一种基于大温差换热技术的井口防冻系统及运行控制方法技术方案

本发明专利技术给出了一种基于大温差换热技术的井口防冻系统及其运行控制方法，包括热泵机组、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一散热器、中央控制器和第一温度传感器，热泵机组、第二换热器、第三换热器和四换热器通过管路连接，在中央控制器的控制下，可持续向第一散热器内供热，第一散热器持续将热量向矿井井口供热，继而实现井口防冻效果。与现有技术相比，本发明专利技术设置吸收式吸收式热泵机组及两个换热器，实现一网采暖水的四级梯级利用，加大一网采暖水供回水温差，减小水泵功耗，提高热源侧回收低温废热的能力；通过水路调节阀和尖峰加热器实现供热负荷调节。

【技术实现步骤摘要】
一种基于大温差换热技术的井口防冻系统及运行控制方法
本专利技术涉及一种基于大温差换热技术的井口防冻系统及运行控制方法。
技术介绍
矿井进风井口的防冻设施对于我国北方地区所有进行地下采矿的企业都是十分重要的，进风井口或井道一旦发生结冰现象，可能对人员及设备造成严重伤害，严重的甚至导致矿井生产停滞。我国《煤矿安全规程》规定：进风井口以下的空气温度(干球温度)必须在2℃以上。我国矿井防冻系统热源主流采用燃煤锅炉提供蒸汽或热水，通过管翅式换热器加热井口空气温度。近来来随着节能意识的深入，井口空气加热器逐渐由风机强制空气循环的换热器代替了传统热对流的管翅式加热器，使得在热源侧进行节能改造存在了可能。近年来在热源侧的创新主要是采用水源热泵回收矿井水余热和矿井乏风余热。对于矿井水资源丰富的矿井，将矿井水通过沉降、絮凝、隔离等简单物理处理后进入水源热泵制取高温热水。对于主井、副井距离相近的矿井，采用喷淋式、直接蒸发式或热管式乏风热能回收技术，将乏风中的余热传递到载冷剂中，载冷剂再进入水源热泵制取高温热水。但是对于大部分矿井来说，矿井水资源匮乏、主井和副井距离较远，并不具备上述技术的应用条件，此类矿井如何通过技术改进降低热源侧能耗、提高经济性是有一个亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于大温差换热技术的井口防冻系统及运行控制方法，与现有技术相比，本专利技术设置吸收式吸收式热泵机组及两个换热器，实现一网采暖水的四级梯级利用，加大一网采暖水供回水温差，减小水泵功耗，提高热源侧回收低温废热的能力；通过水路调节阀和尖峰加热器实现供热负荷调节。本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于大温差换热技术的井口防冻系统，包括吸收式热泵机组、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一散热器、中央控制器和第一温度传感器，通过一网供水管路能够实现一网管路内高温软化水在吸收式热泵机组、第二换热器和第三换热器内的循环流动，所述吸收式热泵机组包括第一吸热管组，所述第二换热器包括第二吸热管组，所述第三换热器包括第三吸热管组、所述第四换热器包括第四吸热管组和第五放热管组，所述第一散热器包括第六放热管组和第七放热管组，一中温软化水供水管以并联的方式与所述第一吸热管组和第二吸热管组的出口端相贯通，一中温软化水回水管以并联的方式与所述第一吸热管组和第二吸热管组的入口端相贯通，一第一电动开关阀和第五放热管组以并联方式与所述中温软化水回水管相贯通，在所述中温软化水回水管上还设置一位于所述第一电动开关阀下游的第一水泵，一第一管道与所述第三吸热管组的出口端相贯通，一第二管道以并联方式与所述第六放热管组和第七放热管组的入口端相贯通，一第二电动调节阀和第四吸热管组以并联方式实现第一管道和第二管道的贯通，一第三管道与所述第三吸热管组的入口端相贯通，且第三管道以并联方式与所述第六放热管组和第七放热管组的出口端相贯通，在所述第三管道设置一第二水泵，所述中央控制器控制第一水泵、第一电动开关阀、第二电动调节阀、第二水泵和第一散热器的运行，所述中央控制器与所述第一温度传感器电性连接，所述第一温度传感器用于实时监测井口处环境温度。优选地，所述一网供水管路包括一网软化水供水管、一网软化水回水管和第二温度传感器，所述吸收式热泵机组包括第一放热管组和第二放热管组，所述第二换热器包括第三放热管组，所述第三换热器包括第四放热管组，所述一网软化水供水管与第一放热管组的入口端相贯通，所述第二温度传感器设置在所述一网软化水供水管上，所述第一放热管组的出口端、第三放热管组、第二放热管组和第四放热管组的入口端依次通过一第四管道串接贯通，一网软化水回水管与所述第四放热管组的出口端相贯通，一第一旁通管道实现与第一放热管组的出口端贯通的第四管道与一网软化水供水管的贯通，在所述第一旁通管道上设置一第二电动开关阀，在第二放热管组的出口端和入口端上的两个第四管道之间设置一第二旁通管道，在所述第二旁通管道上设置一第三电动开关阀，一第三旁通管道实现与第四放热管组的入口端贯通的第四管道与一网软化水回水管的贯通，在所述第三旁通管道上设置一第一电动调节阀，所述中央控制器控制第二电动开关阀、第三电动开关阀和第一电动调节阀的运行，所述第二温度传感器与中央控制器电性连接。进一步地，所述第一散热器为一风冷式翅片管换热器。进一步地，所述第四换热器为一尖峰加热器。本专利技术还提供了一种基于大温差换热技术的井口防冻系统的运行控制方法，包括以下步骤：S1、启动中央控制器，中央控制器对各电控运行元件进行通电故障检测，如发现有故障，则中央控制器发出故障报警信息，以便通知工作人员进行故障排除；S2、当各电控运行元件没有故障或者故障排除后，则中央控制器相应的启动各相关元件，使得该装置处于正常供热运行状态，在正常供热运行状态中，工作人员设定好第一温度传感器的监测值T1的比较温度T3；S2.1、当第二温度传感器的监测值T2≥70℃时，中央控制器使得第二电动开关阀和第三电动开关阀处于关闭状态，当第二电动开关阀和第三电动开关阀关闭后，中央控制器开启吸收式热泵机组；当T2＜70℃时，中央控制器使得第二电动开关阀和第三电动开关阀处于打开状态；当T1≤T3+2时，中央控制器继续进行T1与T3大小的比较，当T1＜T3时，中央控制器直接输出第一散热器故障报警信号，以便通知工作人员对第一散热器进行排查、检修；当T1≥T3时，中央控制器检测第一电动调节阀是否处于关闭状态，当第一电动调节阀未关闭时，中央控制器调控第一电动调节阀，并使得第一电动调节阀的开口度减小，第一电动调节阀的开口度减小后，中央控制器延时对比T1与T3+2的比较，当延时到时后，中央控制器再实时进行T1与T3+2的比较；当第一电动调节阀处于关闭状态时，中央控制器将第一电动开关阀关闭，然后，中央控制器检测第二电动调节阀是否处于关闭状态，当第二电动调节阀处于关闭状态时，中央控制器直接输出第一散热器故障报警信号，以便通知工作人员对第一散热器进行排查、检修；当第二电动调节阀未处于关闭状态时，中央控制器调控第二电动调节阀，并使得第二电动调节阀的开口度减小，第二电动调节阀的开口度减小后，中央控制器延时对比T1与T3+2的比较，当延时到时后，中央控制器再实时进行T1与T3+2的比较；当T1＞T3+2时，各元件保持现有工作状态。优选地，第一电动调节阀和第二电动调节阀口开度调节梯度以10％为调节单位。本专利技术的有益效果是：本专利技术设置吸收式热泵机组及两个换热器，实现一网采暖水的四级梯级利用，加大一网采暖水供回水温差，减小水泵功耗，提高热源侧回收低温废热的能力；针对不同的一网采暖水温度调整系统运行模式；通过水路调节阀和尖峰加热器实现供热负荷调节；采用中央控制器，全自动、智能运行，可提高运行可靠性、降低运行能耗。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的部分优选实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于大温差换热技术的井口防冻系统，其特征是，包括热泵机组、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一散热器、中央控制器和第一温度传感器，通过一网供水管路能够实现一网管路内高温软化水在热泵机组、第二换热器和第三换热器内的循环流动，所述热泵机组包括第一吸热管组，所述第二换热器包括第二吸热管组，所述第三换热器包括第三吸热管组、所述第四换热器包括第四吸热管组和第五放热管组，所述第一散热器包括第六放热管组和第七放热管组，一中温软化水供水管以并联的方式与所述第一吸热管组和第二吸热管组的出口端相贯通，一中温软化水回水管以并联的方式与所述第一吸热管组和第二吸热管组的入口端相贯通，一第一电动开关阀和第五放热管组以并联方式与所述中温软化水回水管相贯通，在所述中温软化水回水管上还设置一位于所述第一电动开关阀下游的第一水泵，一第一管道与所述第三吸热管组的出口端相贯通，一第二管道以并联方式与所述第六放热管组和第七放热管组的入口端相贯通，一第二电动调节阀和第四吸热管组以并联方式实现第一管道和第二管道的贯通，一第三管道与所述第三吸热管组的入口端相贯通，且第三管道以并联方式与所述第六放热管组和第七放热管组的出口端相贯通，在所述第三管道设置一第二水泵，所述中央控制器控制第一水泵、第一电动开关阀、第二电动调节阀、第二水泵和第一散热器的运行，所述中央控制器与所述第一温度传感器电性连接，所述第一温度传感器用于实时监测井口处环境温度。/n...

【技术特征摘要】
1.一种基于大温差换热技术的井口防冻系统，其特征是，包括热泵机组、第二换热器、第三换热器、第四换热器、第一散热器、中央控制器和第一温度传感器，通过一网供水管路能够实现一网管路内高温软化水在热泵机组、第二换热器和第三换热器内的循环流动，所述热泵机组包括第一吸热管组，所述第二换热器包括第二吸热管组，所述第三换热器包括第三吸热管组、所述第四换热器包括第四吸热管组和第五放热管组，所述第一散热器包括第六放热管组和第七放热管组，一中温软化水供水管以并联的方式与所述第一吸热管组和第二吸热管组的出口端相贯通，一中温软化水回水管以并联的方式与所述第一吸热管组和第二吸热管组的入口端相贯通，一第一电动开关阀和第五放热管组以并联方式与所述中温软化水回水管相贯通，在所述中温软化水回水管上还设置一位于所述第一电动开关阀下游的第一水泵，一第一管道与所述第三吸热管组的出口端相贯通，一第二管道以并联方式与所述第六放热管组和第七放热管组的入口端相贯通，一第二电动调节阀和第四吸热管组以并联方式实现第一管道和第二管道的贯通，一第三管道与所述第三吸热管组的入口端相贯通，且第三管道以并联方式与所述第六放热管组和第七放热管组的出口端相贯通，在所述第三管道设置一第二水泵，所述中央控制器控制第一水泵、第一电动开关阀、第二电动调节阀、第二水泵和第一散热器的运行，所述中央控制器与所述第一温度传感器电性连接，所述第一温度传感器用于实时监测井口处环境温度。


2.根据权利要求1所述的一种基于大温差换热技术的井口防冻系统，其特征是，所述一网供水管路包括一网软化水供水管、一网软化水回水管和第二温度传感器，所述热泵机组包括第一放热管组和第二放热管组，所述第二换热器包括第三放热管组，所述第三换热器包括第四放热管组，所述一网软化水供水管与第一放热管组的入口端相贯通，所述第二温度传感器设置在所述一网软化水供水管上，所述第一放热管组的出口端、第三放热管组、第二放热管组和第四放热管组的入口端依次通过一第四管道串接贯通，一网软化水回水管与所述第四放热管组的出口端相贯通，一第一旁通管道实现与第一放热管组的出口端贯通的第四管道与一网软化水供水管的贯通，在所述第一旁通管道上设置一第二电动开关阀，在第二放热管组的出口端和入口端上的两个第四管道之间设置一第二旁通管道，在所述第二旁通管道上设置一第三电动开关阀，一第三旁通管道实现与第四放热管组的入口端贯通的第四管道与一网软化水回水管的贯通，在所述第三旁通管道上设置一第一电动调节阀，所述中央控制器控制第二电动开关阀、第三电动开关阀和第一电动调节阀的运...

【专利技术属性】
技术研发人员：桑宪辉，吴玉麒，李彤，赵增玉，李策，朱孔珏，王辉，李守涛，
申请(专利权)人：冰轮智慧新能源技术山东有限公司，济宁市兖州区智慧新能源研究院，
类型：发明
国别省市：山东;37