一种矿井乏风热回收井口空气加热系统技术方案

本发明专利技术涉及制冷热泵技术领域，具体公开了一种矿井乏风热回收井口空气加热系统，其中，包括：井口空气加热装置、乏风装置和至少一个第一循环系统，每个第一循环系统均包括依次连接的泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器，泵循环冷凝器、储液器和泵均位于井口空气加热装置中，泵循环蒸发器位于乏风装置中，位于空气加热装置中的泵循环冷凝器均沿新风的流向依次设置，位于乏风装置中的泵循环蒸发器均沿乏风的流向依次设置。本发明专利技术提供的矿井乏风热回收井口空气加热系统省去了现有技术中热泵系统和井口空气加热系统之间的中间换热系统，节省了成本和运行费用，且大幅简化工程施工和后期维护。

A kind of air heating system of mine exhaust air heat recovery wellhead

【技术实现步骤摘要】
一种矿井乏风热回收井口空气加热系统
本专利技术涉及制冷热泵
，尤其涉及一种矿井乏风热回收井口空气加热系统。
技术介绍
在煤炭和各类金属、非金属矿井系统中，冬季的井口防冻是保证矿井安全的重要环节。目前普遍的做法是采用锅炉，利用化石能源（煤、气、油等）燃烧产生高温蒸汽或热水，送到专门的井口空气加热装置中，把新风加热到一定温度再送入矿井。因为新风量大，运行时间长，井口加热系统的能耗很高，尤其在冬季气温较低的寒冷和严寒气候区。另一方面，矿井的乏风（即排风）一直保持在相对较高的温度。乏风余热回收是实现矿井系统节能降本的有效方法，常规方案是采用换热器或者喷淋等方法回收乏风热量，再利用热泵技术加以提升，制取高温热水，用于矿区采暖，生活热水或井口防冻等用途。对于采用这种热回收方式的井口加热系统，如图1所示，一般包含三个部分：乏风换热系统，热泵系统和井口空气加热系统，还有乏风换热系统和热泵系统之间的氟管，热泵系统和井口空气加热系统的水管。乏风换热系统内有热泵系统的蒸发器，通过与乏风换热回收热量，并通过氟管输送到热泵系统，提升温度制取热水，将热水通过水管送至井口空气加热系统中，加热新风到一定温度送入矿井中。这套系统构成复杂，在初投资上，工程施工的工程量大，施工周期长，占地面积大，综合成本高。在维护上，因为井口空气加热系统一般采用热水作为中间介质，存在防冻，补水，清洗，管路维护等诸多问题，增加了维护难度，也造成了一定的可靠性隐患。热泵系统往往采用大型的螺杆式压缩机，需要定期换油和维护，维护费用较高。在运行费用上，因为存在水作为中间换热介质，整体效率有所下降，还多出了水泵的运行费。
技术实现思路
本专利技术提供了一种矿井乏风热回收井口空气加热系统，解决相关技术中存在的投资高、维护复杂、运行费用高且效率低的问题。作为本专利技术的第一个方面，提供一种矿井乏风热回收井口空气加热系统，其中，包括：井口空气加热装置、乏风装置和至少一个第一循环系统，每个所述第一循环系统均包括依次连接的泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器，所述泵循环冷凝器、储液器和泵均位于所述井口空气加热装置中，所述泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，位于所述空气加热装置中的所述泵循环冷凝器均沿新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的泵循环蒸发器均沿乏风的流向依次设置；沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风经过所述泵循环蒸发器后降温，其中所述泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第一循环介质循环至所述泵循环冷凝器；沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风经过所述泵循环冷凝器后升温，其中所述泵循环冷凝器能够通过所述第一循环介质对所述新风进行加热；所述第一循环介质能够在所述泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器之间循环。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统包括一个第一循环系统。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统包括多个第一循环系统，且每个所述第一循环系统中的泵循环冷凝器均依次串联设置。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统还包括至少一个第二循环系统，每个所述第二循环系统均包括热泵循环冷凝器、膨胀阀、热泵循环蒸发器和压缩机，所述热泵循环冷凝器、膨胀阀和压缩机均位于所述井口空气加热装置中，所述膨胀阀和所述压缩机均与所述热泵循环冷凝器连接，所述热泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，所述热泵循环蒸发器分别与所述膨胀阀和压缩机连接，位于所述井口空气加热装置中的所述热泵循环冷凝器均沿所述新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的热泵循环蒸发器均沿所述乏风的流向依次设置；沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风依次经过所述泵循环蒸发器和所述热泵循环蒸发器后降温，其中所述热泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第二循环介质循环至所述热泵循环冷凝器；沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风依次经过所述泵循环冷凝器和热泵循环冷凝器后升温，其中所述热泵循环冷凝器能够通过所述第二循环介质对所述新风进行加热；所述第二循环介质能够在所述热泵循环冷凝器、膨胀阀、热泵循环蒸发器和压缩机之间循环。进一步地，所述第一循环介质包括纯液态介质或气液两相相变的介质，所述第二循环介质包括气液两相相变的介质。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统还包括风机，所述风机设置在所述井口加热装置中。作为本专利技术的另一个方面，提供一种矿井乏风热回收井口空气加热系统，其中，包括：井口空气加热装置、乏风装置和至少一个第二循环系统，每个所述第二循环系统均包括热泵循环冷凝器、膨胀阀、热泵循环蒸发器和压缩机，所述热泵循环冷凝器、膨胀阀和压缩机均位于所述井口空气加热装置中，所述膨胀阀和所述压缩机均与所述热泵循环冷凝器连接，所述热泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，所述热泵循环蒸发器分别与所述膨胀阀和压缩机连接，位于所述井口空气加热装置中的所述热泵循环冷凝器均沿新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的热泵循环蒸发器均沿乏风的流向依次设置；沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风经过所述热泵循环蒸发器后降温，其中所述热泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第二循环介质循环至所述热泵循环冷凝器；沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风经过所述热泵循环冷凝器后升温，其中所述热泵循环冷凝器能够通过所述第二循环介质对所述新风进行加热；所述第二循环介质能够在所述热泵循环冷凝器、膨胀阀、热泵循环蒸发器和压缩机之间循环。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统包括一个第二循环系统。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统包括多个第二循环系统，且每个所述第二循环系统中的热泵循环冷凝器均沿新风的流向依次串联设置。进一步地，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统还包括至少一个第一循环系统，每个所述第一循环系统均包括依次连接的泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器，所述泵循环冷凝器、储液器和泵均位于所述井口空气加热装置中，所述泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，位于所述空气加热装置中的所述泵循环冷凝器均沿所述新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的泵循环蒸发器均沿所述乏风的流向依次设置；沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风依次经过所述泵循环蒸发器和所述热泵循环蒸发器后降温，其中所述泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第一循环介质循环至所述泵循环冷凝器；沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风依次经过所述泵循环冷凝器和热泵循环冷凝器后升温，其中所述泵循环冷凝器能够通过所述第一循环介质对所述新风进行加热；所述第一循环介质能够在所述泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器之间循环。通过上述矿井乏风热回收井口空气加热系统，考虑到冬季新风和乏风之间的自然温差，引入泵循环方式，利用自然温差将乏风热量回收至新风中，有效的降低了功耗。另外，与现有技术相比，省去了现有技术中热泵系统和井口空气加热系统之间的中间换热系统，节省了成本和运行费用，且大幅简化工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井乏风热回收井口空气加热系统，其特征在于，包括：井口空气加热装置、乏风装置和至少一个第一循环系统，每个所述第一循环系统均包括依次连接的泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器，所述泵循环冷凝器、储液器和泵均位于所述井口空气加热装置中，所述泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，位于所述空气加热装置中的所述泵循环冷凝器均沿新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的泵循环蒸发器均沿乏风的流向依次设置；/n沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风经过所述泵循环蒸发器后降温，其中所述泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第一循环介质循环至所述泵循环冷凝器；/n沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风经过所述泵循环冷凝器后升温，其中所述泵循环冷凝器能够通过所述第一循环介质对所述新风进行加热；/n所述第一循环介质能够在所述泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器之间循环。/n

【技术特征摘要】
1.一种矿井乏风热回收井口空气加热系统，其特征在于，包括：井口空气加热装置、乏风装置和至少一个第一循环系统，每个所述第一循环系统均包括依次连接的泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器，所述泵循环冷凝器、储液器和泵均位于所述井口空气加热装置中，所述泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，位于所述空气加热装置中的所述泵循环冷凝器均沿新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的泵循环蒸发器均沿乏风的流向依次设置；
沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风经过所述泵循环蒸发器后降温，其中所述泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第一循环介质循环至所述泵循环冷凝器；
沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风经过所述泵循环冷凝器后升温，其中所述泵循环冷凝器能够通过所述第一循环介质对所述新风进行加热；
所述第一循环介质能够在所述泵循环冷凝器、储液器、泵和泵循环蒸发器之间循环。


2.根据权利要求1所述的矿井乏风热回收井口空气加热系统，其特征在于，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统包括一个第一循环系统。


3.根据权利要求1所述的矿井乏风热回收井口空气加热系统，其特征在于，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统包括多个第一循环系统，且每个所述第一循环系统中的泵循环冷凝器均沿新风的流向依次串联设置。


4.根据权利要求1至3中任意一项所述的矿井乏风热回收井口空气加热系统，其特征在于，所述矿井乏风热回收井口空气加热系统还包括至少一个第二循环系统，每个所述第二循环系统均包括热泵循环冷凝器、膨胀阀、热泵循环蒸发器和压缩机，所述热泵循环冷凝器、膨胀阀和压缩机均位于所述井口空气加热装置中，所述膨胀阀和所述压缩机均与所述热泵循环冷凝器连接，所述热泵循环蒸发器位于所述乏风装置中，所述热泵循环蒸发器分别与所述膨胀阀和压缩机连接，位于所述井口空气加热装置中的所述热泵循环冷凝器均沿所述新风的流向依次设置，位于所述乏风装置中的热泵循环蒸发器均沿所述乏风的流向依次设置；
沿所述乏风的流向流入所述乏风装置的乏风依次经过所述泵循环蒸发器和所述热泵循环蒸发器后降温，其中所述热泵循环蒸发器能够将所述乏风降温产生的热量通过第二循环介质循环至所述热泵循环冷凝器；
沿所述新风的流向流入所述井口空气加热装置的新风依次经过所述泵循环冷凝器和热泵循环冷凝器后升温，其中所述热泵循环冷凝器能够通过所述第二循环介质对所述新风进行加热；
所述第二循环介质能够在所述热泵循环冷凝器、膨胀阀、热泵循环蒸发器和压缩机之间循环。


5.根据权利要求4所述的矿井乏风热回收井口空气加热系统，其特征在于，所述第一循环介质包括纯液态介质或气液两相相变的介质，所述第二循环介质包括气液两相相变的介质。
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【专利技术属性】
技术研发人员：韩林俊，孟藏，马全石，
申请(专利权)人：无锡同方人工环境有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32