[發明專利]一種地下空間熱害排溫及煙氣排放系統及方法

在審

• 申請號: 202310410433.3
• 申請日: 2023-04-18
• 公開（公告）號: CN116411989A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 張永亮;牟宏偉;邵兵;范文濤;周亞博;吳斌杰;盧守青;王昊;譚清磊
• 申請（專利權）人: 青島理工大學
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00;E21F1/00;E21F5/00;E21D11/38;F01K27/00;F28D21/00
• 代理公司: 威海惠和惠知識產權代理事務所(普通合伙) 37387
• 代理人: 宋玲玲

本發明公開了一種地下空間熱害排溫及煙氣排放系統及方法，排放系統包括：排溫主單元、煙氣處理單元，于地下空間中形成作業平臺面且通過空氣流路方式聯系排溫主單元、煙氣處理單元的地下巷道架構，向排溫主單元、煙氣處理單元提供遠程有源通信且對地下巷道架構實施監測分析的總控制單元，接受經過排溫主單元處獲取的熱能的余熱能量提取單元，排放系統還包括埋設在地下空間無源控溫且與排溫主單元耦合作用的電觸發式過冷蓄熱器；本發明不會占用地表空間，工程成本低，利用傳統熱交換與相變蓄熱耦合作用，余熱利用效率高，換熱速度快，煙氣熱能通過相變蓄熱材料折流板收集到電觸發式過冷蓄熱器上，再次高效利用熱能，煙氣排出效率高。

技術領域

本發明涉及一種排溫及煙氣排放系統，尤其涉及一種地下空間熱害排溫及煙氣排放系統及方法。

背景技術

隨著礦產資源的開采深度日益增加，地下空間特別是是礦井的高溫熱害問題日益突出。伴隨開采深部增加，原巖溫度升高，巷道巖石放熱、礦物氧化、機械設備產熱、風流自壓縮和地下水放熱等，使得礦井、尤其是深部礦井高溫熱害問題日益突出，高溫高濕作業環境嚴重威脅礦井的安全生產和工作人員的生命健康。

地下空間的熱害的排溫及煙氣排放方式的選取成為地下空間熱害治理的一個急需解決的問題；此外，現有的地下空間排溫及煙氣排放方式通常需要在地表上建立相關的排放布置，大量占用地表空間，工程成本也很高；不僅如此，排溫時的余熱利用采用蒸汽器交換方式，熱交換效率不高，煙氣的顆粒沉降及降溫方式還通過水淋浴的方式，效率低下，還要獨立設立淋浴倉室，建設工程繁雜。

發明內容

為了解決上述技術所存在的不足之處，本發明提供了一種地下空間熱害排溫及煙氣排放系統及方法。

一種地下空間熱害排溫及煙氣排放系統，排放系統包括：

與熱害的高溫煙氣直接接觸并進行降溫、熱能轉換、排放處理的排溫主單元；

在排溫主單元對熱害的高溫煙氣進行處理的工序中穿插進行煙氣處理的煙氣處理單元；

于地下空間中形成作業平臺面且通過空氣流路方式聯系排溫主單元、煙氣處理單元的地下巷道架構；

向排溫主單元、煙氣處理單元提供遠程有源通信且對地下巷道架構實施監測分析的總控制單元；

接受經過排溫主單元處獲取的熱能的余熱能量提取單元；

排放系統還包括埋設在地下空間無源控溫且與排溫主單元耦合作用的電觸發式過冷蓄熱器。

進一步地，地下巷道架構包括有地下空間掘進后形成的圍巖層，靠近圍巖層的壁面處配置有迎合圍巖層的空間形狀且與其不接觸的空氣隔熱層；

圍巖層與空氣隔熱層之間的間隔為充滿有高溫煙氣的高溫煙氣腔；

空氣隔熱層的內壁面上還配置有支撐空間結構的初襯砌，空氣隔熱層與初襯砌之間還緊貼有熱傳導的熱交換布管。

進一步地，熱交換布管的冷管部分實施以溫度維持始終比空氣隔熱層處傳導溫度低的方式形成。

進一步地，煙氣處理單元包括配置在高溫煙氣腔的高溫煙氣流動路徑去向第一接觸位置對高溫煙氣實施處理的煙氣顆粒過濾器，經過煙氣顆粒過濾器處理后的高溫煙氣在風道內流通且與安裝在風道中的相變蓄熱材料折流板撞墻接觸以向相變蓄熱材料折流板提供熱能；

煙氣顆粒過濾器實施在高溫煙氣的流向上攔截大于預設固體顆粒大小的方式形成；

相變蓄熱材料折流板實施以多個間隔在風道內且迂回排列形成蛇形通道的方式形成，進而相變蓄熱材料折流板實施與高溫煙氣多次撞墻接觸的方式以吸收高溫煙氣的熱能，則穿過相變蓄熱材料折流板的高溫煙氣的熱能降低。