关规定；需要经常维护检修的大型设备，其上部应设置起吊装置。

5.1.2取热系统应设有可靠的自清洗、除霜功能，自清洗、除霜时间不应超过运行周期的20%。

取热温度低于4℃时，取热系统应采取防冻措施。

5.1.3制冷剂管道、水管道和风管道应采取绝热措施，并应设硬质保护套。

5.1.4机房内水系统补水点宜设置在循环水泵的吸入口处。当采用高位膨胀水箱定压时，应

通过膨胀水箱直接向系统补水；采用其他定压方式时，如果补水压力低于补水点压力，应设

置补水定压泵。

5.1.5热泵机组台数及单机容量选择应适应热（冷）负荷全年变化规律，满足季节性及部分

热负荷运行要求。机组台数不宜少于2台，当用于井筒防冻用途时，热泵机组台数尚应满足

当其中1台发生事故时，其余热泵机组能满足井筒防冻要求的运行条件。

5.1.6取热侧一级循环泵宜采用定流量控制，供热侧循环泵宜采用变流量运行。当循环泵采

用变速调节控制方式，水泵布置台数不宜少于2台，当所有的同级水泵均采用变速调节方式

时，台数不宜多于4台，超过3台时可以不设置备用泵。循环水泵台数、运行参数宜根据运行

工况确定，并应符合现行国家标准《工业建筑节能设计统一标准》GB51245和《公共建筑节

能设计标准》GB50189现行的相关规定。

5.2直蒸式取热热泵系统

5.2.1热泵机组选型设计工况制热性能系数不应小于3.5。

5.2.2直蒸式矿井回风换热器应设于取热室内，单排布置，宜与热泵机组单台对应布置，换

热能力富裕系数不应小于1.25。

5.2.3直蒸式矿井回风换热器选型应具有换热效率高、换热焓差大、耐冲刷、抗腐蚀、安装

方便，排水快速，维护简便的特点。

5.2.4换热系统制冷剂冷媒管最大长度及热泵机组之间的最大高差等，不应超过机组本身的

输送能力；必须超过时，应设置辅助输送设备保证系统正常运行。

9

NB/TXXXXX—XXXX

5.2.5制冷剂管径、管材和管道配件等应按产品技术要求选用，尚应满足国家相关产品技术

标准要求。

5.2.6制冷剂应选用具有防爆、无毒，沸点低，载冷量大、挥发性小，不易燃烧等特点，长

期使用不会对人体和环境产生副作用的中低温环保制冷剂；制冷剂管路宜与热泵机组单机配

套设置。

5.3间壁式取热热泵系统

5.3.1热泵机组选型设计工况制热性能系数不应小于2.50。

5.3.2间壁式矿井回风换热器应设于取热室内，单排布置。换热能力富裕系数应取1.15～

1.25。

5.3.3取热介质管路系统宜采用闭式循环系统，同时应设置机械密封型或屏蔽型循环泵，其

性能参数应满足不同工况要求。

5.3.4取热介质管路系统应设置补水定压系统；系统补水量宜按系统循环量的0.5%～1.0%

确定。

5.3.5取热介质应选择比热大、密度小、黏度低、导热好，安全性高和环境友好的介质，应

根据热泵机组、取热装置性能和取热系统工作温度范围确定。

5.3.6当采用乙烯乙二醇溶液作为取热介质时，应选用为空调系统专业配方的工业级缓蚀性

乙烯乙二醇溶液，其管路系统严禁选用内壁镀锌或含锌的管材及配件。管路系统中的阀门宜

采用金属硬密封，阀门与管件应采取密封措施。

5.4喷淋式取热热泵系统

5.4.1热泵机组选型设计工况制热性能系数不应小于4.2。

5.4.2喷淋式矿井回风换热器的换热能力，应根据回风余热利用系统所承担的生产、供暖通

风和生活供热热负荷确定，并结合矿井回风量在服务期限内各个时期的变化，预留扩容空间。

换热能力富裕系数应取1.1～1.2。

5.4.3喷淋式矿井回风换热器喷嘴、管路、挡水板等主要零部件及保温材料为非金属聚合物

时，其抗静电和阻燃性应符合现行国家标准《煤矿井下用聚合物制品阻燃抗静电性通用试验

方法和判定规则》MT113的规定。

10

NB/TXXXXX—XXXX

5.4.4喷淋式矿井回风换热器应设置便于检修的平台、爬梯和安全防护栏。

5.4.5喷淋式矿井回风换热器回风通过喷淋断面的空气质量流速宜为2.5kg/(m2.s)～

3.5kg/(m2.s)，并应设置挡水设施。

5.4.6喷淋取热循环水与热泵机组宜采用间接连接方式。间接连接所采用的换热器应选用传

热系数大、换热效率高、末端温差小的产品。

5.4.7喷淋取热循环水补水水质，应符合现行国家标准《工业循环冷却水处理设计规范》

GB50050有关规定。

5.4.8喷淋取热水应经处理后循环利用，处理方式宜选用便于清理的循环水沉淀池，对循环

水进行沉淀、澄清处理，经处理的水循环使用。经技术经济比较合理时，可采用其他方式进

行处理。循环水处理系统的排污水，应符合本标准第7.3.5条规定。

5.5进风-回风直接换热系统

5.5.1进风-回风直接换热系统的设置，宜符合下列条件：

1矿井场地回风井与进风井相距较近，且进风井和回风井之间便于敷设矿井回风换热

器及设施；

2进行取热的矿井回风量大于用热的矿井进风量。

5.5.2进风-回风换热器的选择，应符合下列规定：

1应对进风井防冻热负荷和回风井余热资源进行热平衡计算；

2选择导热良好、结构紧凑、耐腐蚀及稳定可靠的换热装置；

3进风-回风换热器换热能力富裕系数应取1.15～1.25。

5.5.3进风-回风换热系统布置应符合下列规定：

1回风井排风引至封闭结构，其两侧应设不少于2个自由开启的风门，风门开启面积不

应小于矿井回风口面积；

2进风-回风换热装置并列安装，应留出维护、检修及冲洗所需的空间；

3进风侧通风机宜就近布置在进风-回风换热装置的冷风侧。

11

NB/TXXXXX—XXXX

6场地布置

6.0.1矿井回风余热利用设施应以矿井回风通风机房为热源中心，以余热利用工艺流程顺畅

为原则，在矿井工业场地总平面布置的基础上充分利用场地的自然条件和地质条件进行规划

布置。

6.0.2矿井回风余热利用总平面布置应满足矿井生产安全、环保和卫生的要求，宜采用建

（构）筑物联合布置和多层布置形式。

6.0.3总平面布置应符合下列规定：

1取热后的矿井回风排放口应远离矿井进风井井口，水平距离不得小于30m；

2矿井回风余热利用设施配电室不应与矿井通风机配电室联建合用；

3符合现行国家标准《工业企业总平面设计规范》GB50187和《煤炭工业矿井设计规

范》GB50215的有关规定。

6.0.4建（构）筑物的布置应符合下列规定：

1余热利用建（构）筑物的平面布置应满足工艺流程要求，根据生产设施功能要求布置；

2余热利用建（构）筑物的平面布置应负荷现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016

的有关规定；

3余热利用场内建（构）筑物之间间距、建（构）筑物与相邻的铁路、道路间的防火距

离、消防通道等应符合国家现行有关防火标准的规定。

6.0.5场地竖向布置应纳入矿井工业场地整体规划，并应符合现行国家标准《工业企业总平

面设计规范》GB50187和《煤炭工业矿井设计规范》GB50215的有关规定。

6.0.6场地道路布置应符合下列规定:

12

NB/TXXXXX—XXXX

1应符合现行国家标准《工业企业总平面设计规范》GB50187和《厂矿道路设计规范》

GBJ22的有关规定；

2道路路面宜与矿井工业场地场内道路路面一致。宜采用水泥混凝土路面或沥青混凝土

路面；

3消防车道的设计应符合现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定。

6.0.7矿井回风余热利用的综合管网布置应符合现行国家标准《工业企业总平面设计规范》

GB50187的有关规定。

13

NB/TXXXXX—XXXX

7公用辅助设施

7.1供配电

7.1.1回风余热利用系统的供电负荷级别和供电方式，应根据工艺要求、热负荷的重要性

和环境特征等因素，按照现行国家标准《供配电系统设计规范》GB50052的有关规定确定。

当回风余热利用用于井筒防冻时，应按二级负荷考虑。

7.1.2供电电压等级宜采用10kV（6kV）或380V。

7.1.3变压器的选择应符合下列规定：

1同一工艺的负荷宜由同一台变压器供电，负荷较大时，可选择2台或2台以上变压器；

2设计负荷率不宜高于85%，并不宜低于60%。

7.1.4电力负荷无功功率补偿宜采用10kV（6kV）、380V静电电容器组补偿装置进行集中补

偿，补偿后全厂（可改为系统）功率因数不宜低于0.9。

7.1.5变（配）电所高（低）压配电室的电气部分、型式和布置、防雷保护、缆线选择与敷

设、对建筑专业的要求等应符合现行国家标准《20kV及以下变电所设计规范》GB50053、

《低压配电设计规范》GB50054、《电力工程电缆设计标准》GB50217、《通用用电设备配电

设计规范》GB50055和《建筑物防雷设计规范》GB50057的相关规定。

7.1.6回风余热利用系统的配电宜采用放射式。

7.1.7设置有水泵、热泵机组等主要工艺设备的车间应设置检修电源。

7.1.8电气设备的的选择，应与使用环境相适应，宜考虑与仪表控制系统之间的通信接口。

7.1.9有爆炸危险的场所，电气系统设计应符合现行国家标准《爆炸危险环境电力装置设计

规范》GB50058的有关规定。

7.1.10照明设计应按现行国家标准《建筑照明设计标准》GB50034中的有关规定执行。

14

NB/TXXXXX—XXXX

7.1.11交流接地系统的设计，应符合现行国家标准《交流电气装置的接地设计规范》GB/T

50065的有关规定。

7.2信息与智能化

7.2.1矿井回风余热利用系统应采集压力、温度、流量、热（冷）量等信号。

7.2.2矿井回风余热利用系统应设置监控系统。监控系统可采用PLC或DCS控制系统，并

宜选用通用组态软件作为监控软件。

7.2.3监控系统应具备与矿井生产监控系统联网的功能，并可实现远程监控，集中控制。

7.2.4回风余热利用的换热器应设置风压自动监测系统，对通风机换热器风阻进行测量，以

防换热器前后压力差超过标准的要求。

7.2.5回风余热利用系统采用集中控制方式时，应符合下列规定:

1在远离操作屏的电动机旁，应设置事故停机按钮；

2当需要在不能观察到电动机或机械的地点进行控制时，应在控制点装设指示电动机工

作状态的灯光信号或仪表；

3自动控制或联锁的电动机应有手动控制和解除自动控制或联锁控制的措施；远程控制

的电动机应有就地控制和解除远程控制的措施；当突然启动可能危及周围人员安全时，应在

机械旁装设启动预告信号和应急断电开关或自锁按钮。

7.2.6矿井通风机反风时，回风余热利用系统应自动或手动停止运行，并应自动打开风门，

确保进风畅通，风门的打开时间应满足矿井反风时间的要求。

7.2.7信息与智能化系统应配置备用时间不小于30min的UPS电源，确保正常供电系统故

障时，系统能够可靠通信。

7.2.8有爆炸危险时，仪表、传感器与控制装置应按现行国家标准《爆炸危险环境电力装

置设计规范》GB50058的有关规定采取相应的防爆措施。

15

NB/TXXXXX—XXXX

7.2.9控制系统设备的保护接地、功能性接地宜利用电气保护接地网，与电气保护接地网一

点接地，其接地电阻应按其最小值确定。

7.2.10回风余热利用系统应设置通信设施。

7.2.11回风余热利用系统宜纳入煤矿工业电视系统。

7.3给水排水

7.3.1矿井回风余热利用系统用水水源应优先采用经过处理后的井下排水，水质应符合现行

国家标准《采暖空调系统水质》GB/T29044的有关规定。

7.3.2矿井回风余热利用采用喷淋取热热泵系统时，该系统补给水宜考虑矿井回风温降持续

产生的凝结水。

7.3.3余热利用的消防设计应符合现行国家标准《煤炭工业给水排水设计规范》GB50810、

《建筑设计防火规范》GB50016和《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974的有关规定。

7.3.4存在火灾危险的建（构）筑物内应设置灭火器，灭火器的配置应符合现行国家标准《建

筑灭火器配置设计规范》GB50140的有关规定。

7.3.5余热利用系统的排污水宜收集后与企业其他生产废水一并处理并回用。

7.4供暖通风

7.4.1热泵机房、水处理间、水泵间等建筑供暖室内温度宜按10℃设计，办公室、控制室

宜按18℃设计。

7.4.2供暖系统宜采用低温热水辐射供暖系统，也可采用风机盘管送热风供暖方式。

7.4.3热泵机房设备间排风系统宜独立设置且应直接排向室外。设备间应设正常及事故通风

设施，正常通风量可取（4～6）次/h,事故通风量不应小于12次/h。事故排风口上沿距室内

地坪的距离不应大于1.2m，当设备间设于地下时，排风口应上下分别设置。

16

NB/TXXXXX—XXXX

7.4.4变配电室宜设置独立的送、排风系统。

7.4.5夏季运行的控制室宜设置空调设施。

7.4.6建筑物的防烟、排烟设计应按现行国家标准《建筑设计防火规范》GB50016和《建筑

防烟排烟系统技术标准》GB51251的有关规定执行。

7.5建（构）筑物

7.5.1建(构)筑物的平面布置除应满足工艺布置的要求外，尚应满足人员疏散、防火、机电

设备检修空间的要求。

7.5.2建(构)筑物的防火设计应符合现行国家标准《煤炭工业建筑结构设计标准》GB50583

及《建筑设计防火规范》GB50016的有关规定。

7.5.3建(构)筑物的采光、安全、环保、屋面防水设计应符合现行国家标准《煤炭工业建筑

结构设计标准》GB50583的有关规定。

7.5.4严寒及寒冷地区的建筑物，应采取保温、防冻措施，并应符合现行国家标准《工业建

筑节能设计统一标准》GB51245的有关规定。

7.5.5取热室、热泵机房内部各层楼面的孔洞周围应设置挡水台，挡水台的台高不宜小于

150mm。各层楼面应设不小于5‰的排水坡，地面应设不小于10‰的排水坡，坡向应朝地漏

或水沟。排水沟宜采用钢筋混凝土结构。

7.5.6加热室、取热室及热泵机房的结构布置、荷载取值、计算分析及结构构造要求应符合

现行国家标准《煤炭工业建筑结构设计标准》GB50583的有关规定。

7.5.7应根据建(构)筑物的结构形式、周边环境、勘察资料确定合理的基础结构形式，天然

地基不满足设计要求时应进行地基处理。

7.5.8生产矿井的建(构)筑物基础结构形式和地基处理方法的选用，应考虑对原有建筑物的

影响。

17

NB/TXXXXX—XXXX

7.5.9生产矿井的建(构)筑物的结构形式宜采用钢结构，节点设计宜采用螺栓连接。

18

NB/TXXXXX—XXXX

8节能环保

8.1节能

8.1.1矿井回风余热利用系统应坚持安全高效原则，采用节能型新技术、新工艺、新设备、

新材料。

8.1.2热泵机组能效等级不应低于2级，并宜选用1级能效产品。

8.1.3热泵系统宜采取降低循环水泵输送能耗等节能措施。

8.1.4输送热媒的设备、管道、管件、阀门等应按现行国家标准《设备及管道绝热设计导则》

GB/T8175的有关规定采取保温措施。

8.2环保

8.2.1热、热泵系统补充水净化处理产生的废水及回风取热产生的冷凝水应进行处理。

8.2.2热泵机组、水泵、风机等应优先选用低噪声设备，主要工艺设备宜集中布置在热泵机

房内，热泵机房不宜靠近对声环境以及控制振动要求较高的建筑物。暴露在室外的设备，当

其噪声达不到环境噪声标准要求时，应采取降噪措施。

8.2.3热泵机组、水泵、风机等设备宜设置隔振器，进口、出口管道应柔性接头。水泵出

口设止回阀时，宜选用具有消除水锤功能的止回阀。受设备振动影响的管道应采用弹性支、

吊架。

19

NB/TXXXXX—XXXX

本标准用词说明

1为便于在执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

1）表示很严格，非这样做不可的用词：

正面词采用“必须”，反面词采用“严禁”；

2）表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：

正面词采用“应”，反面词采用“不应”或“不得”；

3）表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：

正面词采用“宜”，反面词采用“不宜”；

4）表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词，采用“可”。

2本标准中指明应按其他有关标准执行的写法为“应符合……的规定”或“应按……

执行”。

20

引用标准名录

《煤炭矿井工程基本术语标准》GB/T50562

《煤炭工业矿井设计规范》GB50215

《煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准》GB/T50466

《工业建筑供暖通风与空气调节设计规范》GB50019

《爆炸危险环境电力装置设计规范》GB50058

《用能单位能源计量器具配备与管理通则》GB17167

《矿井回风废热综合利用系统节能量评估》NB/T51049

《喷淋式矿井回风换热器》NB/T51048

《建筑设计防火规范》GB50016

《工业企业总平面设计规范》GB50187

《供配电系统设计规范》GB50052

《20kV及以下变电所设计规范》GB50053

《低压配电设计规范》GB50054

《电力工程电缆设计标准》GB50217

《通用用电设备配电设计规范》GB50055

《建筑物防雷设计规范》GB50057

《建筑照明设计标准》GB50034

《交流电气装置的接地设计规范》GB/T50065

《采暖空调系统水质》GB/T29044

《煤炭工业给水排水设计规范》GB50810

《消防给水及消火栓系统技术规范》GB50974

《建筑灭火器配置设计规范》GB50140

《建筑防烟排烟系统技术标准》GB51251

21

《煤炭工业建筑结构设计标准》GB50583

《设备及管道绝热设计导则》GB/T8175

《工业建筑节能设计统一标准》GB51245

22

中华人民共和国能源行业标准

煤炭工业矿井回风余热利用设计标准

NB/T×××××－202×

条文说明

23

NB/TXXXXX—XXXX

编制说明

《煤炭工业矿井回风余热利用设计标准》NB/TXXX-202X，经国家能源局201X年XX

月XX日以201X年第XX号公告批准发布。

本标准在编制过程中，编制组进行了广泛调查、深入研究，总结了我国煤炭工业矿井

回风余热利用工程的实践经验，吸收了近年来矿井回风余热利用研究方面的科技成果，并

向有关设计、科研和建设单位征求了意见。

为便于广大设计、施工、科研、学校等单位有关人员在使用本规程时能正确理解和执

行条文规定，《煤炭工业矿井回风余热利用设计标准》编制组按章、节、条顺序编写了本

规程的条文说明。对条文规定的目的、依据以及执行中需注意的有关事项进行了说明。但

是，本条文说明不具备与标准正文同等的法律效力，仅供使用者作为理解和把握标准规定

的参考。

1

NB/TXXXXX—XXXX

目次

1总则

4回风余热利用条件及方式

4.1一般规定

4.2回风余热计算

4.3回风余热利用条件

4.4回风余热利用方式

4.5矿井通风影响分析

5回风余热利用系统

5.1一般规定

5.2直蒸式取热热泵系统

5.3间壁式取热热泵系统

5.4喷淋式取热热泵系统

5.5进风-回风直接换热系统

6场地布置

7公用辅助设施

7.1供配电

7.2信息与智能化

7.3给水排水

7.4供暖通风

7.5建（构）筑物

8节能和环保

8.1节能

8.2环保

1

NB/TXXXXX—XXXX

3总则

1.0.1本条阐述了本标准制定的目的以及煤炭工业矿井回风余热利用设计的原则要求。

1.0.2本条规定了本标准的适用范围。

1.0.4本条规定了执行本标准与国家现行其他有关标准、规范之间的关系。

1

NB/TXXXXX—XXXX

4回风余热利用条件及方式

4.1一般规定

4.1.1对于新建矿井由于矿井通风系统没有运行导致其运行参数不明确，需要根据其邻近相

似矿井的回风参数进行预测与评估；对于生产矿井（包括改建、扩建、技术改造）进行余热

利用设计时，其矿井通风系统一般为正常运行状态，应结合现场情况，设计测试方案，进行

现场测试与评估。

4.1.2本条规定了回风余热资源进行预测时的相关基础资料，该资料通常在矿井建设可行性

研究报告及初步设计中有涉及。

4.1.3本条规定了对生产矿井现有回风数据进行统计分析利用时，统计数据的年限要求。

4.1.4本条规定了测试仪器仪表的使用性能要求，以确保测试数据准确。

4.1.5对矿井余热资源进行分析，可具体评价其具备的节能量与节能率，从而判断其是否具

有节能效果。矿井回风利用系统节能量分析可参考能源行业标准《矿井回风废热综合利用系

统节能量评估》（NB/T51049）。

4.2回风余热计算

4.2.1本条文对矿井回风余热计算内容进行了明确，以现有技术条件很难将回风所蕴藏的余

热量全部取尽，只能通过不断优化换热系统、提高换热系统效率、加强设备制造水平等使其

余热回收技术经济上的可利用性充分提高，因此对余热资源计算进行了明确划分。

余热资源计算量针对回风载体的全部余热量进行计算，用于评价现有技术条件下具有回

收经济价值的余热量；余热资源利用量是指结合实际情况在现有技术经济条件下可行的并具

体加以利用的余热量。

4.2.2本条规定了余热资源计算量的计算方法。m1为矿井实际运行过程中的回风量；h1为矿

井实际运行环境中回风没有被利用前回风载体所具备的比焓。h2采用当地供暖室外计算温度

所对应饱和状态下空气的比焓，理论上矿井回风高于供暖室外计算温度就具备一定的做工能

力，但温度再降低回风余热利用系统的能效将不及空气源热泵系统，因此采用该值计算矿井

回风的所具备的余热资源量。

2

NB/TXXXXX—XXXX

4.2.7本条规定了进风-回风直接换热技术供热时理论供热量的计算方法。目前进风-回风直

接换热器用于矿井回风余热回收的主要是金属材料换热器，具体有效换热系数可咨询厂家或

查阅相关技术样本参数。在没有生产企业提供相关数值的情况下，金属材料换热有效换热系

数取值一般不宜低于0.8，其中热管式换热器有效换热系数一般不宜低于0.9。

4.2.8本条规定了余热资源可用势的计算方法。其中h4采用矿井进风最低设计温度所对应饱

和状态下空气的比焓，是由于考虑到只要回风温度大于该设计温度，那么理论上就具备为井

口保温及建筑物供暖的必要条件，因此采用两者比焓的差值作为其可用势的评价。

4.3回风余热利用条件

4.3.1本条文对矿井回风余热资源等级进行了划分，根据其具备的可用势划分为四个等

级。其中计算可用势时h4采用了矿井进风设计最低温度2℃所对应饱和状态下空气的比焓，

即13kJ/kg。根据国家现行各类热泵机组的相关标准，各类水源热泵热源侧名义工况进口水

温为10~15℃，空气源热泵热源侧名义工况干球温度为7℃。结合热泵机组名义工况参数，

对回风余热资源进行等级划分，同时考虑到矿井回风相对湿度一般较高，变化范围不大且接

近饱和状态，因此采用10℃所具备的可用势16kJ/kg作为划分一二级余热资源等级的分界线，

7℃所具备的可用势10kJ/kg作为划分二三级余热资源等级的分界线。当回风温度等于2℃时

其可用势将为0，因此将可用势为0作为划分三、四级余热资源等级的分界线。

4.3.3矿井回风余热利用系统一般以供热作为主要用途，当非采暖季有制冷需求时，应

根据冷负荷规模进行技术经济分析，避免余热利用系统功能浪费。

4.4回风余热利用方式

4.4.1本条规定了不同余热资源等级时宜采用的余热回收利用技术。其中一级资源品味

较好各技术都适合开展利用，二级资源高效进风-回风直接换热技术主要是指采用热管、异

型管等高传热系数的直接换热技术。

3

NB/TXXXXX—XXXX

4.4.2本条规定了回风余热利用设置备用热源时应遵循的基本要求。

《煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准》（GB/T50466）规定井筒防冻空气加热的室

外计算温度应符合下列规定：(1)立井与斜井应取当地历年极端最低气温平均值；（2）平硐

应取当地历年极端最低气温平均值与供暖室外计算温度二者的平均值。由于井筒防冻要求在

《煤矿安全规程》中明确要求进风井口以下空气温度必须保证在2℃以上。因此在气象参数

的选取上相比较普通供暖系统供暖室外计算温度采取历年平均不保证5天的日平均温度要

更加严格。

由于清洁能源供热技术的广泛推广应用，矿井热源不再是唯一燃煤锅炉房供热，热源选

择逐渐向双热源及多热源的多能互补方式发展。所以继续按照传统设计热源方式设计井筒防

冻系统，将由于其井筒负荷按照最不利工况计算，造成热源选型大、管网管径大从而导致投

资费用大，运行能耗高。

调峰热源占比可根据《煤炭工业供暖通风与空气调节设计标准》（GB/T50466）规定的

井筒防冻室外计算温度与供暖室外计算温度之间的相差负荷进行计算选型。井筒防冻系统可

采取供暖室外计算温度选取主热源。平硐系统采用室外极端最低气温与供暖室外计算温度平

均值后再与供暖室外计算温度之间的相差负荷作为选取备用热源负荷的依据。立/斜井系统

采用室外极端最低气温与供暖室外计算温度之间的相差负荷作为选取备用热源负荷的依据。

备用热源通常是在极端温度出现时紧急启动，因此备用热源应具备快速启动措施，确保

用户热负荷需求。对于只有井筒防冻用热需求时可考虑设置电加热装置作为备用热源，对于

有建筑物供暖负荷需求时也可考虑采用电锅炉或者其它轻质环保燃料锅炉。

4.5矿井通风影响分析

4.5.1增加回风余热利用系统难免对矿井通风造成影响，设计应予以考虑。

4.5.2回风取热装置为附加于矿井通风系统上的设施，两者既有联系，又具备相互独立性。

4.5.3本条对通风机选型进行了规定，旨在对矿井通风设备造成的影响进行修正。

4.5.4本条对采集余热时的注意要点进行了规定，设计时应予以考虑。

4

NB/TXXXXX—XXXX

4.5.5矿井通风机常规采用一用一备方式，回风换热器设置数量和备用关系，也应相一致。

4.5.6矿井通风系统对煤矿的安全生产起到至关重要的作用，矿井回风余热利用设施应满足

矿井通风量要求，并尽量降低设备阻力，以减小对通风系统的影响并降低通风机的能耗。从

目前的取热设备来看，在经济风速下运行，阻力基本可控制在200Pa之内。

5

NB/TXXXXX—XXXX

5回风余热利用系统

5.1一般规定

5.1.1本条主要对设备的布置和其后期检修维护设施作说明。

5.1.2矿井回风经过换热器，回风中的煤尘等杂质在潮湿环境下会逐渐附着在换热器

外表面，其换热效率会随之明显下降，因此换热器外表面的清洁措施尤为重要。考虑防冻措

施主要是为了保证取热系统低温环境下正常运行。

5.1.3本条对节能、安全方面做明确规定。

5.1.4补水点设在循环泵吸入口，是为了减小补水泵定压点处压力及补水泵扬程。当

采用高位膨胀水箱时，可以通过膨胀管直接向系统补水。近年来施工水平逐步提高，系统漏

水点很少，同时考虑热泵系统供回水温差小，一般为10℃左右，补水量按系统循环水量0.5%～

1.0%计算，可以满足系统运行要求。

5.1.5本条规定机组台数的确定原则，应按工程大小、负荷运行规律而定，一般不宜

少于2台，总台数也不宜过多，除考虑系统安全可靠性外场地受限工程同时应考虑设备布置

占地面积因素；当供热总负荷较大且运行工况变化较小时，宜选用单台制热量大的离心机组，

可达经济运行目的。

5.1.6取热侧一级循环泵宜采用定流量运行，其设置台数和流量宜与热泵机组的台数

和流量相对应，从投资和控制方面来看可以取消母管上通向各分支管上的电动开关阀，减少

了控制环节和系统阻力，同时提高了可靠性，降低了投资；供热侧循环泵宜采用变流量运行

的每个分区的各级水泵的流量调节，可以通过台数调节和水泵变速调节实现，即使是流量较

小的系统，也不宜少于2台水泵，如果水泵数量多余4台，会造成控制上的一定困难，增加设

备投资；同时4～5台以上水泵并联运行时，增加的流量会变的很小，基本没有意义。

各类水泵选型应根据系统计算参数及水泵性能曲线确定，并符合《工业建筑节能设计统

一标准》GB51245的有关规定；各类水泵应计算其耗电输热（冷）比EH（C）R，并应标注在

施工图的设计说明中；计算方法及要求应满足《公共建筑节能设计标准》GB50189的有关规

定。

5.2直蒸式取热热泵系统

6

NB/TXXXXX—XXXX

5.2.1直蒸式取热热泵机组名义工况：出水温度45℃，水流量0.172m3/（h.kW），矿

井回风热源侧（取热侧）温度8.5℃，热泵机组名义工况制热性能系数不应小于3.5。

相比与常规热泵机组，制冷剂管路长度的增加势必造成能耗增大，据此确定直蒸热泵机

组选型COP值略低于常规热泵机组COP值，但由于该系统减少了取热换热环节，全系统的性能

系数并不低于常规系统。

5.2.2本条规定矿井回风换热器设置位置宜就近设置，布置方式宜简洁。考虑因制冷

剂在换热器中温度较低，其低温取热过程中存在结霜现象，而除霜过程会影响换热器取热，

为了保证热泵机组正常工作，换热器选型宜考虑不小于1.25富裕系数。

5.2.3根据矿井回风特有性质，本条规定对换热器选型做具体要求。

5.2.4制冷剂冷媒管的最大管长与最大高差是影响热泵系统的重要性能参数，为保证

系统安全、稳定、高效的运行，设计时系统的最大管长与最大高差不应超过所选用产品的技

术要求。

5.2.5考虑制冷剂管道一般采用紫铜管，具有一定的特殊性，连接工艺有别于一般钢

质管道，做此条规定。

5.2.6制冷剂存在泄露并在反风时有可能进入矿井通风系统，存在一定的安全隐患；

大气臭氧层消耗和全球气候变暖是空调制冷行业相关的两项重大环保问题，本条规定除了满

足上述两条外，针对矿井回风取热特殊性做出明确规定。

5.3间壁式取热热泵系统

5.3.1本条规定热泵机组应优选性能系数较高的产品，以降低投资和运行成本。对于矿

井回风（寒冷、潮湿环境）使用时必须考虑机组的经济性和可靠性。取热温度过低会降低机

组制热量；取热空气过于潮湿使得融霜时间过长，同样也会降低机组得有效制热量，当热泵

机组失去节能上得优势时就不宜采用。间壁式取热热泵机组名义工况：出水温度45℃，水流

量0.086m2/（h.kW），间接式换热器出水温度暨热泵机组热源侧（取热侧）进水温度-7.5℃，

水流量0.172m2/（h.kW），确定热泵机组制热性能系数不应小于2.50。

5.3.2考虑换热器在低温取热过程中存在结霜现象，而除霜过程中会影响换热器取热，

为了保证热泵机组正常工作，换热器选型宜考虑一定富裕系数。间壁式换热器区别于直蒸式

换热器为全部并联运行，其选型富裕系数宜按1.15～1.25之间选用。

5.3.3闭式系统可以减少载冷剂损失，变频控制可大大节约系统能耗。

7

NB/TXXXXX—XXXX

5.3.4虽然系统为闭式，长久运行仍然不可避免产生漏损；根据以往工程实际运行经验，

补水量按系统循环量的0.5%～1.0%确定完全可满足实际工程需求。

5.3.5本条规定对载冷介质选用原则做明确规定。根据近几年工程实践，常用取热介质

为乙烯乙二醇溶液质量浓度一般为25～30%，非缓释性乙烯乙二醇溶液腐蚀性较强，因此不

宜采用。

5.3.6乙烯乙二醇水溶液遇锌会产生絮状沉淀物；取热介质系统中的阀门性能非常重

要，它们直接影响系统是否能正常运行，而且要确保在低温工况时不泄漏。

5.4喷淋式取热热泵系统

5.4.1喷淋式取热系统采用水源热泵机组。目前，国内水源热泵在工程应用、设备的加

工制造方面均较为成熟。《水（地）源热泵机组》GB/T19409-2013中规定，水源热泵额定

工况下制热性能系数不小于4.2，国内外水源热泵制造厂家均能满足并超过该参数要求。因

此，本条规定以此作为热泵机组选型设计工况的取值标准。

5.4.2喷淋式矿井回风换热器的换热能力的确定，既要考虑所承担的生产、供暖通风和

生活供热热负荷的发展需要，同时也要预留出因后期矿井回风量增加，可用余热能力提高后

的扩建空间。

5.4.4考虑到设备安装、运行和维护期间的人员通行、检修的安全需要，做出本条规定。

5.4.5本条规定了回风通过喷淋式矿井回风换热器的推荐经济质量流速，与现行行业标

准《喷淋式矿井回风换热器》NB/T