[發明專利]一種大溫差井口加熱器及其運行方式

有效

• 申請號: 201310600764.X
• 申請日: 2013-11-25
• 公開（公告）號: CN103604212A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 王建學;牛永勝;孟杰
• 申請（專利權）人: 北京礦大節能科技有限公司
• 主分類號: F24H3/12
• 分類號: F24H3/12;F24H4/06;F24H9/18;F24H9/00
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種井口加熱器，特別是針對寒冷地區利用低溫熱源對井筒進行保溫以達到井筒防凍效果的裝置。

背景技術

根據《煤礦安全規程》第一百零二條規定：“進風井口以下的空氣溫度（干球溫度）必須在2℃以上”。然而在北方大部分地區的冬季，新風溫度遠低于這一要求。為了達到規定，保證生產工作正常運行，一般需要對礦井進風進行加熱。傳統做法是通過燃煤鍋爐提供熱源以滿足上述要求。這樣，不僅消耗大量煤炭，而且煤炭燃燒時排放大量污染物極易造成環境污染。

地面新鮮風流送入進風井筒以后，供給工作面新鮮空氣的同時也吸收來自沿程圍巖散熱、機械設備散熱、煤體氧化、人員等方面的散熱，當風流從回風井排出時，礦井回風的溫度比進風高出許多，加之礦井回風量大，因此，礦井回風中蘊藏著大量的低溫熱能，而這部分熱能未被利用，直接排到大氣，會造成熱能的極大浪費。

針對進風井筒冬季保溫需求，研究回收礦井回風中的低溫熱能來實現井筒進風預熱節能意義重大。目前，現有技術回收礦井回風熱能以供井筒防凍熱源一般都是第三方的間壁換熱，所以不可避免出現熱能的損耗，換熱效率降低。

加之，我國北方地區部分礦井建設在高海拔山區，冬季氣候極其寒冷，遠離工業廣場，集中供熱困難，礦井井筒防凍形勢極其嚴峻，采用一般的以熱泵為熱源的井筒加熱方式供熱能力無法滿足，達不到《煤礦安全規程》的要求，并且存在系統管路結冰等問題。因此，必須研制出一種適應于寒冷地區的高效、節能的井筒防凍裝置。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種回收利用低溫熱源對井筒進行防凍處理的節能裝置。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種大溫差井口加熱器，它包括低溫熱源單元和井筒進風加熱單元；所述低溫熱源單元包括一與礦井回風口相連接的擴散塔，一導流風罩和一吸熱器；所述導流風罩包括一進風口、一排風口和一回風口，所述導流風罩的進風口與擴散塔頂部連接，所述導流風罩的排風口直接與大氣相通，所述導流風罩的回風口通過一風閥連接一風道的一側，所述風道的另一側連接所述吸熱器；所述井筒進風加熱單元包括一進風口、一過濾段、一預熱段、一風機段、一均風段、一再熱段、一消音段和一出風口；所述預熱段內設置一預熱器，所述預熱器通過一蒸汽上升管和下降管與所述低溫熱源單元中的吸熱器相連接，形成一工質循環回路，所述吸熱器的安裝高度要低于所述預熱器的安裝高度；所述再熱段內設置一再熱器，所述再熱器的上端出水口設置一上集水箱，所述再熱器的下端進水口設置一下集水箱，所述上集水箱與下集水箱之間設置數排并列的換熱管，所述再熱器內填充熱媒，所述上集水箱與所述下集水箱分別通過管道外接一提供熱源的熱泵機組。

所述低溫熱源單元中的風道內設置一防爆風機。

所述均風段處設置一溫度傳感器，所述再熱器的熱進管道上設置一電動閥。

所述低溫熱源單元中的吸熱器與風道的連接處設置一除塵過濾器。

一個所述低溫熱源單元可以對應設置多個所述井筒進風加熱單元。

所述低溫熱源單元中吸熱器內對應設置與所述井筒進風加熱單元同等數目的吸熱模塊，所述吸熱器中的每一個吸熱模塊分別通過并聯管道與對應的所述井筒進風加熱單元中預熱器相連接，從而形成多個獨立的工質循環回路。

所述吸熱器和預熱器采用ND碳鋼材質，碳鋼外加防腐處理。

所述井筒進風加熱單元的風機段并聯設置多臺風機，所述風機為小功率防爆軸流風機，所述風機段設置一檢修口。

所述再熱器的換熱管為翅片換熱管，所述再熱器中填充的低溫熱媒為乙二醇水溶液。

一種大溫差井口加熱器的運行方式，它包括以下兩種工況：

1）冬季工況

①冬季礦井回風溫度較高，濕度大，蘊含大量低溫熱能，本發明在冬季運行時，開啟導流風罩的回風口處風閥，礦井回風順著擴散塔，在導流風罩的導流作用下進入風道，并在防爆風機的牽引下引至吸熱器，以一定的風速橫向掠過吸熱器，與吸熱器換熱后的礦井回風溫度降低，直接排入大氣或作為其他方式的熱源繼續使用，吸熱器中的工質吸收礦井回風中的熱能，蒸發為氣體，在壓力差的作用下蒸汽向上順著蒸汽上升管流入井筒進風加熱單元中預熱段內設置的的預熱器，蒸汽凝結，放出汽化潛熱，在重力的作用下工質順著下降管回流到吸熱器中，循環往復，不斷為井筒進風加熱單元中的預熱段提供熱源；

②將井筒進風加熱單元的出風口連接到進風井井口房，在風機的牽引下外部的冷空氣通過進風口進入過濾段，過濾掉空氣中的大顆粒雜質后，進入預熱段，與預熱段內的預熱器中工質換熱；