[發明專利]一種充分利用乏風余留動能的新型裝置及其使用方法

在審

• 申請號: 202111264455.0
• 申請日: 2021-10-28
• 公開（公告）號: CN113847112A
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 白旭陽;嚴國超;葉力進;陳炫來;相海濤;李崗;李嘉俊;張家偉
• 申請（專利權）人: 太原理工大學
• 主分類號: F01K27/00
• 分類號: F01K27/00;F01D15/10;F01D15/08;E21F1/00;E21F1/04
• 代理公司: 北京力量專利代理事務所(特殊普通合伙) 11504
• 代理人: 李俊穎

本發明涉及煤礦通風技術領域，提供了一種充分利用乏風余留動能的新型裝置及其使用方法。輸送管道、風力發電機和多個單向壓力傳感閥門，乏風經輸送管道調整驅動風力發電機發電；輸送管道由前部穩流加速管道和后部蓄能管道組成；其中，前部穩流加速管道中依次設置有第一穩流管、第一擴散器、第二穩流管和集流器；后部蓄能管道中依次設置有第二擴散器、第三擴散器和第四擴散器，第二擴散器、第三擴散器和第四擴散器中均設置有一壓力傳感器、一智能儀表和一單向壓力傳感閥門，多個單向壓力傳感閥門逐級打開完成蓄能。本發明的有益效果在于：裝置可以連續地、源源不斷的將乏風能量轉化為電能，供其他礦井機械設備使用，可減緩當前電力能源緊張的現狀。

技術領域

本發明涉及建筑工程技術領域，具體涉及一種充分利用乏風余留動能的新型裝置及其使用方法。

背景技術

目前，采礦方法包括露天采礦、井工開采和原位改性開采三種，我國煤礦生產主要以井工開采為主。在我國，井工開采法占據煤炭開采中的主導地位，而井工開采需要排出井下的有害氣體包括：瓦斯、一氧化碳、粉塵及不利于人類呼吸的各種有害氣體，并為井下工作人員所在采掘工作面提供足夠充足的新鮮空氣以滿足人員呼吸、稀釋瓦斯和各個設備的散熱的需要。要達到以上要求則需要煤礦用主通風機的不斷工作來實現。

主通風機通過抽出式通風的方式向井下不斷提供新鮮空氣，查詢資料得井下每采1t煤炭就要向井下輸送4-6t新鮮空氣，而礦區機械日常耗電極大(如主通風機平均耗電量約占煤礦總耗電量的8％-15％)。我國煤礦數量眾多，產生的乏風量也相當大，而乏風中蘊含的能源十分豐富，如瓦斯、余熱、乏風所含動能等都可被回收再利用。

目前，國內外對乏風中瓦斯和余熱兩種資源的回收與利用技術已經發展較為成熟，但充分利用礦井乏風動能的技術還在探索中，尤其對乏風動能的一次利用后余留能量目前沒有成熟的技術方案。部分學者發表了關于礦井乏風中動能的利用，旨在將礦井乏風動能在通風機出口處通過風力發電機轉化為電能供礦山部分的日常用電，但乏風屬于流動性強的氣體，在轉化時不能被完全利用，必然會有一定的損耗及浪費，導致余留乏風排出后不僅會造成能源的浪費，而且會乏風中污濁空氣的排出會影響環境。

發明內容

本發明的目的在于提供一種充分利用乏風余留動能的新型裝置及其使用方法，以解決現有技術中存在的技術問題。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種充分利用乏風余留動能的新型裝置，包括：輸送管道、風力發電機和多個單向壓力傳感閥門，乏風經所述輸送管道調整驅動所述風力發電機發電；所述輸送管道由前部穩流加速管道和后部蓄能管道組成；其中，所述前部穩流加速管道中依次設置有第一穩流管、第一擴散器、第二穩流管和集流器；所述后部蓄能管道中依次設置有第二擴散器、第三擴散器和第四擴散器，所述第二擴散器、第三擴散器和第四擴散器中均設置有一壓力傳感器、一智能儀表和一單向壓力傳感閥門，多個所述單向壓力傳感閥門逐級打開完成蓄能，所述第三、第四擴散器主要作用在于蓄積風能，設置多級擴散器較僅設置第一、第二擴散器有更好的增大風速效果，由于余留乏風自身能量較小，若乏風僅通過一、第二擴散器會出現風能風速過小不足以驅動風力發電機正常運轉，故設置第三、第四擴散器，隨著第三、第四擴散器外徑的逐級增大，所對應可儲存的風能亦會增大，從而達到在經過第三、第四擴散器后原余留乏風風能將逐級增大的效果；在各擴散器中分別設置三個壓力傳感器旨在更好的監控風能的大小，以防止有壓力傳感器損壞的情況出現，且蓄積在擴散器中的乏風并不是完全的均勻分布，設置三個能更好的、全方位的監測風能，防止擴散器單側擠壓破損，較設置一個更加安全。

可選實施例中，所述風力發電機包括風扇、轉化器以及蓄電池，乏風驅動所述風扇轉動，經所述轉化器將風能轉化為電能存儲在所述蓄電池中，所述蓄電池為礦區機械供電。