一种矿井回风源冷热双供热泵系统及操作方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矿井回风源冷热双供热泵系统及操作方法，旨在解决不能同时实现供暖、供冷和洗浴的问题，该热泵系统将冷热一体式热泵机组、矿井回风热能提取装置和辅助冷热源相连，再结合电控设备来实现冬天的供暖及夏天的降温功能；采用洗浴加热热泵机组与其他部件相连实现全年的浴室热水供应。其中，辅助冷热源包括冷却塔和电锅炉，将冷却塔与矿井回风热能提取装置并联，将电锅炉与冷热一体式热泵机组并联，在回风取冷/热不满足负荷目标时开启。本发明专利技术提出的热泵系统能同时满足矿区冬夏两季供暖供冷以及全年洗浴生活热水供应需求，能够实现一机多用，可用于同时有制冷和供暖需求的矿井，充分回收利用回风热能资源，推进煤炭行业节能减排的实施。炭行业节能减排的实施。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井回风源冷热双供热泵系统及操作方法


[0001]本专利技术属于热泵系统领域，涉及一种矿井回风源冷热双供热泵系统及操作方法。

技术介绍

[0002]随着节能减排力度的不断加大，矿井余热资源的利用逐步推广。矿井回风风量稳定，且温湿度基本不受室外大气温度及季节变换的影响，因此近年来，矿井多采用矿井回风余热作为场地热源供热。矿井采暖空调需求包括建筑供暖、供冷、井筒防冻和全年洗浴热水。调研发现，矿井现有技术需采暖、空调两套系统以满足冬、夏两季职工生产生活舒适度需求。
[0003]矿井现有技术需采暖、空调两大系统供给冬夏两季生产生活需求，此过程会涉及能源消耗以及各系统初投资问题。

技术实现思路

[0004]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种矿井回风源冷热双供热泵系统及操作方法，旨在解决现有技术中矿井不能在一套系统中同时满足供暖、供冷和洗浴需求的缺陷性技术问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：
[0006]本专利技术提出的一种矿井回风源冷热双供热泵系统，包括矿井回风热能提取装置、水源热泵机组、辅助冷热源、分水器和集水器；
[0007]所述矿井回风热能提取装置包括扩散塔；所述扩散塔的进口连接回风井筒，扩散塔的内壁构成回风道，矿井回风经所述回风道送至扩散塔顶部的出风口；在所述扩散塔的顶部安装有换热装置，所述换热装置与水源热泵机组相连；所述换热装置的底部设置有集水装置，所述集水装置的出口处安装有一次侧循环水泵，所述一次侧循环水泵与水源热泵机组相连，用于输送循环水；
[0008]所述水源热泵机组包括冷热一体式热泵机组和洗浴加热热泵机组；所述冷热一体式热泵机组的输入端口与一次侧循环水泵的输出端口相连，所述冷热一体式热泵机组的输出端口安装有二次侧循环水泵，所述冷热一体式热泵机组的输出端口与分水器相连用于为用户供暖/冷；所述洗浴加热热泵机组的输入端口与一次侧循环水泵的输出端口相连，所述洗浴加热热泵机组的输出端口安装有洗浴循环水泵，所述洗浴加热热泵机组的输出端口用于为用户提供洗浴用水；
[0009]所述辅助冷热源包括冷却塔和电锅炉，所述冷却塔作为辅助冷源与矿井回风热能提取装置并联，夏季时，所述冷却塔出口端与所述集水装置出口并联，冷却塔通过集水装置连接水源热泵机组的输入端，冷热一体式热泵机组的输出端口与冷却塔的输入端口相连，用于为集水装置供冷水；所述电锅炉作为辅助热源与冷热一体式热泵机组并联；所述集水器与所述分水器相连，用于将供暖/冷后的水输入冷热一体式热泵机组内；冬季时，电锅炉的输入端口与集水器的输出端口相连，冷热一体式热泵机组的输出端口和电锅炉的输出端
口均与分水器相连用于为用户供热水。
[0010]优选地，所述冷热一体式热泵机组和所述洗浴加热热泵机组内分别包括两个壳管式换热器，所述壳管式换热器包括蒸发器和冷凝器，用于实现矿井回风取热供回水、矿井采暖、井筒供回水以及洗浴供回水之间的热量交换；所述壳管式换热器内的制冷工质通过两条制冷剂管路相连，两条制冷剂管路上分别设置有压缩机和膨胀阀；
[0011]将一次侧循环水泵的输出端口与冷热一体式热泵机组的蒸发器相连，冷热一体式热泵机组的冷凝器与分水器相连用于实现供暖；将一次侧循环水泵的输出端口与冷热一体式热泵机组的冷凝器相连，冷热一体式热泵机组的蒸发器与分水器相连用于实现供冷；将一次侧循环水泵的输出端口与洗浴加热热泵机组的蒸发器相连，洗浴加热热泵机组的冷凝器的输出端口用于为用户提供洗浴用水。
[0012]优选地，所述换热装置包括回风换热器和喷水装置，所述回风换热器安装在扩散塔的顶部，所述喷水装置安装在回风换热器的顶部，喷水装置与水源热泵机组相连；
[0013]所述集水装置包括集水槽、集水箱和水处理设备，所述集水槽设置在回风换热器的底部，所述集水箱安装在集水槽的下方，所述集水箱与所述集水槽连接，所述水处理设备设置在集水箱的出口处，所述水处理设备的进口与集水箱的出口相连，所述水处理设备与所述一次侧循环水泵相连。
[0014]优选地，还包括电控设备，所述电控设备包括温度传感器、压力传感器、液位传感器和PLC控制器；
[0015]所述温度传感器及压力传感器均安装在分水器和集水器上，温度传感器、压力传感器用于监控二次侧供回水温度及压力；所述液位传感器位于集水箱内，液位传感器用于监控集水箱内液位；所述PLC控制器的输入端口分别与温度传感器、压力传感器、液位传感器相连，所述PLC控制器的输出端口分别与冷热一体式热泵机组和洗浴加热热泵机组相连。
[0016]优选地，所述回风道安装有主扇风机；
[0017]所述集水槽、集水箱和水处理设备均通过管道连接。
[0018]优选地，电锅炉的进口设置有阀门X，电锅炉的出口设置有阀门IX，冷却塔的进口设置有阀门X，冷却塔的出口设置有阀门IX，集水器至冷热一体式热泵机组的二次侧回水管路上设置有阀门V和阀门I，一次侧循环水泵与至冷热一体式热泵机组的一次侧供水管路上设置有阀门II和阀门VI，冷热一体式热泵机组至分水器的二次侧供水管路上设置有阀门V和阀门I，冷热一体式热泵机组的一次侧回水管路上设置有阀门II和阀门VI；
[0019]冬季时，打开阀门I、阀门II、阀门III和阀门IV，关闭阀门V、阀门VI、阀门VII和阀门VIII；遇到极端冷天气时打开阀门IX和阀门X，开启电锅炉。
[0020]优选地，夏季时，打开阀门V、阀门VI、阀门VII和阀门VIII，关闭阀门I、阀门II、阀门III和阀门IV；遇到极端热天气时打开阀门XI和阀门XII，开启冷却塔。
[0021]优选地，过渡季节，关闭阀门V、阀门I、阀门II、阀门VI、阀门VII、阀门III、阀门IV、阀门VIII、阀门XI、阀门XII、阀门IX和阀门X，仅开启洗浴加热热泵机组，用于提供洗浴热水。
[0022]优选地，所述冷热一体式热泵机组和洗浴加热热泵机组均至少1台；
[0023]所述冷却塔的数量根据需求决定。
[0024]本专利技术还提出了一种矿井回风源冷热双供热泵系统的操作方法，包括：
[0025]矿井回风通过回风井筒流入扩散塔，矿井回风通过扩散塔形成的回风道流入换热装置交换热量后产生的循环水流入集水装置后通过一次侧循环水泵送入热泵机组；
[0026]冬季时，冷热一体式热泵机组的输入端口与一次侧循环水泵的输出端口相连，将循环水导入冷热一体式热泵机组中，完成换热后将循环水导入分水器中为用户供暖；
[0027]夏季时，冷热一体式热泵机组的输入端口与一次侧循环水泵的输出端口相连，将循环水导入冷热一体式热泵机组中，完成换冷后将循环水导入分水器中为用户供冷；
[0028]极端热时，冷热一体式热泵机组的输入端口与一次侧循环水泵的输出端口相连，冷热一体式热泵机组的输出端口与分水器相连为用户供冷，冷热一体式热泵机组的输出端口与冷却塔的输入端口相连为集水装置供冷水；
[0029]极端冷时，冷热一体式热泵机组的输入本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿井回风源冷热双供热泵系统，其特征在于，包括矿井回风热能提取装置、水源热泵机组、辅助冷热源、分水器和集水器；所述矿井回风热能提取装置包括扩散塔(3)；所述扩散塔(3)的进口连接回风井筒，扩散塔(3)的内壁构成回风道(5)，矿井回风经所述回风道(5)送至扩散塔(3)顶部的出风口；在所述扩散塔(3)的顶部安装有换热装置，所述换热装置与水源热泵机组相连；所述换热装置的底部设置有集水装置，所述集水装置的出口处安装有一次侧循环水泵(11)，所述一次侧循环水泵(11)与水源热泵机组相连，用于输送循环水；所述水源热泵机组包括冷热一体式热泵机组(1)和洗浴加热热泵机组(2)；所述冷热一体式热泵机组(1)的输入端口与一次侧循环水泵(11)的输出端口相连，所述冷热一体式热泵机组(1)的输出端口安装有二次侧循环水泵(34)，所述冷热一体式热泵机组(1)的输出端口与分水器相连用于为用户供暖/冷；所述洗浴加热热泵机组(2)的输入端口与一次侧循环水泵(11)的输出端口相连，所述洗浴加热热泵机组(2)的输出端口安装有洗浴循环水泵(33)，所述洗浴加热热泵机组(2)的输出端口用于为用户提供洗浴用水；所述辅助冷热源包括冷却塔(12)和电锅炉(13)，所述冷却塔(12)作为辅助冷源与矿井回风热能提取装置并联，夏季时，所述冷却塔(12)出口端与所述集水装置出口并联，冷却塔(12)通过集水装置连接水源热泵机组的输入端，冷热一体式热泵机组(1)的输出端口与冷却塔(12)的输入端口相连，用于为集水装置供冷水；所述电锅炉(13)作为辅助热源与冷热一体式热泵机组(1)并联；所述集水器与所述分水器相连，用于将供暖/冷后的水输入冷热一体式热泵机组(1)内；冬季时，电锅炉(13)的输入端口与集水器的输出端口相连，冷热一体式热泵机组(1)的输出端口和电锅炉(13)的输出端口均与分水器相连用于为用户供热水。2.根据权利要求1所述的矿井回风源冷热双供热泵系统，其特征在于，所述冷热一体式热泵机组(1)和所述洗浴加热热泵机组(2)内分别包括两个壳管式换热器，所述壳管式换热器包括蒸发器(14)和冷凝器(15)，用于实现矿井回风取热供回水、矿井采暖、井筒供回水以及洗浴供回水之间的热量交换；所述壳管式换热器内的制冷工质通过两条制冷剂管路相连，两条制冷剂管路上分别设置有压缩机(16)和膨胀阀(17)；将一次侧循环水泵(11)的输出端口与冷热一体式热泵机组(1)的蒸发器(14)相连，冷热一体式热泵机组(1)的冷凝器(15)与分水器相连用于实现供暖；将一次侧循环水泵(11)的输出端口与冷热一体式热泵机组(1)的冷凝器(15)相连，冷热一体式热泵机组(1)的蒸发器(14)与分水器相连用于实现供冷；将一次侧循环水泵(11)的输出端口与洗浴加热热泵机组(2)的蒸发器(14)相连，洗浴加热热泵机组(2)的冷凝器(15)的输出端口用于为用户提供洗浴用水。3.根据权利要求1所述的矿井回风源冷热双供热泵系统，其特征在于，所述换热装置包括回风换热器(4)和喷水装置(9)，所述回风换热器(4)安装在扩散塔(3)的顶部，所述喷水装置(9)安装在回风换热器(4)的顶部，喷水装置(9)与水源热泵机组相连；所述集水装置包括集水槽(6)、集水箱(7)和水处理设备(10)，所述集水槽(6)设置在回风换热器(4)的底部，所述集水箱(7)安装在集水槽(6)的下方，所述集水箱(7)与所述集水槽(6)连接，所述水处理设备(10)设置在集水箱(7)的出口处，所述水处理设备(10)的进口与集水箱(7)的出口相连，所述水处理设备(10)与所述一次侧循环水泵(11)相连。
4.根据权利要求3所述的矿井回风源冷热双供热泵系统，其特征在于，还包括电控设备，所述电控设备包括温度传感器(30)、压力传感器(31)、液位传感器(32)和PLC控制器；所述温度传感器(30)及压力传感器(31)均安装在分水器和集水器上，温度传感器(30)、压力传感器(31)用于监控二...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏伟，杨亮，张瑞瑛，
申请(专利权)人：中煤西安设计工程有限责任公司，
类型：发明
国别省市：