[實用新型]礦井熱及濕源能量采集利用系統

有效

• 申請號: 201320512108.X
• 申請日: 2013-08-21
• 公開（公告）號: CN203432151U
• 公開（公告）日: 2014-02-12
• 發明（設計）人: 李永存;熊慧靈;林愛暉;鄒聲華;王海橋;王衛軍;劉何青;趙伏軍
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;E21F3/00
• 代理公司: 湘潭市匯智專利事務所 43108
• 代理人: 宋向紅

技術領域

本實用新型屬于礦井安全環保設備技術領域，具體涉及一種礦井熱、濕源能量采集及高效利用系統。

背景技術

隨著對能源需求量的增加和開采強度的不斷加大，淺層煤炭資源日益減少，很多礦山相繼進入深層煤炭資源開采狀態。而隨著開采深度的增加，地溫增高，使得礦井空氣溫度升高，當達到一定溫度時，就會產生礦井的熱害問題；此外，由于某些礦井出現了地下熱水等，不但使氣溫升高，也會使得礦井空氣濕度增大，嚴重惡化了礦井內的作業環境，形成礦井熱、濕災害。礦井熱、濕災害是礦井生產向深部發展過程中經常面臨的問題，礦井的高溫、高濕環境會影響人體舒適感，易產生安全事故、降低工作效率，因此解決礦井熱、濕災害問題很有必要。目前解決礦井熱、濕災害害的措施很多，歸納起來有兩個方面：

（1）非人工制冷措施，即礦井通風采用機械通風或自然通風方法，利用足夠的新鮮空氣來稀釋礦井內高溫、高濕空氣，以降低空氣溫度和相對濕度來滿足工作人員舒適度要求和安全生產要求。具體措施通常有：加大通風強度、增加通風量、改革通風方式和選擇合理的通風系統。

（2）人工制冷措施，也稱礦井空氣調節。在高溫高濕礦井中，當采用增加風量或采用合理的通風系統等非人工制冷措施無法使礦井內空氣溫度和濕度達到安全規程規定的標準時，就必需采取人工制冷冷卻風流的方法，也就是采用制冷系統，利用降溫設備對礦井內空氣進行冷卻并除濕。具體通常有：井下集中空調系統、地面集中空調系統、井上下聯合空調系統和井下分散局部空調系統。

目前的礦井熱、濕災害的應對措施多為針對災害的治理措施，處于一種相對被動狀態，同時也依舊存在許多問題：當對礦井內空氣進行降溫除濕時，冷媒溫度需降到空氣的露點溫度以下，由于礦井空氣中多含粉塵，易在降溫時與冷凝水凝結在一起板結，影響降溫效率，同時冷媒溫度較低，對于制冷系統，需采用較低的蒸發溫度制冷，使得制冷系統的效率不高。而對于礦井中的熱/冷、濕風流，其攜帶的實際上是大量的顯熱/冷和潛熱，這也是一種潛在的可供利用的能源。當礦井空氣焓值低于大氣焓值時，礦井空氣攜帶的能量可表現為冷量；當礦井空氣焓值大于空氣焓值時，礦井空氣攜帶的能量表現為熱量。為解決礦井熱、濕災害問題，需要變被動為主動，提出一種能夠主動利用礦井熱、濕能源并防治礦井熱、濕災害的集成系統，該系統能主動采集礦井空氣的能量，并對采集后的能量進行品位提升加以利用。

發明內容

本實用新型的目的在于針對現有技術中存在的上述缺陷，提供一種能夠主動利用礦井熱、濕源能量并防治礦井熱、濕災害的礦井熱及濕源能量采集利用系統，當礦井內空氣的焓值大于外界環境空氣的焓值時，可采集利用礦井空氣中的熱量；當礦井內空氣的焓值低于外界環境空氣的焓值，可采集利用礦井空氣的冷量。該系統不僅能回收利用礦井內空氣的顯熱和潛熱，又能提高其能源品位，實現能源的梯級利用，是一種全新的解決礦井高溫、高濕災害問題的技術構思。

本實用新型是通過如下的技術方案來實現的：該礦井熱及濕源能量采集利用系統，它包括布置在礦井工作面或巷道或排風口附近的溶液吸熱子系統，與溶液吸熱子系統連接的溶液輸配及熱能品位提升子系統，與溶液輸配及熱能品位提升子系統連接的溶液再生子系統，溶液再生子系統又與溶液吸熱子系統連接；所述溶液輸配及熱能品位提升子系統與熱用戶連接。

具體地，所述溶液吸熱子系統包括圓筒狀的能量采集塔，與能量采集塔上部一側通過管道連接的第一溶液泵，以及安裝于能量采集塔頂部的第一風機，所述第一溶液泵與溶液再生子系統相連。

進一步，所述能量采集塔包括安裝于塔內風機之下的捕沫器，捕沫器之下安裝有溶液噴頭，溶液噴頭通過管道與所述第一溶液泵連接；能量采集塔底部設有溶液槽，溶液槽下部設有排污口，排污口上設有排污閥，溶液槽上部通過管道與所述溶液輸配及熱能品位提升子系統連接，該管道上設有截止閥；在能量采集塔下部設有礦井空氣進氣口，礦井空氣進氣口與均勻布置在能量采集塔塔身圓周面上的若干送風口聯通，該送風口的中心線與該處塔身外圓周切線成小于或大于90度的角度；在所述礦井空氣進氣口處安裝有百葉型擋板，百葉型擋板之下設有碎石和塵粒降收集箱。

具體地，所述溶液再生子系統包括溶液再生器，與溶液再生器上部一側通過管道連接的第二溶液泵，與溶液再生器下部一側通過管道連接的儲液罐，以及安裝于溶液再生器頂部的第二風機；所述儲液罐與溶液吸熱子系統的第一溶液泵連接，所述第二溶液泵與溶液輸配及熱能品位提升子系統。