CN102606185A - 主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置 - Google Patents

Abstract

一种主扇扩散塔排风口集风罩引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、集风罩引风口、集风罩、可调角度弯头、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。在扩散塔出风口正上方安装集风罩，集风罩引风口与扩散塔排风口之间留有大气自由出入口，风管依次连接集风罩、除尘净化装置和蒸发器，在蒸发器的引出风管末端安装风量调节阀和风机，其中，在风管C-D段安装可调角度弯头。本发明的效果和益处是使矿井排风中的热量得到回收利用，而不影响主扇的静压回收和灾变时期的矿井反风。

Description

主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置

技术领域

本发明属于矿井通风与热能利用技术领域，涉及一种主扇扩散塔排风口集风罩引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维持恒定，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、环保的供热/供冷方式，可利用矿井排风中蕴藏的低温热能，制取热量/冷量，以满足矿井井筒保温、矿区空调、采暖以及生活用热的需求。

目前，国内外学者提出了有关矿井排风中的热量回收装置，有的在主扇扩散塔出风口设置回风换热器提取热量，有的在风道出口或旁路通道里设置换热器或喷淋设备提取热量，这些换热装置产生的阻力将消耗主扇的部分负压，因此将会影响主扇的静压回收，也给矿井反风带来不利影响。例如，王建学等设计了一种矿井回风源热泵系统(授权公告号：CN201852361U)，该系统由扩散塔和热泵机组组成，在扩散塔出风口设置回风换热器，在回风换热器内设有若干喷淋管，水循环回路中的水经喷淋后被回风流加热，为水源热泵机组提供热量。朱晓彦设计了一种矿井回风热回收利用装置(专利号：ZL200620078177.4)，在风道出口或旁路通道里设有热交换器，用以提取回风流中的热量，供给热泵机组蒸发器，该换热器阻力需由主扇负担。因此，为了充分回收矿井排风中的热量，同时不影响主扇的静压回收和矿井反风的可靠性，本发明设计了一种主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置，利用安装在扩散塔出风口的集风罩汇集扩散塔排出的热风流，并以此为热泵系统提供低位热能，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。

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排风口集风罩引风及其热能利用装置，解决矿井排风中低位热量的流失问题，同时维持主扇静压的正常回收。

本发明的技术方案是：主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置由扩散塔1、扩散塔出风口2、集风罩引风口3、集风罩4、可调角度弯头5、风管6、除尘净化装置7、热泵机组8、制冷剂管道9、压缩机10、冷凝器11、节流阀12、蒸发器13、水管14、水泵15、电动风量调节阀16和风机17组成。其特征在于：在扩散塔出风口2正上方安装集风罩4，集风罩4与除尘净化装置7之间用风管6连接，除尘净化装置7的引出风管插入蒸发器13中，在蒸发器的引出风管末端安装风量调节阀16和风机17其中，在风管C-D段安装可调角度弯头5；来自主扇的风流19经过扩散塔出风口2排出后，利用集风罩4汇集风流，汇集后的风流通过风管6输送到E-F管段的除尘净化设备7中，净化后的气体流进蒸发器13中放出热量，最后被抽出式排风机17排到大气中。根据热泵机组8的制热量调节风机17的转速，控制集风罩引风口3的引风风速，控制该风速不大于扩散塔排风口的出风速度。热泵机组8中的压缩机10、冷凝器11、节流阀12和蒸发器13通过制冷剂管路9连接成循环环路；在蒸发器13中，矿井排出的热风流与制冷剂换热，加热制冷剂，为热泵机组8提供热量；在冷凝器11中热泵机组加热循环水，加热后的循环水为风机盘管、生活洗浴用水、矿井进风预热以及其它供热设备提供热量。

本发明用集风罩4汇集扩散塔1排出的热风流，扩散塔排风口2与集风罩引风口3之间留有大气自由出入口18，当扩散塔1的排风量大于集风罩4引风量时，扩散塔出风口的风流由大气自由出入口18进入大气。

本发明在扩散塔出风口2正上方安装至少一个集风罩4，分别设立引风管或集中共用单根引风管，根据设计要求可至少给一台热泵机组8提供热量。

本发明的风管A-B段采用可伸缩套管，由自控系统控制可伸长或缩短，使集风罩4垂直升高或降低；在风管C-D段上安装可调节角度弯头5，该弯头可以在水平±90°范围内变化，由自控系统控制。当热泵机组8工作时，利用自控系统将集风罩4置于扩散塔出风口2正上方，集风罩4汇集扩散塔排风。当关闭热泵机组8时，通过自控系统，将集风罩4水平移开扩散塔出风口2的正上方或将其垂直提升，不影响扩散塔的正常排气。同时在发生井下灾变时，不影响主扇反风。

本发明的效果和益处是：将主扇扩散塔排风与热泵技术相结合，利用集风罩汇集的热气流，直接作为热泵机组的低温热源，实现了矿井余热的利用。在扩散塔正上方设置集风罩，集风罩引风口与扩散塔排风口之间留有大气自由出入口，不改变扩散塔出风口的原有风速，从而不影响主扇的静压回收和灾变时期的矿井反风。

附图说明

图1是单集风罩引风的扩散塔排风热能利用装置示意图。

图2是多集风罩引风的扩散塔排风热能利用装置示意图。

图中：1扩散塔；2扩散塔出风口；3集风罩引风口；4集风罩；5可调角度弯头；6风管；7除尘净化装置；8热泵机组；9制冷剂管路；10压缩机；11冷凝器；12节流阀；13蒸发器；14水管；15水泵；16风量调节阀；17风机；18大气自由出入口；19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。

图1所示为本发明的“单集风罩引风的扩散塔排风热能利用装置”示意图。在启动热泵机组8之前，通过自控系统调节可调角度弯头5或风管A-B，将集风罩4置于扩散塔出风口2的正上方，开启风机17，来自主扇的风流19经过扩散塔出风口2流出，后经集风罩引风口3引入到集风罩4中，用风量调节阀21调节引风风量，以确保集风罩引风口3的平均流入风速不大于扩散塔出风口2的平均排出风速。集风罩4汇集的风流经过风管6输送到除尘净化设备7，净化后的热风流在蒸发器13中放出热量，最后经风管末端的风机17排到大气环境中。其中，在扩散塔出风口2与集风罩引风口3之间留有大气自由出入口18，当扩散塔1的排风量大于集风罩4引风量时，多余的风量从大气自由出入口18流出，大气自由出入口18的高度由扩散塔排风量和热泵机组的性能通过计算确定。开启热泵机组8时，制冷剂在热泵机组8的蒸发器13中得到热量，在冷凝器11放出热量加热循环水，加热后的循环水给风机盘管、生活洗浴用水、矿井进风预热以及其他供热设备等提供热量。关闭热泵机组8后，通过自控系统，将集风罩4水平移开扩散塔出风口2的正上方或向上垂直提升，扩散塔1正常排风。在矿井灾变时期，关闭热泵机组8，移开集风罩4不影响主扇反风。

如图2所示，该装置在扩散塔出风口2正上方安装至少一个集风罩4，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6输送到蒸发器13中，给至少一台热泵机组8提供热量。

Claims (4)

1.一种主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置，由扩散塔(1)、扩散塔出风口(2)、集风罩引风口(3)、集风罩(4)、可调角度弯头(5)、风管(6)、除尘净化装置(7)、热泵机组(8)、制冷剂管路(9)、压缩机(10)、冷凝器(11)、节流阀(12)、蒸发器(13)、水管(14)、水泵(15)、电动风量调节阀(16)和风机(17)组成，其特征在于：将集风罩(4)安装在扩散塔出风口(2)正上方，与除尘净化装置(7)之间用风管(6)连接，除尘净化装置(7)的引出风管与蒸发器(13)相连接，在蒸发器(13)引出风管的末端安装风量调节阀(16)和风机(17)，其中，在风管C-D段安装可调角度弯头(5)；热泵机组(8)中的压缩机(10)、冷凝器(11)、节流阀(12)和蒸发器(13)通过制冷剂管路(9)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排风口集风罩引风及其热能利用装置，其特征在于：在扩散塔出风口(2)正上方安装有集风罩(4)，集风罩引风口(3)与扩散塔出风口(2)之间留有连通大气自由出入口(18)，其高度由扩散塔(1)排风量和热泵机组(8)的性能确定。

3.根据权利要求2所述的一种主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置，其特征在于：在扩散塔出风口(2)正上方安装至少一个集风罩(4)，分别设立引风管或集中共用单根引风管。

4.根据权利要求3所述的一种主扇扩散塔排风口集风罩引风及其热能利用装置，其特征在于：集风罩(4)通过自控系统左右移动或垂直移动。

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