一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统及方法技术方案

一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统及方法，系统包括地埋换热管、地埋进水管、地埋回水管、地源热泵制热机组、制热供水管、制热回水管及散热器；地埋换热管埋设在采空区内用于与地温进行热交换。方法为：当地埋换热管内水温与采空区地温平衡时，将水送入地源热泵制热机组的蒸发器中与制冷剂进行热交换，使制冷剂升温，回水返回地埋换热管中；升温后的制冷剂经压缩机压缩后变为高温状态，高温制冷剂进入冷凝器中与散热器的低温回水进行热交换，使低温回水变为高温进水，高温制冷剂温度降低并通过膨胀阀回到蒸发器中；高温进水通过制热供水管流入散热器中，主井和副井中的进风与散热器进行热交换，使矿井进风温度升高，矿井进风实现预热。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统及方法
本专利技术属于高寒区矿山通风及空气调节
，特别是涉及一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统及方法。
技术介绍
目前，在高寒高海拔地区，由于气候寒冷，且昼夜温差较大，因此导致该地区的矿井巷道内气温通常较低，并且常年处于结冰状态，会使巷道内的两帮及顶底板上出现结冰凝冻，甚至会出现冰柱，从而导致矿井通风阻力和运输难度大幅度升高，不但会降低矿井的生产效益，而且容易导致矿井运输事故的发生，从而严重影响矿井的生产安全。
技术实现思路
针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统及方法，能够有效解决巷道内的结冰凝冻现象，进而降低矿井通风阻力和运输难度，提高矿井生产效益，有效保证矿井的运输和生产安全。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，包括地埋换热管、地埋进水管、地埋回水管、地源热泵制热机组、制热供水管、制热回水管及散热器；所述地埋换热管埋设在采空区内，通过地埋换热管与采空区的地温进行热交换；所述地埋换热管的进水端通过地埋进水管与地源热泵制热机组的蒸发器进水口相连通，地埋换热管的出水端通过地埋回水管与地源热泵制热机组的蒸发器出水口相连通；所述地埋换热管、地埋进水管及地埋回水管采用同程式布置方式；所述散热器设置在主井和副井中，通过散热器与主井和副井中的进风进行热交换；所述散热器的进水口通过制热供水管与地源热泵制热机组的冷凝器出水口相连通，散热器的出水口通过制热回水管与地源热泵制热机组的冷凝器回水口相连通。一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热方法，采用了所述的适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，包括如下步骤：步骤一：当地埋换热管内的水温与采空区的地温达到平衡时，以泵送方式使地埋换热管内的水通过地埋进水管流入地源热泵制热机组的蒸发器中，并与蒸发器中的制冷剂进行热交换，完成热交换后的水再通过地埋回水管重新流回地埋换热管内，并再次与采空区的地温进行热交换；步骤二：当蒸发器中的制冷剂完成热交换后，会使制冷剂的温度升高，然后通过地源热泵制热机组的压缩机对制冷剂进行压缩，以使制冷剂变为高温状态；步骤三：将高温状态的制冷剂导入地源热泵制热机组的冷凝器中，同时以泵送方式使散热器中的冷水通过制热回水管流入地源热泵制热机组的冷凝器中，冷水与高温状态的制冷剂在冷凝器中进行热交换；步骤四：当冷凝器中的高温制冷剂完成热交换后，会使制冷剂的温度降低，温度降低后的制冷剂通过地源热泵制热机组的膨胀阀重新回到蒸发器中；同时，当冷凝器中的高温制冷剂完成热交换后，冷凝器中的冷水将变为高温水，高温水将通过制热供水管流入散热器中；步骤五：主井和副井中的进风在流经散热器的过程中会与散热器进行热交换，以使矿井进风的温度升高，最终实现对矿井进风进行预热的目的。本专利技术的有益效果：本专利技术的适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统及方法，能够有效解决巷道内的结冰凝冻现象，进而降低矿井通风阻力和运输难度，提高矿井生产效益，有效保证矿井的运输和生产安全。本专利技术充分利用了矿井采空区的地温热源，大幅度降低了矿井空调系统的能耗，同时也有效节约了通风能耗和进风预热能耗。附图说明图1为本专利技术的一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统的原理图；图2为本专利技术的一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统的井下布设示意图；图中，1—地埋换热管，2—地埋进水管，3—地埋回水管，4—地源热泵制热机组，4.1—蒸发器，4.2—冷凝器，4.3—压缩机，4.4—膨胀阀，5—制热供水管，6—制热回水管，7—散热器，8—采空区，9—主井，10—副井，11—采矿工作面，12—采矿工作面进风巷，13—采矿工作面回风巷，14—回风井，15—密闭，16—风门。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。如图1、2所示，一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，包括地埋换热管1、地埋进水管2、地埋回水管3、地源热泵制热机组4、制热供水管5、制热回水管6及散热器7；所述地埋换热管1埋设在采空区8内，通过地埋换热管1与采空区8的地温进行热交换；所述地埋换热管1的进水端通过地埋进水管2与地源热泵制热机组4的蒸发器4.1进水口相连通，地埋换热管1的出水端通过地埋回水管3与地源热泵制热机组4的蒸发器4.1出水口相连通；所述地埋换热管1、地埋进水管2及地埋回水管3采用同程式布置方式；所述散热器7设置在主井9和副井10中，通过散热器7与主井9和副井10中的进风进行热交换；所述散热器7的进水口通过制热供水管5与地源热泵制热机组4的冷凝器4.2出水口相连通，散热器7的出水口通过制热回水管6与地源热泵制热机组4的冷凝器4.2回水口相连通。一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热方法，采用了所述的适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，包括如下步骤：步骤一：当地埋换热管1内的水温与采空区8的地温达到平衡时，以泵送方式使地埋换热管1内的水通过地埋进水管2流入地源热泵制热机组4的蒸发器4.1中，并与蒸发器4.1中的制冷剂进行热交换，完成热交换后的水再通过地埋回水管3重新流回地埋换热管1内，并再次与采空区8的地温进行热交换；步骤二：当蒸发器4.1中的制冷剂完成热交换后，会使制冷剂的温度升高，然后通过地源热泵制热机组4的压缩机4.3对制冷剂进行压缩，以使制冷剂变为高温状态；步骤三：将高温状态的制冷剂导入地源热泵制热机组4的冷凝器4.2中，同时以泵送方式使散热器7中的冷水通过制热回水管6流入地源热泵制热机组4的冷凝器4.2中，冷水与高温状态的制冷剂在冷凝器4.2中进行热交换；步骤四：当冷凝器4.2中的高温制冷剂完成热交换后，会使制冷剂的温度降低，温度降低后的制冷剂通过地源热泵制热机组4的膨胀阀4.4重新回到蒸发器4.1中；同时，当冷凝器4.2中的高温制冷剂完成热交换后，冷凝器4.2中的冷水将变为高温水，高温水将通过制热供水管5流入散热器7中；步骤五：主井9和副井10中的进风在流经散热器7的过程中会与散热器7进行热交换，以使矿井进风的温度升高，最终实现对矿井进风进行预热的目的。实施例中的方案并非用以限制本专利技术的专利保护范围，凡未脱离本专利技术所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，其特征在于：包括地埋换热管、地埋进水管、地埋回水管、地源热泵制热机组、制热供水管、制热回水管及散热器；所述地埋换热管埋设在采空区内，通过地埋换热管与采空区的地温进行热交换；所述地埋换热管的进水端通过地埋进水管与地源热泵制热机组的蒸发器进水口相连通，地埋换热管的出水端通过地埋回水管与地源热泵制热机组的蒸发器出水口相连通；所述地埋换热管、地埋进水管及地埋回水管采用同程式布置方式；所述散热器设置在主井和副井中，通过散热器与主井和副井中的进风进行热交换；所述散热器的进水口通过制热供水管与地源热泵制热机组的冷凝器出水口相连通，散热器的出水口通过制热回水管与地源热泵制热机组的冷凝器回水口相连通。

【技术特征摘要】
1.一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，其特征在于：包括地埋换热管、地埋进水管、地埋回水管、地源热泵制热机组、制热供水管、制热回水管及散热器；所述地埋换热管埋设在采空区内，通过地埋换热管与采空区的地温进行热交换；所述地埋换热管的进水端通过地埋进水管与地源热泵制热机组的蒸发器进水口相连通，地埋换热管的出水端通过地埋回水管与地源热泵制热机组的蒸发器出水口相连通；所述地埋换热管、地埋进水管及地埋回水管采用同程式布置方式；所述散热器设置在主井和副井中，通过散热器与主井和副井中的进风进行热交换；所述散热器的进水口通过制热供水管与地源热泵制热机组的冷凝器出水口相连通，散热器的出水口通过制热回水管与地源热泵制热机组的冷凝器回水口相连通。2.一种适用于高寒区矿山的矿井进风预热方法，采用了权利要求1所述的适用于高寒区矿山的矿井进风预热系统，其特征在于包括如下步骤：步骤一：当地埋换热管内的水温与采空区的地温达到平衡时，以泵送方式使地埋换热管内的...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈守坤，许开立，樊冰婕，李季硕，郑欣，葛及，徐青伟，李力，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21