CN202442550U - 一种矿井回风部分废能回收利用*** - Google Patents

一种矿井回风部分废能回收利用*** Download PDF

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牛永胜
李忙力
马晗
胡国强
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Abstract

本实用新型涉及一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：它包括一矿井回风风道、一外置换热器、一引风机、一组以上的热泵机组和用户设备。矿井回风风道的进风口设置在扩散塔排风口处，且矿井回风风道的进风口面积小于扩散塔的排风口面积。矿井回风风道的出风口连接外置换热器的壳体，外置换热器壳体的出风口连接引风机。热泵机组包括一内置换热器、一具有换向阀的压缩机和一膨胀阀。内置换热器的壳体通过压缩机和膨胀阀与外置换热器的换热管连通，且其内填充有制冷工质；内置换热器的换热管与用户设备连通。本实用新型可以对矿井回风中部分废能进行回收利用，为风井附近建筑提供冬季采暖和夏季制冷，具有节能减排的效果。

Description

一种矿井回风部分废能回收利用***
技术领域
本实用新型涉及一种废能回收利用***，特别是关于一种对煤矿矿井回风源中部分低温热量或冷量进行回收利用的废能回收利用***。
背景技术
目前，国内大部分煤矿工业场所需的建筑采暖、井筒防冻以及供职工洗浴的生活热水的热能均是由燃煤锅炉提供。这种传统的供热方式不仅会消耗大量的不可再生能源，同时还会排放大量的温室气体等不利于环境保护的污染物，不符合我国改善能源结构和加强环境保护的政策，以及使用清洁优质能源的发展趋势。
一般情况下，煤矿矿井回风量充足，回风源温度、湿度不受大气温度及季节变换的影响，基本保持恒定，是一种良好的低温热源。因此，如何回收利用煤矿矿井回风源中低温热量或冷量是个重要的课题。目前，相关技术中已经研发了专为煤矿生活、生产提供所需热能或冷量的矿井回风源热泵***。但是对于一些热负荷需求不高的情况，如通过远离煤矿工业广场的边界风井，回收利用全部的矿井回风源热能，给煤矿工业广场提供所需热负荷的可行性并不高。因为矿井回风蕴含的废热资源丰富，如果全部回收利用，供热量大于用户所需热负荷，会导致机组负荷高，投资运行费用过大，所回收的热能得不到充分利用，也会导致能源浪费，节能减排的效益并不高。因此需要研发一种只对矿井回风源中部分废能进行回收，给例如风井附近值班室等建筑的采暖制冷设备提供所需热量或冷量的废能回收利用***，以实现高效、合理地节能减排。
发明内容
针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种能够回收煤矿矿井回风源中部分低温热量或冷量，以供边界风井附近建筑冬季采暖和夏季制冷的矿井回风部分废能回收利用***。
为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：它包括一矿井回风风道、一外置换热器、一引风机、一组以上的热泵机组和用户设备；矿井回风风道的进风口设置在扩散塔排风口处，且矿井回风风道的进风口面积小于扩散塔的排风口面积；矿井回风风道的出风口连接外置换热器的壳体；外置换热器壳体的出风口连接引风机；热泵机组包括一内置换热器、一具有换向阀的压缩机和一膨胀阀；内置换热器的壳体通过压缩机和膨胀阀与外置换热器的换热管连通，且其内填充有制冷工质；内置换热器的换热管与用户设备连通。
上述压缩机采用涡旋压缩机和螺杆压缩机中的一种。
上述外置换热器为热管型换热器、蜂窝板式换热器和板式金属换热器中的一种。
上述用户设备为具有制热和制冷功能的空调设备和加热器中的一种。
上述矿井回风风道外壁设置有聚氨酯发泡保温板。
上述热泵机组为并联的两组以上；用户设备为多组串联和多组并联中的一种。
本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、由于本实用新型在扩散塔排风口处设置一矿井回风风道，将部分矿井回风引入矿井回风风道，与设置在矿井回风风道出风口处的外置换热器进行热交换，因此可以根据用户热量需求，确定需要提取的矿井回风量，减少机组负荷，避免了能源浪费。2、由于本实用新型将矿井回风风道的进风口设置在扩散塔的排风口处，但不进行直接连接，且矿井回风风道的进风口面积小于扩散塔的排风口面积，因此对矿井通风影响较小，不会影响矿井的反风运行，无需防爆，安全可靠性高。3、由于本实用新型采用的矿井回风风道外设置有聚氨酯发泡保温板作为保温层，因此可以有效地减小热量损失，并能进一步隔绝噪音。4、由于本实用新型可以采用外置换热器与多个热泵机组结合的方式运行，因此可以根据能源用量的需求，设定同时运行热泵机组的数量，因此可以更加有效地利用能源，降低能耗。本实用新型通过回收利用矿井回风中的部分废能，为风井附近建筑提供冬季采暖和夏季制冷，且满足《煤矿通风安全规程》的要求，符合国家绿色环保，节能减排的政策。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图
图2是本实用新型的矿井回风风道与扩散塔的位置关系示意图
图3是图1中局部结构的侧视示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1所示，本实用新型包括一矿井回风风道1、一外置换热器2、一引风机3、一个以上的热泵机组4和用户设备5。
如图2所示，矿井回风风道1的进风口11设置在现有扩散塔6的排风口61处，但是不与排风口61连接，同时矿井回风风道1的进风口11面积小于扩散塔6的排风口61面积，从而使扩散塔6的排风只有部分进入矿井回风风道1。矿井回风风道1的出风口12连接外置换热器2壳体的进风口，外置换热器2壳体的出风口连接引风机3，以将与外置换热器2内的换热管进行热交换后的矿井回风排入大气中。
热泵机组4内包括一内置换热器41、一具有换向阀的压缩机42和一膨胀阀43。其中，内置换热器41的壳体44通过压缩机42和膨胀阀43与外置换热器2内的换热管两端连通，其内填充有制冷工质，构成制冷工质换热循环管路；内置换热器41的换热管45与用户设备5连通，构成用户换热循环管路。
上述实施例中，外置换热器2可以为热管型换热器、蜂窝板式换热器和板式金属换热器中的一种。
上述实施例中，如图3所示，可以在矿井回风风道1下方设置若干支撑杆7，以固定支撑矿井回风风道1；可以在外置换热器2下方设置一钢平台8，以固定支撑外置换热器2。
上述实施例中，为减少热量损失，矿井回风风道1外壁可以设置由聚氨酯发泡保温板构成的保温层。
上述实施例中，热泵机组4内的压缩机42可以采用涡旋式压缩机或螺杆式压缩机，压缩机42由电能驱动进而使热泵机组4启动运行。
上述实施例中，用户设备5可以采用具有制热和制冷功能的空调设备或加热器。
上述实施例中，热泵机组4可以是一组或多组并联，用户设备5也可以是多组串联或多组并联。
本实用新型可以收集矿井回风中的部分热量或冷量提供给用户，其运行方法包括以下两种模式：
1)制热运行模式：当***运行在制热运行模式时，外置换热器2作为蒸发器工作，热泵机组4内的内置换热器41作为冷凝器工作；在引风机3的作用下，矿井回风风道1内的气压下降，小于扩散塔6内的气压，从扩散塔6排风口61排出的矿井回风一部分直接排入大气，一部分在压差的作用下经进风口11流入矿井回风风道1；流入矿井回风风道1的矿井回风在矿井回风风道1出风口12处与外置换热器2进行热交换后，由引风机3排入大气中；外置换热器2换热管中的制冷工质在获取矿井回风中的热能后，蒸发膨胀，然后通过热泵机组4内的压缩机42变成高温高压气体，进入内置换热器41的壳体44内，向内置换热器41换热管45内的水源释放热量，之后经过膨胀阀43变成低温低压的液体，返回外置换热器2，继续与新进入矿井回风风道1内的矿井回风循环换热；而内置换热器41的换热管45中的水源获取热量后，为用户设备5提供热量；
2)制冷运行模式：当***运行在制冷运行模式时，外置换热器作2为冷凝器工作，热泵机组4内的内置换热器41作为蒸发器工作；在引风机3的作用下，矿井回风风道1内的气压下降，小于扩散塔6内的气压，从扩散塔6排风口61排出的矿井回风一部分直接排入大气，一部分在压差的作用下经进风口11流入矿井回风风道1；流入矿井回风风道1的矿井回风在矿井回风风道1出风口12处与外置换热器2进行热交换后，由引风机3排入大气中；外置换热器2换热管中的制冷工质向矿井回风释放热能，冷凝，然后通过热泵机组4内的膨胀阀42变成低温低压液体，进入内置换热器41的壳体44内，吸取内置换热器41换热管45内的水源中的热量，然后再经过压缩机42变成高温高压气体，返回外置换热器2，继续与新进入矿井回风风道1内的矿井回风循环换热；而内置换热器41的换热管45中的水源释放热量后温度降低，为用户设备5提供冷量；
上述两种模式的转变是通过切换热泵机组4压缩机42上的换向阀，改变制冷工质的流动方向而实现。
上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：它包括一矿井回风风道、一外置换热器、一引风机、一组以上的热泵机组和用户设备；所述矿井回风风道的进风口设置在扩散塔排风口处，且所述矿井回风风道的进风口面积小于扩散塔的排风口面积；所述矿井回风风道的出风口连接所述外置换热器的壳体；所述外置换热器壳体的出风口连接所述引风机；所述热泵机组包括一内置换热器、一具有换向阀的压缩机和一膨胀阀；所述内置换热器的壳体通过所述压缩机和所述膨胀阀与所述外置换热器的换热管连通，且其内填充有制冷工质；所述内置换热器的换热管与所述用户设备连通。
2.如权利要求1所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述压缩机采用涡旋压缩机和螺杆压缩机中的一种。
3.如权利要求1所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述外置换热器为热管型换热器、蜂窝板式换热器和板式金属换热器中的一种。
4.如权利要求2所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述外置换热器为热管型换热器、蜂窝板式换热器和板式金属换热器中的一种。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述用户设备为具有制热和制冷功能的空调设备和加热器中的一种。
6.如权利要求1或2或3或4所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述矿井回风风道外壁设置有聚氨酯发泡保温板。
7.如权利要求5所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述矿井回风风道外壁设置有聚氨酯发泡保温板。
8.如权利要求1或2或3或4或7所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述热泵机组为并联的两组以上；所述用户设备为多组串联和多组并联中的一种。
9.如权利要求5所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述热泵机组为并联的两组以上；所述用户设备为多组串联和多组并联中的一种。
10.如权利要求6所述的一种矿井回风部分废能回收利用***，其特征在于：所述热泵机组为并联的两组以上；所述用户设备为多组串联和多组并联中的一种。
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