一种矿井回风热能梯级利用系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种矿井回风热能梯级利用系统，其特征在于：它包括回风换热风道、喷淋除尘换热器、间壁式气水换热装置、第一热泵机组单元、第二热泵机组单元和用户设备；所述回风换热风道依次设置所述喷淋除尘换热器和所述间壁式气水换热装置，所述喷淋除尘换热器和所述间壁式气水换热装置均采用模块化结构，增强了回风换热系统备用性，同时提高了系统换热效果；所述喷淋除尘换热器、所述喷淋除尘蓄水槽与所述第一热泵机组之间形成回风一次换热系统；所述间壁式气水换热装置与所述第二热泵机组之间形成回风二次换热系统；本实用新型专利技术可充分回收矿井回风能量，实现矿井回风热能的梯级利用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种热能回收利用系统，特别是关于一种矿井回风热能梯级利用系统。
技术介绍
在目前煤炭行业中,燃煤消耗量大、矿区环境污染严重与煤矿废热资源未得以充分有效利用这一矛盾问题日益凸显。矿井回风温度较高，风量较大，且温、湿度一年四季保持恒定，其中蕴含了大量低温热能，这些热能往往未经利用而加以排放造成了能源的浪费。将这部分热能加以回收利用以满足煤矿建筑供暖、井筒防冻及职工浴室等用热需求，替代或取消传统燃煤锅炉，可减少燃煤消耗，降低燃煤污染，社会效益显著。目前，现有技术人员已提出一些有关矿井回风热能回收利用的系统，在矿井通风回路或旁路上设置一回风热能利用装置，该装置往往采用单一的间壁式换热形式(专利CN1916368A)或喷淋式(专利CN201571533U)一种换热形式，在换热过程中均存在一些不足：间壁式换热易受到矿井回风中含有的粉尘等杂质污染，产生脏堵问题，且传热系数相对较低，影响换热效果；喷淋式换热可以降低矿井回风中的粉尘浓度，但喷淋换热用水泵耗能较大，且矿井回风温度较低(小于8℃)时，对换热效果影响较大。此外，矿井回风热能利用系统一般只能在一种工况下运行，不能同时制热和制冷。以夏季为例，通常利用矿井回风热能利用装置提取矿井回风中的冷量以满足夏季用户建筑空调，此时则无法提供用户生活热水等热负荷。
技术实现思路
针对上述问题，本技术的目的是提供一种能够充分高效回收矿井回风且不影响矿井通风系统运行的矿井回风热能梯级利用系统。为了实现上述目的，本技术采取了以下技术方案：一种矿井回风热能梯级利用系统，其特征在于：它包括回风换热风道、喷淋除尘换热器、间壁式气水换热装置、第一热泵机组单元、第二热泵机组单元和用户设备；第一热泵机组单元和第二热泵机组单元均包括一个以上并联的热泵机组；回风换热风道的直管段与扩散段的连接处依次设置喷淋除尘换热器和挡水百叶，喷淋除尘换热器底部设置喷淋除尘蓄水槽，扩散段顶部设置所述间壁式气水换热装置；喷淋除尘换热器由单级或多级组合式喷淋模块组成，喷淋除尘换热器进水口通过喷淋进水总管道连接第一热泵机组单元的冷热源出水口，喷淋除尘蓄水槽通过在线水处理装置和喷淋水循环泵连接第一热泵机组单元的冷热源进水口，第一热泵机组单元的冷热水进、出口分别通过管道连接用户设备；由此可见，喷淋除尘换热器、喷淋除尘蓄水槽与第一热泵机组之间形成回风一次换热系统，回风一次换热系统换热工质为水；间壁式气水换热装置包括若干个并联的间壁式气水热器，每一间壁式气水换热器包括若干个并联的换热模块，每一换热模块包括一个换热壳体，两个呈“V”字形排列的换热管束及一个风机；换热管束内部换热管中填充换热工质，换热工质为乙二醇溶液；间壁式气水换热装置设置有一总进水管道和一总回水管道，总进、回水管道设置若干并联的进、回水干管分别连接间壁式气水换热器的进、出水口，间壁式气水换热器的进、出水口设置若干并联的进、回水支管连接换热模块的进、出水口；换热模块的进水口、出水口分别设置两并联的分支管道与换热模块中的两个换热管束的进水口、出水口相连；与间壁式气水换热器相连的每一条并联的进水干管上设置有阀门；间壁式气水换热装置的总进水管道与第二热泵机组单元的冷热源出口相连接，总回水管道与第二热泵机组单元的冷热源进口相连，第二热泵机组单元的冷热水进、出口分别通过管道连接用户设备；间壁式气水换热装置与第二热泵机组之间形成回风二次换热系统，回风二次换热系统换热工质为乙二醇溶液；间壁式气水换热装置与第二热泵机组单元的冷热源进口相连接的总回水管道上设置一补液管道，补液管道通过补液阀门及补液泵连接一储液箱。在线水处理装置包括旋流除砂器和全自动水过滤器。喷淋除尘换热器进水口与第一热泵机组单元的冷热源出水口相连接的喷淋进水总管道上设置一补水管道，补水管道通过补水阀门外接自来水。每一间壁式气水换热器由三个或六个并联的换热模块组合而成。间壁式气水换热器中换热模块的风机为电力驱动式风机。间壁式气水换热器中换热模块的风机为水力驱动式风机。换热模块还包括一水轮机，水轮机设置在换热模块的出水口与两个换热管束的出水口之间连接。一种矿井回风热能梯级利用系统的运行方式，包括以下三种模式：1)双制热工况：矿井回风在回风换热风道的引导下先进入喷淋除尘换热器，
与喷淋除尘换热器的喷淋水充分接触换热，喷淋水吸收热量的同时洗涤矿井回风中的粉尘颗粒，吸热后的喷淋水在挡水百叶的阻隔下汇集到底部喷淋除尘蓄水槽，并通过在线水处理装置在线过滤净化后进入第一热泵机组单元，为第一热泵机组单元提供良好的热源，换热后的水再次返回喷淋除尘换热器与矿井回风循环换热，同时第一热泵机组单元将提取的热量用于满足用户设备供热需求；与喷淋除尘换热器完成一次换热的矿井回风在风机的牵引下进入间壁式气水换热装置，并与间壁式气水换热器换热管束中填充的换热工质进行热交换，换热工质吸收矿井回风中的热能为第二热泵机组单元提供热源,第二热泵机组单元将提取的热量用于满足用户设备的供热需求；2)双制冷工况：矿井回风在回风换热风道的引导下先进入喷淋除尘换热器，与喷淋除尘换热器的喷淋水充分接触换热，喷淋水释放热量的同时洗涤矿井回风中的粉尘颗粒，放热后的喷淋水在挡水百叶的阻隔下汇集到底部喷淋除尘蓄水槽，并通过在线水处理装置在线过滤净化后进入第一热泵机组单元，为第一热泵机组单元提供冷源，换热后的水再次返回喷淋除尘换热器与矿井回风循环换热，同时第一热泵机组单元将提取的冷量用于满足用户设备制冷需求；与喷淋除尘换热器完成一次换热的矿井回风在风机的牵引下进入间壁式气水换热装置，并与间壁式气水换热器换热管束中填充的换热工质进行热交换，换热工质吸收矿井回风中的冷能为第二热泵机组单元提供冷源,第二热泵机组单元将提取的冷量用于满足用户设备的制冷需求；3)同时制热、制冷工况：矿井回风在回风换热风道的引导下进入喷淋除尘换热器，与喷淋除尘换热器的喷淋水充分接触换热，喷淋水吸收矿井总回风的热量的同时洗涤矿井回风中的粉尘颗粒，换热后的喷淋水在挡水百叶的阻隔下汇集到喷淋除尘蓄水槽，并通过在线水处理装置在线过滤净化后进入第一热泵机组单元，为第一热泵机组单元提供良好的热源，提热后的水再次返回喷淋除尘换热器与矿井回风循环换热，同时第一热泵机组单元将提取的热量用于满足热用户设备供热；与喷淋除尘换热器完成一次换热的矿井回风温度降低，在风机的牵引下进入间壁式气水换热装置，并与间壁式气水换热器换热管束中填充的换热工质进行热交换，换热工质吸收矿井回风中的冷能为第二热泵机组单元提供冷源,第二热泵机组单元将提取的冷量用于满足冷用户设备的制冷需求。双制热工况下，间壁式气水换热器内换热工质为乙二醇溶液，双制冷工况及同时制热、制冷工况下，间壁式气水换热器内换热工质为水。本技术由于采用了以上技术方案，其具有以下优点：1、本技术中喷
淋除尘换热器、喷淋除尘蓄水槽与第一热泵机组之间形成回风一次换热系统，回风一次换热系统采用矿井回风与喷淋水直接接触换热，充分回收矿井回风热量的同时可以吸收回风中的灰尘，降低矿井回风的粉尘含量，提高后续间壁式气水换热装置与矿井回风之间的换热效果；2、本技术中间壁式气水换热装置与第二热泵机组之间形成回风二次换热系统，冬季双制热工况回风二次本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井回风热能梯级利用系统，其特征在于：它包括回风换热风道、喷淋除尘换热器、间壁式气水换热装置、第一热泵机组单元、第二热泵机组单元和用户设备；所述第一热泵机组单元和第二热泵机组单元均包括一个以上并联的热泵机组；所述回风换热风道上依次设置所述喷淋除尘换热器和所述间壁式气水换热装置，所述喷淋除尘换热器底部设置喷淋除尘蓄水槽，所述喷淋除尘换热器与所述间壁式气水换热装置之间设置挡水百叶；所述喷淋除尘换热器由单级或多级喷淋模块组成，所述喷淋除尘换热器进水口通过一喷淋进水总管道连接所述第一热泵机组单元的冷热源出水口，所述喷淋除尘蓄水槽通过在线水处理装置和喷淋水循环泵连接所述第一热泵机组单元的冷热源进水口，所述第一热泵机组单元的冷热水进、出口分别通过管道连接所述用户设备；所述喷淋除尘换热器、所述喷淋除尘蓄水槽与所述第一热泵机组单元之间形成回风一次换热系统；所述间壁式气水换热装置包括若干个并联的间壁式气水换热器，每一所述间壁式气水换热器包括若干个并联的换热模块，每一所述换热模块包括一个换热壳体，两个呈“V”字形排列的换热管束及一个风机；所述换热管束内部换热管中填充换热工质，所述换热工质根据不同换热工况为乙二醇溶液或水；所述间壁式气水换热装置设置有一总进水管道和一总回水管道，所述总进、回水管道设置若干并联的进、回水干管分别连接所述间壁式气水换热器的进、出水口，所述间壁式气水换热器的进、出水口设置若干并联的进、回水支管分别连接所述换热模块的进、出水口；所述换热模块的进水口、出水口分别设置两并联的分支管道与所述换热模块中的两个所述换热管束的进水口、出水口相连；与所述间壁式气水换热器相连的每一条并联的进水干管上设置有阀门；所述间壁式气水换热装置的总进水管道与所述第二热泵机组单元的冷热源出口相连接，所述总回水管道与所述第二热泵机组单元的冷热源进口相连，所述第二热泵机组单元的冷热水进、出口分别通过管道连接所述用户设备；所述间壁式气水换热装置与所述第二热泵机组之间形成回风二次换热系统；所述间壁式气水换热装置与所述第二热泵机组单元的冷热源进口相连接的所述总回水管道上设置一补液管道，所述补液管道通过补液阀门及补液泵连接一储液箱。...

【技术特征摘要】
1.一种矿井回风热能梯级利用系统，其特征在于：它包括回风换热风道、喷淋除尘换热器、间壁式气水换热装置、第一热泵机组单元、第二热泵机组单元和用户设备；所述第一热泵机组单元和第二热泵机组单元均包括一个以上并联的热泵机组；所述回风换热风道上依次设置所述喷淋除尘换热器和所述间壁式气水换热装置，所述喷淋除尘换热器底部设置喷淋除尘蓄水槽，所述喷淋除尘换热器与所述间壁式气水换热装置之间设置挡水百叶；所述喷淋除尘换热器由单级或多级喷淋模块组成，所述喷淋除尘换热器进水口通过一喷淋进水总管道连接所述第一热泵机组单元的冷热源出水口，所述喷淋除尘蓄水槽通过在线水处理装置和喷淋水循环泵连接所述第一热泵机组单元的冷热源进水口，所述第一热泵机组单元的冷热水进、出口分别通过管道连接所述用户设备；所述喷淋除尘换热器、所述喷淋除尘蓄水槽与所述第一热泵机组单元之间形成回风一次换热系统；所述间壁式气水换热装置包括若干个并联的间壁式气水换热器，每一所述间壁式气水换热器包括若干个并联的换热模块，每一所述换热模块包括一个换热壳体，两个呈“V”字形排列的换热管束及一个风机；所述换热管束内部换热管中填充换热工质，所述换热工质根据不同换热工况为乙二醇溶液或水；所述间壁式气水换热装置设置有一总进水管道和一总回水管道，所述总进、回水管道设置若干并联的进、回水干管分别连接所述间壁式气水换热器的进、出水口，所述间壁式气水换热器的进、出水口设置若干并联的进、回水支管分别连接所述换热模块的进、出水口；所述换热模块的进水口、出水口分别设置两并联的分支管道与所述换热模块中的两个所述换热管束的进水口、出水口相连；与所述间壁式气水换热器相连的每一条并联的进水干管上设置有阀门；所述间壁式气水换热装置的总进水管道与所述第二热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王建学，牛永胜，孟杰，
申请(专利权)人：北京矿大节能科技有限公司，
类型：新型
国别省市：北京;11