[發明專利]一種礦井回風余熱直接回收利用的系統

在審

• 申請號: 201711011940.0
• 申請日: 2017-10-26
• 公開（公告）號: CN107606820A
• 公開（公告）日: 2018-01-19
• 發明（設計）人: 袁曉麗;楊勁偉;朱曉彥
• 申請（專利權）人: 朱曉彥;袁曉麗
• 主分類號: F25B30/06
• 分類號: F25B30/06;F28D21/00;E21F1/00
• 代理公司: 北京天奇智新知識產權代理有限公司11340
• 代理人: 李振文

技術領域

本發明涉及空氣與空氣熱回收換熱技術，尤其是一種礦井回風余熱直接回收利用的系統。

背景技術

煤礦是個巨大的蓄熱體，蘊藏豐富的地熱資源。進入煤礦的空氣不斷與煤礦的巷道、機電設備、淋水等進行熱交換，最終，空氣溫度與煤礦的地溫達到平衡。煤礦的地溫基本恒定，致使煤礦回風的溫度全年基本恒定，受外界氣溫的影響很小。另一面井下機電設備散熱(一般機電設備功率的20％)、煤塵氧化散熱、地下水散熱、人員散熱等均進入礦井回風中。故而，煤礦回風是一種穩定的較優質的余熱資源。冬季礦井回風溫度為18℃左右。

目前常規的利用技術為結合熱泵技術提取礦井回風的熱量，從熱泵機組的蒸發器出水約4℃左右進入回風換熱擴散塔的入回風熱交換器中，在回風熱交換器中形成霧狀的水滴與18℃左右的礦井回風進行熱交換，水溫升高至12～15℃，換熱后的水一部分自由落體進入下部匯水槽，另一部分經擋水板后形成水流自由落體流入匯水槽，匯水槽中的水通過水溝進入換熱循環水池，由換熱循環水池中的循環水泵送入蒸發器，完成一個完整的回風換熱側的循環。熱泵機組通過壓縮機驅動將蒸發側的能量提取后供暖，冷凝側的供水溫度為45～60℃。該技術路線系統復雜投資高，系統需要消耗相當于供熱能力1/4～1/3的電能，運行費用高，且在寒冷或嚴寒地區，由于系統需要水循環攜帶熱能，經常會由于系統水流暫停或水流不暢導致系統管道、設備結冰凍裂管道設備導致井筒防凍效果不能保證。

國家知識產權局公開的礦井乏風余熱混合式取熱熱泵系統(CN201310703758.7)，采用蒸發器直接膨脹式熱泵提取回風的熱能，冷凝側采用水循環供暖，同樣具有系統復雜、冷凝側凍管、運行費用高、蒸發側積灰嚴重且風阻大等問題。

國家知識產權局公開的一種基于熱管換熱的乏風源熱泵井筒防凍系統(CN201710319043.X)，采用熱管換熱結合采用蒸發器直接膨脹式熱泵提取回風的熱能，實際項目中發現因回風換熱側大量采用翅片管導致積灰嚴重，通風阻力大，熱泵補充換熱蒸發溫度低結霜嚴重，由于熱管換熱在吸熱側和放熱側均需要一定的傳熱溫差，傳熱效率較低。

煤礦企業的供熱具有自身的特點，礦井井筒防凍負荷一般占總礦井熱負荷40％-60％，井筒防凍最大負荷的持續時間短，一般在極端天氣凌晨3點至早晨8點出現井筒防凍最大負荷。目前的設計方案一般為加大系統供熱能力的配置，以滿足極端天氣井筒防凍負荷的需求。

有鑒于此，本發明人針對現有現有利用礦井回風供暖的項目設計及實際運行中存在的問題進行了深入研究及試驗，本方案由此產生。

發明內容

為了克服現有的回風余熱利用系統的投資大、運行費用高、換熱效率低、換熱器表面積灰嚴重且難以清理、井筒防凍效果穩定性差等問題，本發明提供一種礦井回風余熱直接回收利用的系統。實現高效穩定且低運行成本的直接利用礦井回風余熱用于井筒防凍，同時在極端天氣下結合蓄熱儲能措施，進一步保證極端天氣下的井口防凍效果。本發明提供一種礦井回風余熱直接回收利用的系統，本發明的技術方案是：

一種礦井回風余熱直接回收利用的系統，包括回風井筒、進風井筒、導流機構、換熱機構和儲能機構，所述的回風井筒與進風井筒之間依次設置有導流機構、換熱機構和儲能機構。

所述的導流機構包括地面回風風道、回風擴散器和回風引入風道，所述地面回風風道的一端與回風井筒連通，另一端與回風擴散器的進風口連通，該回風擴散器的第一出風口與回風引入風道的進風口連通，所述回風引入風道的出風口接入換熱機構，該回風擴散器的第二出風口與外界相通；在所述的地面回風風道內安裝有主扇風機，回風引入風道內安裝有回風引入風閥。

所述的換熱機構包括換熱機組、回風風機、新風壓入風道、新風送出主風道和新風送出旁風道，所述換熱機組內設置有間壁式換熱器，該間壁式換熱器為殼管式，間壁式換熱器管程進口連通回風引入風道，該間壁式換熱器的管程出口經設置在換熱機組上的回風風機與外界連通，所述間壁式換熱器的殼程進口連通新風壓入風道，間壁式換熱器的殼程出口連接新風送出主風道的一端，該新風送出主風道的另一端與送風井筒連通；在該新風送出主風道上設置有新風送出旁風道，在所述的新風送出旁風道上依次安裝有新風旁通風閥和蒸發器，在所述的間壁式換熱器管程進口和管程出口均設置有壓差傳感器，在所述的新風壓入風道內依次安裝有新風風機和輔助電加熱器，所述的壓差傳感器和輔助電加熱器均接入控制箱。