CN103557634A - 用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组 - Google Patents
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Abstract
本发明公开用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组：包括水环真空泵1、减速机2、换热器3、保温水箱4、热泵5、循环水调节池6、生活水进水口7、保温水箱生活水升温出口8、日常生活水出水口9、循环水泵10；本发明利用换热器将水环真空泵和减速机的系统循环水的能量传递给热泵，然后通过热泵再将换热器传递过来的低温热量转换为高温热能，保温水箱中生活水作为高温热能载体，其温度可达到60℃增加了使用场合。利用热泵在制冷的同时制热不耗能，免费制取生活用的热水。系统循环水经过两次热量传递后温度低于常温，低于常温的系统循环水进入水环真空泵参与运行，系统循环水温度越低，水环真空泵的压缩比越高，其效率就越高。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤矿利用水环真空泵抽放瓦斯的同时免费制取生活热水来提高水环真空泵效率的装置。
背景技术
目前，公知的煤矿抽放瓦斯用的水环真空泵是煤矿耗能较大的动力设备，但是，水环真空泵的输入功率除了45％-65％用于抽放瓦斯的势能外，其余部分的能量以废热的形式被排放到空气中，而煤矿为解决生活用的热水，又采用煤锅炉等其他耗能方式制取生活用的热水。水环真空泵运行时产生的气体压缩热、冷凝热、冷却热等热量会使水环真空泵产生汽蚀，不但会造成水环真空泵效率下降，还会造成水环真空泵叶轮的叶片根部出现疲劳裂纹，甚至掉片现象，严重影响水环真空泵设备安全。
煤矿用户为解决此问题，在水环真空泵系统循环水出水端加装冷却塔降低系统循环水温度，最佳工况下只能达到常温；采用破空降低水环真空泵的真空度防止汽蚀，真空度降低，煤矿井下瓦斯随之突出。
热泵技术是近年来在全世界备受关注的新能源技术。热泵是一种以消耗一部分低品位能源为补偿，使热能从低温热源向高温热源传递的装置。热泵能够将自身所需能量的3到4倍的热能从低温物体转移到高温物体。且热泵在制冷的同时制热不耗能。但是热泵对热源水的温度要求不能大于32℃。
发明内容
为解决煤矿水环真空泵机组和热泵现有技术存在的上述问题，本发明用换热器和热泵代替水环真空泵机组系统循环水中的冷却塔。这样，不但解决了煤矿工人生活热水的难题，而且水环真空泵的系统循环水温度越低(能低于常温)，其压缩比越高，效率越高。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，包括水环真空泵1、减速机2、换热器3、保温水箱4、热泵5、循环水调节池6、生活水进水口7、保温水箱生活水升温出口8、日常生活水出水口9、循环水泵10；生活水由生活水进水口7注入换热器3，所述换热器3各有两个入口和两个出口：换热器3左侧上为系统循环水入口，且与水环真空泵1和减速机2的系统循环水出口用水管连接；其对应的换热器3左侧下出口是系统循环水经换热器3降温后出水口。用水管与热泵5左侧的系统循环水入口连接。换热器3右侧上为生活水入口，对应的换热器3右侧下出口是经换热器3升温后的生活水出水口。用水管与保温水箱4连接后，经换热器3升温后的生活水注入保温水箱4。所述的热泵5同样各有两个入口和两个出口：热泵5左侧上是经换热器3降温后的系统循环水的进水口。其对应的是热泵5左侧下经降温后低于常温的系统循环水出水口，用水管与循环水调节池6连接后注入循环水调节池6。热泵5右侧下部的进水口，用水管经循环水泵10与保温水箱生活水升温出口8连接，其对应的是热泵5右侧上部经升温后的生活水出口并与保温水箱4用水管连接，升温后的生活水再次注入保温水箱4。循环水调节池6用水管经循环水泵10与水环真空泵1和减速机2的系统循环水入口连接。系统循环水由此形成一套闭式水循环系统。生活水经换热器3和热泵5二次升温后由日常生活水出水口9注入用水处。
本发明的工作过程包括两个水循环。
1.生活水循环：生活水进水口7-换热器3-保温水箱4-循环水泵10-热泵5-保温水箱4
2.水环真空泵机组系统循环水循环：循环水调节池6-循环水泵10-水环真空泵1；减速机2-换热器3-热泵5-循环水调节池6.
在生活水循环中，生活水进入换热器3将系统循环水中的部分热量传递至生活水中；系统循环水经过换热器3后其温度大约降低8℃至10℃左右，其温度小于32℃达到热泵运行的最佳工况；系统循环水经过换热器3将系统循环水中的热量传递给从生活水进水口7进入的生活水后，生活水的温度由常温20℃升至28℃以上。这样热泵可以将保温水箱4的水从28℃加热到60℃，而不必从常温20℃加热到60℃。系统循环水依次经过换热器3和热泵5，对系统循环水的能量进行梯级利用，系统循环水的温度得到最大限度的降低，同时对经过换热器3进入保温水箱4的常温水进行预热，提高待加生活水的温度，减少加热过程的能量消耗。
在水环真空泵机组系统循环水循环中，系统循环水经过换热器3和热泵5两次热量传递后，其温度低于常温，低于常温的系统循环水进入水环真空泵参与运行。系统循环水温度越低，水环真空泵的压缩比越高，水环真空泵1的效率越高。
与现有技术相比较，本发明的优点：
1.现用冷却塔为系统循环水降温，不但消耗很多电，产生很多废热，污染环境，而且只能达到常温；本发明利用换热器和热泵，只用极少的电能驱动就能把系统循环水的温度降低到低于常温，减少了废热的排放。
2.系统循环水用冷却塔降温只能达到常温，而用换热器和热泵能降到比常温还低，系统循环水温度越低，水环真空泵1运行的压缩比越高。随之效率越高。
3.低于常温的系统循环水的冷却水进入水环真空泵1以后，能防止汽蚀的发生，保证运行稳定性。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组：包括水环真空泵1、减速机2、换热器3、保温水箱4、热泵5、循环水调节池6、生活水进水口7、保温水箱生活水升温出口8、日常生活水出水口9、循环水泵10；生活水由生活水进水口7注入换热器3，所述换热器3各有两个入口和两个出口：换热器3左侧上为系统循环水入口，且与水环真空泵1和减速机2的系统循环水出口用水管连接；其对应的换热器3左侧下出口是系统循环水经换热器3降温后出水口。用水管与热泵5左侧的系统循环水入口连接。换热器3右侧上为生活水入口，对应的换热器3右侧下出口是经换热器3升温后的生活水出水口。用水管与保温水箱4连接后，经换热器3升温后的生活水注入保温水箱4。所述的热泵5同样各有两个入口和两个出口：热泵5左侧上是经换热器3降温后的系统循环水的进水口。其对应的是热泵5左侧下经降温后低于常温的系统循环水出水口，用水管与循环水调节池6相连后注入循环水调节池6。热泵5右侧下部的热泵5进水口，用水管经循环水泵10与保温水箱生活水升温出口8连接，其对应的是热泵5右侧上部经升温后的生活水出口并与保温水箱4用水管连接，升温后的生活水再次注入保温水箱4。循环水调节池6用水管经循环水泵10与水环真空泵1和减速机2的系统循环水入口连接。系统循环水由此形成-套闭式水循环系统。生活水经换热器3和热泵5二次升温后由日常生活水出水口9注入用水处。
本发明的工作过程包括两个水循环。
1.生活水循环：生活水进水口7-换热器3-保温水箱4-循环水泵10-热泵5-保温水箱4
2.水环真空泵机组系统循环水循环：循环水调节池6-循环水泵10-水环真空泵1；减速机2-换热器3-热泵5-循环水调节池6.
在生活水循环中，生活水进入换热器3将系统循环水中的部分热量传递至生活水中；系统循环水经过换热器3后其温度大约降低8℃至10℃左右，其温度小于32℃达到热泵运行的最佳工况；系统循环水经过换热器3将系统循环水中的热量传递给从生活水进水口7进入的生活水后，生活水的温度由常温20℃升至28℃以上。这样热泵可以将保温水箱4的水从28℃加热到60℃，而不必从常温20℃加热到60℃。系统循环水依次经过换热器3和热泵5，对系统循环水的能量进行利用，系统循环水的温度得到最大限度的降低，同时对经过换热器3进入保温水箱4的常温水进行预热，提高待加生活水的温度，减少加热过程的能量消耗。
在水环真空泵机组系统循环水循环中，系统循环水经过换热器3和热泵5两次热量传递后，其温度低于常温，低于常温的系统循环水进入水环真空泵参与运行。系统循环水温度越低，水环真空泵的压缩比越高，水环真空泵1的效率越高。
本发明的特点：
1.提高了水环真空泵效率。
2.在不增加电能使用的同时，利用热泵在制冷的同时制热不耗能，免费制取生活用的热水。
3.系统循环水经过换热器3后其温度大约降低8℃至10℃左右，其温度小于32℃达到热泵运行的最佳工况。
4.把水环真空泵一机多用(抽瓦斯同时制取生活热水)不但免费制取生活热水，而且，还能提高水环真空泵的效率。
Claims (7)
1.用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，包括水环真空泵1、减速机2、换热器3、保温水箱4、热泵5、循环水调节池6、生活水进水口7、保温水箱生活水升温出口8、日常生活水出水口9、循环水泵10；生活水由生活水进水口7注入换热器3，所述换热器3各有两个入口和两个出口：换热器3左侧上为系统循环水入口，且与水环真空泵1和减速机2的系统循环水出口用水管连接；其对应的换热器3左侧下出口是系统循环水经换热器3降温后出水口。用水管与热泵5左侧上的系统循环水入口连接。换热器3右侧上为生活水入口，对应的换热器3右侧下出口是经换热器3升温后的生活水出水口。用水管与保温水箱4连接后，经换热器3升温后的生活水注入保温水箱4。所述的热泵5同样各有两个入口和两个出口：热泵5左侧上是经换热器3降温后的系统循环水的进水口。其对应的是热泵5左侧下经降温后低于常温的系统循环水出水口，用水管与循环水调节池6连接后注入循环水调节池6。热泵5右侧下部的热泵5进水口，用水管经循环水泵10与保温水箱生活水升温出口8连接，其对应的是热泵5右侧上部经升温后的生活水出口并与保温水箱4用水管连接，升温后的生活水再次注入保温水箱4。循环水调节池6用水管经循环水泵10与水环真空泵1和减速机2的系统循环水入口连接。系统循环水由此形成一套闭式水循环系统。生活水经换热器3和热泵5二次升温后由日常生活水出水口9注入用水处。
2.根据权利要求1所述的用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，其特征在于，所述用换热器和热泵降低水环真空泵(含减速机)系统循环水温度来提高水环真空泵效率。
3.根据权利要求1所述的用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，其特征在于，用和热泵为水环真空泵(含减速机)的循环水降温并同时转移出热量，制取生活热水。
4.根据权利要求1所述的用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，其特征在于，所述用换热器为水环真空泵机组系统循环水降温达到热泵运行的最佳工况。
5.根据权利要求1所述的用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，其特征在于，所述用换热器和热泵代替冷却塔。
6.根据权利要求1所述的用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，其特征在于，所述把换热器和热泵配套在水环真空泵上组成机组。
7.根据权利要求1所述的用换热器和热泵提高水环真空泵效率的机组，其特征在于，所述本发明的工作过程包括两个水循环。
(1)生活水循环：生活水进水管-换热器-保温水箱-循环水泵-热泵-保温水箱
(2)水环真空泵机组系统循环水循环：循环水调节池-循环水泵-水环真空泵；减速机-换热器-热泵-循环水调节池。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN114838525A (zh) * | 2022-03-23 | 2022-08-02 | 北京圆之翰工程技术有限公司 | 基于煤矿瓦斯抽采设备取热再利用的方法及系统 |
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2013
- 2013-10-30 CN CN201310521032.1A patent/CN103557634A/zh active Pending
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| CN114838525B (zh) * | 2022-03-23 | 2023-11-24 | 北京圆之翰工程技术有限公司 | 基于煤矿瓦斯抽采设备取热再利用的方法及系统 |
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