CN105003289B - 一种矿井回风换热用扩散塔 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：它包括依次连接的圆管段、连接段、弯管段，以及若干导流板；圆管段可以为直线型或渐扩型，弯管段为内直线外弧线的直角型弯管，弯管段的顶部出风口处可外接矿井回风热交换装置，弯管段内部均匀设置若干所述导流板，导流板与弯管段内部两侧壁连接，导流板由水平导流段和弧形导流段组成，弯管段进风口处自垂直位置起设置等间距、长度依次增大的水平导流段，在连接段的内弧线与弯管段的外弧线之间的弧形段范围内设置与水平导流段对应连接的弧形导流段。本发明出口处气流的均匀性好，流速稳定，为矿井回风换热提供了充分、良好的换热条件。
Description
技术领域
本发明涉及一种改造的扩散塔结构，特别是关于一种矿井回风热/冷能提取用扩散塔。
背景技术
矿井通风是矿井生产中最基本的环节，当地面风流送入进风井筒，供给新鲜空气的同时也吸收来自围岩、机械设备、人员等方面的散热，因此，矿井回风风量大、温度较高，矿井回风中低温热能资源丰富，回收利用矿井回风中的热能或冷能可以用于满足煤矿建筑冬季采暖、夏季制冷，井筒防冻及洗浴热水需求，是煤矿替代燃煤锅炉，实现节能减排的技术手段之一。
矿井主扇出风口风速较高，扩散塔作为矿井主扇的附属装置，作用在于回收动压、减少主扇装置出口动压损失从而提高矿井主扇的通风能力。矿井回风热能回收利用系统中，扩散塔的结构是影响矿井回风热能或冷能回收利用的关键因素之一，一般将回风换热器架设在扩散塔顶部以实现矿井回风中热能或冷能的提取。特别是对于喷淋式矿井回风热能提取，矿井回风经过扩散塔排出流入喷淋式回风换热器，扩散塔起到降低、均匀矿井回风过流速度和提供回风-水热湿交换空间的作用。而目前常用的倾斜扩散塔和流线型扩散塔，倾斜性扩散塔出风口内转角区域会出现大的涡流区，流线型扩散塔涡流现象减小，但其上方喷淋式回风换热器喷射的水滴覆盖面减小，影响回风-水热湿交换效果。
因此，需要研究一种矿井回风换热用扩散塔，降低均匀回风流过流速度，增加换热空间，从而提高矿井回风换热效果。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于有效回收矿井回风中热能或冷能的扩散塔。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：
一种矿井回风换热用扩散塔，它包括依次连接的圆管段、连接段、弯管段，以及若干导流板；圆管段可以为直线型或渐扩型，所连接段的两端分别连接圆管段的圆形出风口和弯管段的矩形进风口；弯管段为内直线外弧线的直角型弯管，连接段的内弧线和弯管段的外弧线为90度弧形钢板，弯管段进风口流通截面小于其出风口流通截面，弯管段的顶部出风口处能够外接矿井回风热交换装置，弯管段内部均匀设置若干导流板，导流板与弯管段内部两侧壁连接，导流板由水平导流段和弧形导流段组成，弯管段进风口处自垂直位置起设置等间距、长度依次增大的水平导流段，在连接段的内弧线与弯管段的外弧线之间的弧形段范围内设置与水平导流段对应连接的90度、变径弧形导流段。
优选地，上述导流板可以设置为五个、六个、七个或八个。
优选地，圆管段的长度为圆管通径的1～2倍。
优选地，弯管段出风口处连接喷淋式矿井回风热交换装置，弯管段的底部开设一汇水池，汇水池采用地埋式或半地埋式，圆管段内设置挡水板。
此外，弯管段内壁设置防水涂层。
优选地，所述圆管段的圆管通径为3500mm，弯管段出口流通截面为12000mm×6000mm，弯管段内部依次均匀设置6个导流板，弯管段进风口处垂直位置开始为6个等间距、长度依次增大的水平导流段，在连接段的内弧线与弯管段的外弧线之间的弧形段范围内设置与水平导流段对应连接的6个90度、变径弧形导流段。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明扩散塔设置圆管段、连接段和弯管段，弯管段采用内直线外弧线的直角型弯管，且弯管段出风口面积大于圆管段出风口面积，提供了充足的回风热湿交换空间，同时可以有效降低进入扩散塔内的矿井回风风速，增加回风换热时间；2、本发明扩散塔内部设置导流板，出口处气流的均匀性好，流速稳定，大大增强了回风流扩散区域，延长了回风流停留时间，为矿井回风换热提供了充分、良好的换热条件。
附图说明
图1是本发明结构示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细的描述。
如图1，包括与主扇风机01依次连接的圆管段1、连接段2和弯管段3，以及若干导流板4。
圆管段1可以为直线型或渐扩型，圆管段1的长度等于圆管通径的1～2倍。连接段2为渐扩的圆变方接头，其进风口圆形面积小于其出风口矩形面积，连接段2的两端分别连接圆管段1的圆形出风口和弯管段3的矩形进风口，连接段2内弧线21为90度弧形钢板。弯管段3为内直线外弧线的直角型弯管，弯管段3外弧线31为90度弧形钢板，弯管段3进风口流通截面小于其出风口流通截面，弯管段3的顶部出风口处可外接回风热交换装置。弯管段3内部设置若干导流板4，导流板4由水平导流段41和弧形导流段42组成，连接段2的内弧线21与弯管段4的外弧线31之间的弧形段范围内依次均匀设置90度变径弧形导流段42，弯管段3进风口自垂直位置起均匀设置与弧形导流段42对应连接的水平导流段41，水平导流段41长度由弯管段的内侧到外侧逐渐增大，导流板4与弯管段3内部两侧壁连接，导流板4的设置可均匀矿井回风风流，减小扩散塔内部转角区域的涡流现象。
当本发明顶部出风口处连接喷淋式矿井回风热交换装置时，弯管段3的底部还可开设一汇水池5，用于收集喷淋循环水，汇水池5采用地埋式或半地埋式，可以减小热能损失；圆管段1内设置挡水板6，防止喷淋水倒流。
导流板4的个数依据现场条件及扩散塔的尺寸大小可以设置为五个、六个、七个或八个。
弯管段3内壁设置防水涂层。
如图1所示为本发明的一个实施例，本发明与主扇风机连接的圆管段1圆管通径为3500mm,弯管段3出风口流通截面为12000mm×6000mm，弯管段3内部依次均匀设置六个导流板4，自弯管段3进风口处自垂直位置开始为六个等间距、长度依次增大的水平导流段41，在连接段2的内弧线21与弯管段3的外弧线31之间的弧形段范围内设置与水平导流段41对应连接的六个90度、变径弧形导流段42，可均匀分配进风口气流，减少了流体经过扩张管道，在扩张处拐角产生的涡旋及局部阻力损失。
弯管段3的底部外侧壳体还可开设一汇水池5，汇水池5采用地埋式或半地埋式，可以减小热能损失；圆管段1内设置挡水板6。
本发明的原理为：连接主扇风机01的圆管段1进风口处矿井回风风速较大，通过圆管段1和连接处2进入弯管段3，由于弯管段3进风口面积大于圆管段1出风口面积，弯管段3进风口处矿井回风风速有所降低，进入弯管段3后，随着流通截面的不断增大，加之导流板4的均流作用，矿井回风风速进一步降低，且均匀了转角处回风风流，均匀、低速的矿井回风与弯管段3出风口处设置的喷淋式矿井回风热交换装置（图中未示出）喷射的水进行换热，弯管段3底部的汇水池5收集与矿井回风换热后的喷淋水以作为热泵机组等设备的热源，从而实现了矿井回风热能的回收。
在上述实施例中，导流板4的设置将扩散塔入口气流均匀分配，至出口处时无回流现象产生，相较于无导流板设置时大风量回风高速仅流经扩散塔局部区域、停留时间过短、热湿换热面积小等状况，扩散塔出口处气流的均匀性好，流速稳定，大大增强了回风流扩散区域，延长了回风流停留时间，为矿井回风换热提供了充分、良好的换热条件。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
Claims (6)
1.一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：它包括依次连接的圆管段、连接段、弯管段，以及若干导流板；所述圆管段可以为直线型或渐扩型，所述连接段的两端分别连接所述圆管段的圆形出风口和所述弯管段的矩形进风口；所述弯管段为内直线外弧线的直角型弯管，所述连接段的内弧线和所述弯管段的外弧线为90度弧形钢板，所述弯管段进风口流通截面小于其出风口流通截面，所述弯管段的顶部出风口处能够外接矿井回风热交换装置，所述弯管段内部均匀设置若干所述导流板，所述导流板与所述弯管段内部两侧壁连接，所述导流板由水平导流段和弧形导流段组成，所述弯管段进风口处自垂直位置起设置等间距、长度依次增大的所述水平导流段，在所述连接段的内弧线与所述弯管段的外弧线之间的弧形段范围内设置与所述水平导流段对应连接的90度、变径所述弧形导流段。
2.如权利要求1所述的一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：所述导流板可以设置为5个、6个、7个或8个。
3.如权利要求1或2所述的一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：所述圆管段的长度为圆管通径的1～2倍。
4.如权利要求3所述的一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：所述弯管段出风口处连接喷淋式矿井回风热交换装置，所述弯管段的底部开设一汇水池，所述汇水池采用地埋式或半地埋式，所述圆管段内设置挡水板。
5.如权利要求4所述的一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：所述弯管段内壁设置防水涂层。
6.如权利要求5所述的一种矿井回风换热用扩散塔，其特征在于：所述圆管段的圆管通径为3500mm，所述弯管段内部依次均匀设置6个所述导流板，所述弯管段进风口处垂直位置开始为6个等间距、长度依次增大的所述水平导流段，在所述连接段的内弧线与所述弯管段的外弧线之间的弧形段范围内设置与所述水平导流段对应连接的6个所述90度、变径弧形导流段。
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