一种矿井排风余热提取利用装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了一种矿井排风余热提取利用装置，用于矿井节能改造领域，包括顺应风向依次设置在矿井通道上的热管换热器、热泵系统以及控制整套装置协调运行的控制器，所述矿井通道包括矿井送风道和设置在矿井送风道下方的矿井排风道，所述热管换热器包括内部设有介质的热管，所述热管从下到上依次为蒸发段、绝热段和冷凝段，所述热泵系统包括蒸发器、压缩机和冷凝器；所述蒸发段和蒸发器设置在矿井排风道内，所述冷凝段和冷凝器设置在矿井送风道内，所述冷凝器的出口与矿井进风口连接；其采用热管技术和热泵技术相结合，将矿井排风二次降温的热量，用于二次加热矿井送风，以满足冬季矿井送风的要求，节能、环保，能源利用率高。

An extraction and utilization device of mine exhaust heat

The utility model discloses a mine exhaust residual heat extraction and utilization device, which is used in the field of mine energy conservation and transformation, including a heat pipe heat exchanger, a heat pump system arranged on the mine passage in accordance with the wind direction, and a controller for controlling the coordinated operation of the whole set of devices. The mine passage includes a mine air supply passage and a mine exhaust passage arranged under the mine air supply passage, and the heat pipe heat exchanger The heat pipe includes a heat pipe with medium inside, and the heat pipe is successively an evaporation section, an insulation section and a condensation section from bottom to top, and the heat pump system includes an evaporator, a compressor and a condenser; the evaporation section and the evaporator are arranged in the mine exhaust duct, the condensation section and the condenser are arranged in the mine air supply duct, and the outlet of the condenser is connected with the mine air inlet; the heat pipe technology is adopted Combined with heat pump technology, the heat of secondary cooling of mine exhaust is used for secondary heating of mine air supply to meet the requirements of mine air supply in winter, with energy saving, environmental protection and high energy utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
一种矿井排风余热提取利用装置
本技术涉及矿井节能改造领域，具体的说是一种矿井排风余热提取利用装置。
技术介绍
《煤矿安全规程》第一百三十七条规定矿井进风井口以下的空气温度必须在2℃以上。在冬季室外温度较低的情况下，需要对室外空气加热，达到要求后才能送入井下。矿井送风加热需要消耗热量，前几年，矿井送风主要采用传统的燃煤锅炉加热。近几年来，煤炭燃烧受到限制，采用燃煤锅炉加热矿井送风的方式不再推广适用。也有采用空气源热泵、天然气、电锅炉等用于加热矿井通风，但是都有一定的局限性，空气源热泵存在固有性能缺陷，室外温度越低，用热负荷越大，空气源热泵的效率越低；我国天然气资源不足，输配管网建设成本高；电锅炉用电能直接转化为热能加热空气的成本较高。在煤矿系统的生产过程中，要求矿井送风在2℃以上，而矿井排风口排出的空气温度大约15℃，可见，矿井排风中蕴含着大量的热能，应该加以有效利用。目前，有考虑利用排风余热回收来加热矿井送风，可以提高能源利用效率，降低污染排放。有利用热管技术、喷淋技术来提取矿井排风的热量。热管技术利用相变的技术原理，应用于矿井排风余热提取不需要消耗其他能源。喷淋技术不仅可以提取矿井排风的显热，还可以提取潜热。单独利用上述余热回收技术，会出现一些不能满足送风要求的情形。
技术实现思路
为解决以上技术问题，本技术提供一种矿井排风余热提取利用装置，其采用热管和热泵的技术原理，通过两级热量提取过程，在满足矿井送风温度要求的基础上，高效合理利用了矿井排风余热。为解决上述技术问题，本技术所采用的技术方案是：本技术包括顺应风向依次设置在矿井通道上的热管换热器、热泵系统以及控制整套装置协调运行的控制器，所述矿井通道包括矿井送风道和设置在矿井送风道下方的矿井排风道，所述热管换热器包括内部设有介质的热管，所述热管从下到上依次为蒸发段、绝热段和冷凝段，所述热泵系统包括蒸发器、压缩机和冷凝器，所述蒸发器、压缩机和冷凝器相互之间通过内部设有介质的管道连接；所述蒸发段和蒸发器设置在矿井排风道内，所述冷凝段和冷凝器设置在矿井送风道内，所述冷凝器的出口与矿井送风口连接。本技术的进一步改进在于：所述矿井进风口处设有加热器、第三送风测温仪和开启、关闭矿井进风口的闸阀，所述第三送风测温仪的输出端与控制器的输入端电连接，所述控制器的输出端分别与加热器、闸阀电连接。本技术的进一步改进在于：位于矿井送风道内冷凝段的进口端设有第一送风测温仪，冷凝段与冷凝器之间的矿井送风道内设有第二送风测温仪，所述第一送风测温仪、第二送风测温仪的输出端分别与控制器的输入端电连接。本技术的进一步改进在于：位于矿井排风道内蒸发段的进风端设有第一排风测温仪，蒸发段与蒸发器之间的矿井排风道内设有第二排风测温仪，蒸发器出口端的矿井排风道内设有第三排风测温仪，所述第一排风测温仪、第二排风测温仪和第三排风测温仪的输出端分别与控制器的输入端电连接。本技术的进一步改进在于：所述蒸发器与压缩机通过低压管道连接，所述压缩机与冷凝器通过高压管道连接，所述高压管道上设有介质出口，所述冷凝器与蒸发器还通过内部设有介质的介质管道连接，所述介质管道上设有介质进口。本技术的进一步改进在于：所述设有介质进口的管道上设有节流阀。本技术的进一改进在于:所述压缩机上设有调控装置。本技术的进一步改进在于：所述介质均为R134A。本技术的进一步改进在于：所述矿井送风道的进风口处设有风机。本技术的进一步改进在于：所述矿井排风道的进风口处设有除尘装置。由于采用了上述技术方案，本技术取得的有益效果是：本技术设计新颖，结构紧凑，实用价值高。采用热管技术和热泵技术相结合，来深度提取矿井排风中的热量，用于加热矿井送风。热管技术利用介质蒸发吸热和凝结放热的原理来实现热量的高效传递，热管主要由蒸发段、绝热段和冷凝段三部分组成。热管在蒸发段内的介质吸收矿井排风的热量而蒸发上升，上升至冷凝段，冷凝段周围的低温室外空气吸收冷凝段内介质凝结释放的热量温度升高，从而实现热量从蒸发段向冷凝段的传递过程。热泵技术合理利用能源，节能、环保效果显著，其利用高位能使热量从低位热源流向高位热源的节能装置。能把不直接利用矿井排风的低位热能转化成可以直接利用的高位热能，热泵系统蒸发器内的介质吸收经热管蒸发段吸热后矿井排风内的余热而蒸发成低压气体工质送入压缩机，压缩机将这种低压工质气体压缩成高温、高压气体送入冷凝器，经冷凝器换热变为高温高压液态工质，经过节流阀降压后回流到蒸发器内继续吸收矿井排风的余热蒸发，周而复始的循环将矿井排风的热量转移到矿井送风侧，用于加热矿井送风。矿井送风经冷凝器二次升温满足矿井进风的要求。若在极寒天气下，经过两级加热仍然不能满足送风温度要求将启动辅助加热装置加热器作为补充，满足矿井送风温度要求。附图说明图1是本技术俯视的内部结构示意图；图2是本技术通道与热管的立体结构示意图；图3是本技术控制器的工作原理结构示意图。其中，1、第三排风测温仪；2、蒸发器；3、第二排风测温仪；4、热管换热器；5、矿井送风道；6、风机；7、第一送风测温仪；8、热管；9、第一排风测温仪；10、除尘装置；11、矿井排风道；12、第二送风测温仪；13、加热器；14、第三送风测温仪；15、调控装置；16、介质出口；17、冷凝器；18、闸阀；19、介质进口；20、压缩机；21、冷凝段；22、绝热段；23、蒸发段；24、控制器；25、节流阀。具体实施方式下面结合实施例对本技术做进一步详细说明：一种矿井排风余热提取利用装置，如图1-3所示，其包括矿井通道、热管换热器4和热泵系统，所述矿井通道包括矿井送风道5和设置在矿井送风道5下方的矿井排风道11。煤矿井下必须进行通风，供给井下足够的新鲜空气，才能保证井下生产的顺利进行，还要不断排除井下生产过程不断产生的有毒有害的气体，所述矿井送风道5将外界新鲜的空气送入井下，所述矿井排风道11可将井下生产产生的有毒、有害气体排出矿井，满足安全生产。所述热管换热器4包括内部设有介质的热管8，所述热管8内的介质为R134A，对应的绝对压力为0.292mpa，汽化温度为0℃，如图2所示，所述热管8从下到上依次设有蒸发段23、绝热段22和冷凝段21。所述热泵系统包括相互之间通过管道连接的蒸发器2、压缩机20、冷凝器17和节流阀25，所述管道内设置的介质为R134A，蒸发器对应绝对压力为0.272mpa，汽化温度为-2℃；冷凝器对应绝对压力为0.488mpa，汽化温度为15℃；所述蒸发器2与压缩机20为低压管道连接，所述压缩机20与冷凝器17通过高压管道连接，所述高压管道上设有介质出口16，所述冷凝器17与蒸发器2通过设有介质进口19的管道连接，所述设有介质进口19的管道上设有节流阀25，该节流阀25的设置对管道内的介质起到节流降压的作用，还可有效调节进入蒸发器2的介质流量。所述介质进口19和介质出口16处均设有测温仪，根据介质进口19和介质出口16处的测温仪测得的温度可实现第二次取热过程的调节。所述蒸发段23和蒸发器2依次顺应风向设置在矿井排风道11内，矿井排风道11内的排风依次经热管8的蒸发段23和热泵的蒸发器2完成两次降温，每次降温放出热量供本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井排风余热提取利用装置，其特征在于：包括顺应风向依次设置在矿井通道上的热管换热器（4）、热泵系统以及控制整套装置协调运行的控制器（24），所述矿井通道包括矿井送风道（5）和设置在矿井送风道（5）下方的矿井排风道（11），所述热管换热器（4）包括内部设有介质的热管（8），所述热管（8）从下到上依次为蒸发段（23）、绝热段（22）和冷凝段（21），所述热泵系统包括蒸发器（2）、压缩机（20）和冷凝器（17），所述蒸发器（2）、压缩机（20）和冷凝器（17）相互之间通过内部设有介质的管道连接；所述蒸发段（23）和蒸发器（2）设置在矿井排风道（11）内，所述冷凝段（21）和冷凝器（17）设置在矿井送风道（5）内，所述冷凝器（17）的出口与矿井送风口连接。

【技术特征摘要】
1.一种矿井排风余热提取利用装置，其特征在于：包括顺应风向依次设置在矿井通道上的热管换热器（4）、热泵系统以及控制整套装置协调运行的控制器（24），所述矿井通道包括矿井送风道（5）和设置在矿井送风道（5）下方的矿井排风道（11），所述热管换热器（4）包括内部设有介质的热管（8），所述热管（8）从下到上依次为蒸发段（23）、绝热段（22）和冷凝段（21），所述热泵系统包括蒸发器（2）、压缩机（20）和冷凝器（17），所述蒸发器（2）、压缩机（20）和冷凝器（17）相互之间通过内部设有介质的管道连接；所述蒸发段（23）和蒸发器（2）设置在矿井排风道（11）内，所述冷凝段（21）和冷凝器（17）设置在矿井送风道（5）内，所述冷凝器（17）的出口与矿井送风口连接。2.根据权利要求1所述的一种矿井排风余热提取利用装置，其特征在于：所述矿井进风口处设有加热器（13）、第三送风测温仪（14）和开启、关闭矿井进风口的闸阀（18），所述第三送风测温仪（14）的输出端与控制器（24）的输入端电连接，所述控制器（24）的输出端分别与加热器（13）、闸阀（18）电连接。3.根据权利要求2所述的一种矿井排风余热提取利用装置，其特征在于：位于矿井送风道（5）内冷凝段（21）的进口端设有第一送风测温仪（7），冷凝段（21）与冷凝器（17）之间的矿井送风道（5）内设有第二送风测温仪（12），所述第一送风测温仪（7）、第二送风测温仪（12）的输出端分别与控制器（24）的输入端电...

【专利技术属性】
技术研发人员：王景刚，熊楚超，罗景辉，张昌建，侯立泉，鲍玲玲，刘欢，魏莹，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：新型
国别省市：河北,13