[發明專利]熱回收系統中礦井排風濕熱提取水水量優化計算方法

在審

• 申請號: 202011176131.7
• 申請日: 2020-10-28
• 公開（公告）號: CN112232585A
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 陳世強;張藝才;郝小禮;張連會;田峰;朱祝龍;王海橋
• 申請（專利權）人: 湖南科技大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06Q10/06;G06Q50/02
• 代理公司: 天津睿勤專利代理事務所(普通合伙) 12225
• 代理人: 孟福成

本發明提供了熱回收系統中礦井排風濕熱提取水水量優化計算方法，熱回收系統包括蒸發器以及冷凝器，濕熱提取水輸入至蒸發器，于蒸發器中傳熱給工作介質，工作介質吸熱后，經壓縮機升溫升壓后輸入至冷凝器，于冷凝器中供熱給用戶端冷卻水后，經膨脹機降溫降壓后返回至蒸發器中。本發明的熱回收系統中礦井排風濕熱提取水水量優化計算方法能夠迅速高效完成礦井排風熱回收系統中熱能利用效率的預評估以及濕熱提取水水量、溫度的優選。

技術領域

本發明涉及熱回收系統技術領域，尤其涉及熱回收系統中礦井排風濕熱提取水水量優化計算方法。

背景技術

礦井通風是為保障采礦生產安全必須采取的措施，其通風量通常可達50～300m³/s，排風溫度常年保持在20℃左右，相對濕度90％左右，攜帶了潛力巨大的濕熱能量。礦井排風濕熱能量的提取、回收以及利用，逐漸成為礦井通風領域的重點關注問題。

然而，現有技術成果多側重于礦井排風余熱的提取。例如吳華新和夏萬峽實踐了噴淋水提取式礦井排風熱回收系統，通過改造擴散塔，將塔內風速降至2.5～6.0m/s之間，為穩定提取礦井排風余熱創造條件。其中，吳學慧和陳凡，采用多級橫向噴淋方法，將礦井排風余熱直接用于井口保溫。更具體的，王海橋和崔海蛟等提出了上噴式礦井排風熱回收裝置，減少了噴淋水的拋損，并給出了噴淋液滴最大上升高度的計算方法。旨在提高排風濕熱能量的提取效率，王彥洪和趙志民利用霧化器，使排風和濕熱提取水高速對撞，強化了傳質和逆向換熱。此外，陳學峰和雷浩等改進了噴淋方式，增加了螺旋式結構換熱器，進一步論證了用噴淋水提取礦井排風乏熱的可行性。

但是，針對提取后的濕熱能量如何高效利用，尚鮮見相關直接報道。礦井排風濕熱提取水作為礦井排風濕熱能量的載體，在蒸發器中的熱質傳遞尚未得到充分關注，尤其是，用于礦井排風濕熱能量提取后的濕熱提取水，在回收系統中的利用優化計算方法尚未形成。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了熱回收系統中礦井排風濕熱提取水水量優化計算方法，迅速高效完成礦井排風熱回收系統中熱能利用效率的預評估以及濕熱提取水水量、溫度優選。

為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

熱回收系統中礦井排風濕熱提取水水量優化計算方法，熱回收系統包括蒸發器以及冷凝器，濕熱提取水輸入至蒸發器，于蒸發器中傳熱給工作介質，工作介質吸熱后，經壓縮機升溫升壓后輸入至冷凝器，于冷凝器中供熱給用戶端冷卻水后，經膨脹機降溫降壓后返回至蒸發器中，包括以下步驟：

步驟1)：確立熱回收系統的綜合性能系數COP_s，綜合性能系數COP_s為熱回收系統總能耗、工作介質對冷凝器供熱流率的函數，其中，熱回收系統總能耗為工作介質于蒸發器中吸熱流率、用戶端冷卻水流率、濕熱提取水流率的函數；

步驟2)：確立綜合性能系數COP_s隨濕熱提取水流率的變化速率；

步驟3)：通過綜合性能系數COP_s隨濕熱提取水流率的變化速率，判定濕熱提取水流率優化范圍。

進一步地，對工作介質對冷凝器供熱流率進行修正，使工作介質對冷凝器供熱流率被計算為不含有非輸入參數的函數；對工作介質于蒸發器中的吸熱流率進行修正，使工作介質于蒸發器中的吸熱流率被計算為不含有非輸入參數的函數。

進一步地，綜合性能系數COP_s計算式為：

φ_uf，工作介質對冷凝器供熱流率，單位kW；熱回收系統總能耗，單位kW。

進一步地，綜合性能系數COP_s計算式為：

其中，