CN102606184A - 主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置 - Google Patents

Abstract

一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，属于矿井通风与热能利用技术领域。其特征是该系统由扩散塔、扩散塔出风口、多级集风器、一级集风段、二级集风段、风管、除尘净化装置、热泵机组、制冷剂管路、压缩机、冷凝器、节流阀、蒸发器、水管、水泵、电动风量调节阀和风机组成，其中多级集风器至少包含一级集风段，各集风段至少包含一个引风口；多级集风器设置在扩散塔内部，与除尘净化装置之间用风管连接，除尘净化装置的引出风管与蒸发器连接，在蒸发器的引出风管末端依次安装风量调节阀和风机。本发明的效果和益处是使矿井排风中的热能得到回收利用，且位于多级集风器上风侧的风流流型与风速大小基本保持不变，不影响主扇的静压回收。

Description

主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置

技术领域

该发明属于矿井通风、热能利用技术领域，涉及一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置。

背景技术

矿井排风的温度与湿度一年四季基本保持恒定，其中蕴藏着大量的低温热能，目前这部分热能没有被充分利用。热泵技术作为一种高效、节能、环保的制热/制冷方式，可利用这些低温热能，制取热量与冷量，以满足矿区热量的需求，从而减少燃煤锅炉的应用，达到节能减排的目的。

目前，学者们提出了很多方法和措施以利用矿井排风中的热量，有的将喷嘴安装在扩散塔内，利用喷嘴喷出的低温水与矿井回风换热，有的在扩散塔顶设置喷淋管提取热量，这些换热设备设置在扩散塔内，会增加扩散塔排风阻力，影响主扇的静压回收，改变原有主扇风量，给矿井通风带来不利影响。例如：范振忠等设计了一种矿井回风热能提取装置(专利号：ZL212721243354.X)，该装置的低温水由喷嘴喷出与高温回风进行热湿交换，水温升高后，通过热泵机组提取其热量，热泵机组的取热热源为矿井回风。热泵机组制取的热量用于矿区的喷淋管建筑空调、采暖、洗浴以及矿井进风预热等。王玉环等设计了一种矿井回风综合处理扩散塔(授权公告号：CN211871653U)，在扩散塔塔体顶端设置矿井回风换热器，矿井回风换热器内设置有多个喷雾装置，在外部设有集水池为喷淋管供水，在扩散塔内下部设置有汇水池，汇水池和集水池相连，构成循环回路为热泵机组提供热量。因此，为了回收扩散塔排风中的余热，同时不影响主扇扩散塔的排风，不改变扩散塔原有风量，本发明提出利用一种新型多级集风器汇集扩散塔内的热风流，为热泵机组提供低温热源，进而为风机盘管、洗浴热水、矿井进风预热以及其它供热设备提供热量。利用该新型多级集风器有效地收集扩散塔排出的热风流，且不改变此风流在扩散塔内原有的流态，不会影响主扇的静压回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种集矿井排风与热泵技术于一体的新型主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，解决矿井排风中低位热能的流失问题，同时不改变主扇扩散塔内原有的热风流流态。

本发明的技术方案是：本发明由扩散塔1、扩散塔出风口2、多级集风器3、一级集风段7、二级集风段10、风管11、除尘净化装置12、热泵机组13、制冷剂管路14、压缩机15、冷凝器16、节流阀17、蒸发器18、水管19、水泵20、电动风量调节阀21和风机22组成，其中一级集风段7包含有一级集风段第一引风口4、一级集风段第二引风口5和一级集风段第三引风口6，二级集风段10包含有二级集风段第一引风口8和二级集风段第二引风口9。其特征在于：将多级集风器3设置在扩散塔内部，与除尘净化装置12之间用风管11连接，除尘净化装置12的引出风管插入蒸发器18中，在蒸发器的引出风管末端安装风量调节阀21和风机22；热泵机组13中的压缩机15、冷凝器16、节流阀17和蒸发器18通过制冷剂管路14连接成循环环路。来自主扇的风流23在经扩散塔出风口2排出前，利用多级集风器3汇集风流，接着通过风管11输送到除尘净化设备12中，净化后的风流流经蒸发器18后被排风机22排到大气环境中。在蒸发器18中，矿井排风与制冷剂换热，加热制冷剂，为热泵机组13提供热量；在冷凝器16中热泵机组与水循环回路换热，加热循环水，为风机盘管、洗浴用热、矿井进风预热以及其他供热设备提供热量。

本发明扩散塔1内安装至少一个多级集风器3，各多级集风器3分别设立引风管或集中共用单根引风管，引风管数目由热泵机组14的数量确定，为至少一台热泵机组供热。

本发明扩散塔1内安装的多级集风器3至少由一级集风段组成，各级集风段之间采用串联方式以刚性或柔性风管相连接，间距可调。

本发明多级集风器3的各级集风段至少包括一个引风口，各引风口采用并联的方式连接，按需分配集风器引风动力，并根据引风口周边流场情况设计引风口阻力，以确保各引风口进气量和风流速度与其周边流场相匹配。

本发明的效果和益处是：本发明将矿井排风和热泵技术有机地结合在一起，利用新型多级集风器汇集矿井回风流，输送热气流到热泵机组的蒸发器端，为热泵机组提供热量，实现了矿井余热的利用。这种设计使得位于多级集风器上风侧的风流流型与风速大小基本保持不变，不影响主扇的静压回收。

附图说明

图1是主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置示意图。

图2是主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置A-A剖面图。

图中：1扩散塔；2扩散塔出风口；3多级集风器；4一级集风段第一引风口；5一级集风段第二引风口；6一级集风段第三引风口；7一级集风段；8二级集风段第一引风口；9二级集风段第二引风口；10二级集风段；11风管；12除尘净化装置；13热泵机组；14制冷剂管路；15压缩机；16冷凝器；17节流阀；18蒸发器；19水管；20水泵；21电动风量调节阀；22风机；23来自主扇的风流。

具体实施方式

以下结合技术方案和附图详细叙述本发明的具体实施方式。

如图1所示为本发明的“主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置”示意图。在启动热泵机组13前，开启风机22，多级集风器3的一级集风段第一引风口4、一级集风段第二引风口5、一级集风段第三引风口6，二级集风段第一引风口8和二级集风段第二引风口9同时汇集矿井排风，利用电动风量调节阀21调节多级集风器3的引风量，汇集后的热风流通过风道11输送到除尘净化设备12中，净化后的风流进入蒸发器18，后经风管末端的风机22排到大气环境中。其中一级集风段7具有3个引风口，分别是一级集风段第一引风口4、一级集风段第二引风口5和一级集风段第三引风口6，分别与C1，C2，C3风管相连接，这里的三段风管同心套接，中间采用贯穿全管的夹板固定。二级集风段10具有2个引风口，分别是二级集风段第一引风口8和二级集风段第二引风口9，同样，C5，C6风管同心套接。风机22开启后，五个引风口同时开始工作，由一级集风段第一引风口4引入的风流经C1段风管向后输送，同时一级集风段第二引风口5吸入的风流经C2段风管向后输送，由一级集风段第一引风口4和一级集风段第二引风口5吸入的风流在C3段风管处与一级集风段第三引风口6吸入的风流汇合，汇合后的风流经过C4段风管向后输送，二级集风段第一引风口8吸入的风流经C5段风管向后输送，二级集风段第二引风口9吸入的风流经C6段风管向后输送，一级集风段7和二级集风段10引入的风流在风管11中混合。各级集风段之间以及各集风段中各引风口之间用刚性或柔性风管相连接，连接距离可调，通过调节引风口的直径以及引风口之间的距离实现各引风口的独立进风。其中，各级引风口的喇叭口尺寸与各段风管尺寸，均需经过计算与模拟后选取，以满足不同的扩散塔需求。开启热泵机组13时，热风流在蒸发器18中加热制冷剂，放出热量；制冷剂在冷凝器16中加热循环水，加热的循环水给风机盘管、生活洗浴用水、矿井通风预热以及其他供热设备等提供热量。关闭热泵机组8后，关闭风机，多级集风器3停止引风。

如图2所示，扩散塔内安装至少一个多级集风器3，相应地各多级集风器3分别设立引风管或集中共用单根引风管，汇集后的热风流通过风管11输送到蒸发器18中，给至少一台热泵机组13提供热量。

Claims (4)

1.一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，由扩散塔(1)、扩散塔出风口(2)、多级集风器(3)、一级集风段(7)、二级集风段(10)、风管(11)、除尘净化装置(12)、热泵机组(13)、制冷剂管路(14)、压缩机(15)、冷凝器(16)、节流阀(17)、蒸发器(18)、水管(19)、水泵(20)、电动风量调节阀(21)和风机(22)组成，一级集风段(7)包括一级集风段第一引风口(4)、一级集风段第二引风口(5)和一级集风段第三引风口(6)，二级集风段(10)包括二级集风段第一引风口(8)和二级集风段第二引风口(9)；其特征在于：多级集风器(3)设置在扩散塔内，与除尘净化装置(12)之间用风管(11)连接，除尘净化装置(12)的引出风管蒸发器(18)相连接，在蒸发器的引出风管末端安装风量调节阀(21)和风机(22)；热泵机组(13)中的压缩机(15)、冷凝器(16)、节流阀(17)和蒸发器(18)通过制冷剂管路(14)依次连接，构成循环回路。

2.根据权利要求1所述的一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，其特征在于：在扩散塔(1)内安装至少一个多级集风器(3)，各多级集风器(3)分别设立引风管或集中共用单根引风管。

3.根据权利要求2所述的一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，其特征在于：所述的多级集风器(3)至少由一级集风段组成，各级集风段之间采用串联方式以刚性或柔性风管相连接，间距可调。

4.根据权利要求3所述的一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，其特征在于：多级集风器(3)的各级集风段至少包含一个引风口，各引风口采用并联的方式连接。

Images