一种热交换和热回收系统技术方案

本申请实施例提供了一种热交换和热回收系统，包括：高地蓄水组件，所述高地蓄水组件包括蓄水箱；隧道换热组件，所述隧道换热组件包括上分水器、下分水器、上集水器、下集水器、多个逆流换热管和多个顺流换热管；逆流换热管用于从下至上对隧道衬砌内部环境进行换热；每个所述顺流换热管的进水端与所述上分水器连通、出水端与所述下集水器连接，以从上至下对所述隧道衬砌内部环境进行换热；多个所述逆流换热管和多个所述顺流换热管沿着所述隧道衬砌的长度方向交叉设置。本申请旨在解决相关技术中的地下工程中的地下热害防治方法存在的防治效率低下的问题。效率低下的问题。效率低下的问题。

A heat exchange and heat recovery system

【技术实现步骤摘要】
一种热交换和热回收系统


[0001]本申请实施例涉及热害防治的
，具体而言，涉及一种热交换和热回收系统。

技术介绍

[0002]随着水电建设、隧道工程、矿物开采等地下工程的施工深度不断增大，高地温已成为大埋深地下工程中最常见的地质灾害问题之一。造成地下热害的主要原因包括：地热、机电设备产热、矿物氧化及爆破施工放热等众多因素，其中地热是最大的影响因素。由于地温随着深度加深逐渐升高，因此，地下工程埋深越深，环境温度越高，带来的热害问题也更严重。我国规定地下作业所处环境温度不得超过26℃，因为高温环境会导致劳动效率降低，使地下作业人员健康受损，甚至引起中暑休克。以26℃为标准，温度每上升1℃，劳动效率就会降低6~8%，当工作环境温度超过30℃后，劳动效率会显著下降。此外，极端高温环境还可能引起施工建筑以及仪器设备过热，增加施工风险和事故频率。
[0003]传统地下高温热害防治主要有空调通风冷却和冷水喷洒冷却两种方法，前者通过强制通风带出地下工程工作面的热量，后者利用制冷设备给冷却水降温，然后通过喷洒冷却水降低工作面温度；这两种传统治理地下热害防治方法均是将地下热害带出，并释放到环境中，然而这两种传统治理地下热害防治方法对地热吸收分布不均匀，存在防治效率低下的问题。

技术实现思路

[0004]本申请实施例提供一种热交换和热回收系统，旨在解决地下工程中的地下热害防治方法存在的防治效率低下的问题。
[0005]本申请实施例提供一种热交换和热回收系统，所述系统包括：高地蓄水组件，所述高地蓄水组件包括蓄水箱；隧道换热组件，所述隧道换热组件包括上分水器、下分水器、上集水器、下集水器、多个逆流换热管和多个顺流换热管；所述上分水器与所述下分水器均与所述蓄水箱的出水口连通，以使所述蓄水箱中的冷却流体进入所述上分水器和所述下分水器；其中，每个所述逆流换热管的进水端与所述下分水器连通、出水端与所述上集水器连接，以从下至上对隧道衬砌内部环境进行换热；每个所述顺流换热管的进水端与所述上分水器连通、出水端与所述下集水器连接，以从上至下对所述隧道衬砌内部环境进行换热；所述上集水器和所述下集水器中流通的流体经出流总管向所述隧道衬砌外排出；其中，多个所述逆流换热管和多个所述顺流换热管沿着所述隧道衬砌的长度方向交叉设置。
[0006]可选地，还包括：入流总管，所述入流总管与所述上分水器连通；
第一连接管，所述第一连接管的一端与所述上分水器连通，另一端与所述下分水器连通；第二连接管，所述第二连接管的一端与所述上集水器连通，另一端与所述下集水器连通；其中，所述出流总管与所述上集水器的出水端连通。
[0007]可选地，所述多个逆流换热管和所述多个顺流换热管均为弧形管。
[0008]可选地，在所述入流总管与所述上分水器连通的管路上设置有第一截止阀；在所述出流总管与所述上集水器的出水端连通的管路上设置有第二截止阀。
[0009]可选地，所述系统还包括：换热器，所述换热器与所述出流总管的出水端连通；在所述换热器内部自靠近所述出流总管的出水端自远离所述出流总管的出水端的方向，依次设置有相互隔离的多个用热腔；循环工质流通管，所述循环工质流通管的一端与所述出流总管的出水端连通，另一端贯穿所述多个用热腔；在每个所述用热腔中均设置有出水口和进水口，其中，由所述用热腔的进水口流入的换热流体流向所述用热腔的出水口，并与所述循环工质流通管进行热交换，以利用所述循环工质流通管中的高温流体进行热回收。
[0010]可选地，包括多个所述循环工质流通管，多个所述循环工质流通管间隔设置在所述换热器内部；多个折流板，所述多个折流板在各自所处的用热腔中间隔排列设置，且多个所述折流板排列形成供所述换热流体流通的蛇形通道，以使所述换热流体沿所述蛇形通道从所述用热腔的进水口流向出水口。
[0011]可选地，所述多个用热腔包括自靠近所述出流总管的出水端至远离所述出流总管的出水端的方向，依次设置的高温发电腔、中温用热腔和低温用热腔；所述高温发电腔外设有高温发电组件，所述高温发电组件与所述高温发电腔的进水口和出水口均连通，以利用所述循环工质流通管内的循环工质的热量进行发电；所述中温用热腔外设有中温用热组件，所述中温用热组件与所述中温用热腔的进水口和出水口均连通，以直接利用所述循环工质流通管内的循环工质的热量；所述低温用热腔外设有低温用热组件，所述低温用热组件与所述低温用热腔的进水口和出水口均连通，以利用所述循环工质流通管内的循环工质的热量。
[0012]可选地，还包括：分别位于所述换热器两端的工质流入腔和工质流出腔，所述工质流入腔与所述出流总管的出水端连通；所述多个用热腔设置在所述工质流入腔和所述工质流出腔之间的腔体中；所述循环工质流通管的一端与所述工质流入腔连通，另一端贯穿所述多个用热腔后与所述工质流出腔连通。
[0013]可选地，还包括：辅助循环组件，所述辅助循环组件包括循环泵，所述循环泵与所述蓄水箱的出水管连接；
蓄电池，所述蓄电池与所述高温发电组件的输出端连接，以通过所述高温发电组件对所述蓄电池充电；其中，所述循环泵与所述蓄电池的输出端连接，以使所述蓄电池为所述循环泵提供电力输出。
[0014]采用本申请提供的一种热交换和热回收系统，有益效果为：在隧道换热组件内，通过上分水器和下分水器的配合，将从蓄水箱流至隧道换热组件内的冷却水分流至多个逆流换热管和多个顺流换热管内，逆流换热管和顺流换热管内的冷却水的流向相反，进而使进入逆流换热管和顺流换热管的冷却水以不同的流向流动在隧道衬砌内部进行吸热，最后再汇集至集水器排出，且多个逆流换热管和多个顺流换热管沿着隧道衬砌的长度方向交叉设置，通过此种顺流换热管和逆流换热管的设置，使不同流向的冷却水均匀的在隧道衬砌内部进行换热，使隧道衬砌内的温度更加均匀。
附图说明
[0015]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0016]图1是本申请一实施例提出的热交换和热回收系统的示意图；图2是本申请一实施例提出的隧道衬砌和位于隧道衬砌内的隧道换热组件的结构示意图；图3是换热器的结构示意图；附图标记：1、蓄水箱；2、上分水器；3、下分水器；4、上集水器；5、下集水器；6、逆流换热管；7、顺流换热管；8、隧道衬砌；9、入流总管；10、出流总管；11、第一连接管；12、第二连接管；13、第一截止阀；14、第二截止阀；15、换热器；16、循环工质流通管；17、折流板；18、高温发电腔；19、中温用热腔；20、低温用热腔；21、工质流入腔；22、工质流出腔；23、循环泵；24、蓄电池；25、电机；26、排气阀；27、高温发电组件；28、中温用热组件；29、低温用热组件；30、隧道换热组件。
具体实施方式
[0017]下面将结合本申请实施例中的附图，对本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种热交换和热回收系统，其特征在于，所述系统包括：高地蓄水组件，所述高地蓄水组件包括蓄水箱(1)；隧道换热组件(30)，所述隧道换热组件(30)包括上分水器(2)、下分水器(3)、上集水器(4)、下集水器(5)、多个逆流换热管(6)和多个顺流换热管(7)；所述上分水器(2)与所述下分水器(3)均与所述蓄水箱(1)的出水口连通，以使所述蓄水箱(1)中的冷却流体进入所述上分水器(2)和所述下分水器(3)；其中，每个所述逆流换热管(6)的进水端与所述下分水器(3)连通、出水端与所述上集水器(4)连接，以从下至上对隧道衬砌(8)内部环境进行换热；每个所述顺流换热管(7)的进水端与所述上分水器(2)连通、出水端与所述下集水器(5)连接，以从上至下对所述隧道衬砌(8)内部环境进行换热；所述上集水器(4)和所述下集水器(5)中流通的流体经出流总管(10)向所述隧道衬砌(8)外排出；其中，多个所述逆流换热管(6)和多个所述顺流换热管(7)沿着所述隧道衬砌(8)的长度方向交叉设置。2.根据权利要求1所述的一种热交换和热回收系统，其特征在于，还包括：入流总管(9)，所述入流总管(9)与所述上分水器(2)连通；第一连接管(11)，所述第一连接管(11)的一端与所述上分水器(2)连通，另一端与所述下分水器(3)连通；第二连接管(12)，所述第二连接管(12)的一端与所述上集水器(4)连通，另一端与所述下集水器(5)连通；其中，所述出流总管(10)与所述上集水器(4)的出水端连通。3.根据权利要求1所述的一种热交换和热回收系统，其特征在于，所述多个逆流换热管(6)和所述多个顺流换热管(7)均为弧形管。4.根据权利要求1所述的一种热交换和热回收系统，其特征在于，在所述入流总管(9)与所述上分水器(2)连通的管路上设置有第一截止阀(13)；在所述出流总管(10)与所述上集水器(4)的出水端连通的管路上设置有第二截止阀(14)。5.根据权利要求1所述的一种热交换和热回收系统，其特征在于，所述系统还包括：换热器(15)，所述换热器(15)与所述出流总管(10)的出水端连通；在所述换热器(15)内部自靠近所述出流总管(10)的出水端自远离所述出流总管(10)的出水端的方向，依次设置有相互隔离的多个用热腔；循环工质流通管(16)，所述循环工质流通管(16)的一端与所述出流总管(10)的出水端连通，另一端贯穿所述多个用热腔；在每个所述用热腔中均设置有出水口和进水口，其中，由所述用热腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢和平，皋天一，孙立成，龙西亭，王俊，李存宝，夏恩通，可汗，莫政宇，杜敏，华强，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：