CN108678793B - 一种矿井回风余热回收系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种矿井回风余热回收系统，包括设置于排风井旁边的回风净化间，所述回风净化间内具有一容置空间，所述容置空间与所述排风井连通设置，且所述容置空间的截面大于所述排风井的截面；所述容置空间内设置有换热设备，所述换热设备通过一出风管道连通所述容置空间的内外，所述排风井排出的回风进入所述容置空间内经过沉淀除尘后，再通过所述换热设备进行换热，最后经过所述出风管道排出所述容置空间。本发明不仅可以满足节能减排的要求，而且运行费用低、系统结构简单易于使用及维护；并且清理较为简便、运行效率高。

Description

一种矿井回风余热回收系统

技术领域

本发明总体来说涉及一种矿井回风余热回收系统，具体而言，涉及一种简单有效的矿井回风余热回收系统。

背景技术

煤炭企业冬季燃煤供热造成北方地区环境污染严重，这是雾霾形成的原因之一。而煤矿属于用热大户，年产250万吨的矿井仅仅井口防冻供热一个采暖季就耗煤7000吨以上。

煤矿低温热源中，煤矿回风中蕴含大量的余热，100万吨以上的煤矿回风量大于10000m3/min，回风风速不大于8m/s。且温度一般大于15℃，每小时提供热负荷4080kW；矿井回风余热可供给矿区洗浴、井口防冻以及建筑物供暖。

目前采用的矿井回风余热回收技术以喷淋换热技术，具体可以参照申请号为201420832596.7的中国实用新型专利，该技术方案中存在耗水严重，需要经常补水，耗水的同时也造成了热损失，同时矿井回风有粉尘颗粒，经喷淋后的水具有一定的腐蚀性，会造成管道以及设备堵塞和腐蚀，在扩散塔中的汇水池中，会形成污泥，处理起来不便。该技术不能在水资源短缺的地方进行推广利用，且管理以及除污比较麻烦。

针对目前各工矿企业采用的矿井回风喷淋换热方式所造成的水资源浪费、水资源浪费的同时造成的热损失及处理汇水池污泥不便等问题，设计一种既实用又节约的新型的矿井回风余热回收方式是目前势在必行的。这既符合国家倡导的节能减排政策，又节约运行成本。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种简单有效且节省能源的矿井回风余热回收系统。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种矿井回风余热回收系统，包括设置于排风井旁边的回风净化间，所述回风净化间内具有一容置空间，所述容置空间与所述排风井连通设置，且所述容置空间的截面大于所述排风井的截面；

所述容置空间内设置有换热设备，所述换热设备通过一出风管道连通所述容置空间的内外，所述排风井排出的回风进入所述容置空间内经过沉淀除尘后，再通过所述换热设备进行换热，最后经过所述出风管道排出所述容置空间。

根据本发明的一实施方式，其中所述矿井回风余热回收系统还包括进风管及风压检测装置，所述进风管设置于所述排风井和所述回风净化间之间；所述风压检测装置设置于所述进风管上，当检测排风井一侧的风压过大时，风压检测装置以对其泄压。

根据本发明的一实施方式，其中所述风压检测装置包括在检测过滤器及泄压组件，所述检测过滤器与所述泄压组件控制连接，所述检测过滤器能控制所述泄压组件选择性开闭。

根据本发明的一实施方式，其中所述泄压组件包括一泄压口及挡风板，所述泄压口设置于所述进风管上，以连通所述进风管内外，所述挡风板能选择性开闭所述泄压口。

根据本发明的一实施方式，其中所述进风管的直径与所述排风井的直径相同。

根据本发明的一实施方式，其中所述容置空间的轴向与回风进入容置空间后向平行设置，且所述容置空间的截面垂直于所述轴向。

根据本发明的一实施方式，其中所述出风管道上还设置有风机，所述风机用于驱动所述回风进入所述换热设备中进行放热，并经由所述进风管排出。

根据本发明的一实施方式，其中其特征在于，所述换热设备包括换热器及热泵，所述换热器设置于所述容置空间内且与所述热泵相连，所述热泵设置于所述容置空间外侧，并且与一热用户相连提供热源。

根据本发明的一实施方式，其中所述换热设备包括依次相连的蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀，且所述蒸发器设置于所述容置空间内，所述冷凝器与一热用户相连并提供热源。

根据本发明的一实施方式，其中所述回风净化间还包括一百叶窗，所述百叶窗能连通所述回风净化间内外。

由上述技术方案可知，本发明的一种矿井回风余热回收系统的优点和积极效果在于：

本发明采用设置相对较大容置空间的方式矿井回风降速，可以将矿井回风中的颗粒物尽量沉淀到回风净化间的空地上，以延长换热设备的除尘时间，这样在回风净化间处理废物也比较轻易简单；同时相本发明耗水量也少，可以在水资源短缺处推广应用；另外本发明符合当前提倡的节能减排要求，而且运行费用低，系统简单，清理简便，运行效率高。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种矿井回风余热回收系统的技术原理示意图。

图2是根据一示例性实施方式示出的一种矿井回风余热回收系统的俯视示意图。

图3是根据另一示例性实施方式示出的一种矿井回风余热回收系统的俯视示意图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。

本发明的目的是设计一种新型的矿井回风余热回收方式，针对目前各工矿企业采用的矿井回风喷淋换热方式所造成的水资源浪费、水资源浪费的同时造成的热损失、处理汇水池污泥不便等问题以及其不能在处于水资源短缺地区的工矿企业推广。该发明提供了一种既简单又有效的矿井回风余热回收方式，解决了耗水以及除污等问题。同时该发明简单易控，可以在任意工矿企业进行推广适用。

下面将结合附图，对本发明的具体实施方式举例说明如下：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种矿井回风余热回收系统的技术原理示意图。图2是根据一示例性实施方式示出的一种矿井回风余热回收系统的俯视示意图。图3是根据另一示例性实施方式示出的一种矿井回风余热回收系统的俯视示意图。

如图1至图3所示，

本发明提供的一种矿井回风余热回收系统，主要可以由矿井回风排风井1、回风净化间2、换热设备3、出风管道4、风机5、风过滤器6、进风管7、挡风板8、百叶窗9、热泵10、热用户11、压缩机12、冷凝器13、膨胀阀14等组成，具体设置方式可以参照附图中所示。

在矿井回风排风井1地面部分向上加高一段距离AB，并在排风井1顶部设挡风板8，然后在增加段AB侧面开一大孔，并在排风井旁边建一回风净化间2，将排风井1与回风净化间2用进风管7连接起来，进风管7应和排风井1直径相同；同时在进风管7中设置风过滤器6，并将风过滤器6与挡风板8相连，如果进风管6处风压过大时，挡风板自动打开，这样不影响矿井通风。这样，由于排风井1顶部设挡风板8用于封闭，矿井回风只能通过进风管6进入设备间，经过风过滤器6的初过滤后，进入回风净化间2，排风井尺寸取5-8米(排风井直径为6米时，断面面积为28.3㎡，当回风量为10000m³/min时，回风风速5.89m/s)，由于矿井回风在原排风井1中风速较大，而进入回风净化间2后体积突然变大(取高为5米，宽50米，侧面面积250㎡)，回风风速降低(5.89ⅹ28.3÷250＝0.67m/s)，这样矿井回风中所含有颗粒物将自行沉淀到回风净化间2地面。此处应当说明的是，容置空间截面具体是指，当回风进入至容置空间内，并且流各设备流动的方向为回风的流向，而容置空间的截面则是与该回风的流向相切而形成的截面；而排风井的截面则具体是指井口的面积，其工作原理已经通过上述具体数据说明，于此不再赘述。

于本发明的一实施例中，所述回风净化间2还包括一百叶窗9，所述百叶窗9能连通所述回风净化间2内外。设置百叶窗可以本发明的矿井回风余热回收系统停用时，避免外界的风流进入至回风净化间2内部，以保证本发明所以设备的正常使用；另外本发明的系统运行过程中还可以保证通风路径一直畅通，从而确保矿井通风安全。因此其可以有效提高本发明的使用寿命，并且确保本发明的安全性。

在回风净化间2中，在两端设置6台换热设备3(换热器或者蒸发器)以及出风管道4，在出风管道4放置风机5，进入回风净化间2的矿井回风温度始终保持15℃，在风机5的作用下，回风净化间2中回风进入换热设备3释放热量，后通过出风管道4排出。

回风净化间2应该足够大，这样可以保证矿井回风中的颗粒物尽数自行沉淀到回风净化间2空地上，延长换热设备3的除尘时间。

当换热设备3是换热器时，回风进入换热器，进行气-水热交换，升温后的水可以作为低温热源，经过热泵10后制取高温热水可以用于工矿企业热用户11井口防冻供热、洗浴供热以及建筑物供暖；当换热设备3是蒸发器时，在回风净化间2外设置压缩机12、冷凝器13、膨胀阀14，这样液态工质在热设备3(蒸发器)中蒸发吸收回风的热量而蒸发形成蒸汽，后经压缩机12压缩形成高温高压气体，然后进入冷凝器13中冷凝成液态把吸收的热量放给需要的加热的水中，而液态工质经膨胀阀14降压膨胀后重新回到换热设备3(蒸发器)中循环工作，这样就相当于空气源热泵机组，提取的热量可用于工矿企业热用户11井口防冻供热、洗浴供热以及建筑物供暖。

由上述技术方案可知，本发明的一种矿井回风余热回收系统的优点和积极效果在于：

本发明采用设置相对较大容置空间的方式矿井回风降速，可以将矿井回风中的颗粒物尽量沉淀到回风净化间的空地上，以延长换热设备的除尘时间，这样在回风净化间处理废物也比较轻易简单；同时相本发明耗水量也少，可以在水资源短缺处推广应用；另外本发明符合当前提倡的节能减排要求，而且运行费用低，系统简单，清理简便，运行效率高。

应理解，以上描述的多个示例可沿多个方向(如倾斜、颠倒、水平、垂直，等等)并且以多个构造被利用，而不背离本发明的原理。附图中示出的实施例仅作为本发明的原理的有效应用的示例而被示出和描述，本发明并不限于这些实施例的任何具体的细节。

当然，一旦仔细考虑代表性实施例的以上描述，本领域技术人员就将容易理解，可对这些具体的实施例做出多种改型、添加、替代、删除以及其他变化，并且这些变化在本发明的原理的范围内。因此，前面的详细描述应被清楚地理解为是仅以说明和示例的方式来给出的，本发明的精神和范围仅由所附权利要求书及其等同物限定。

尽管已经参照某些实施例公开了本发明，但是在不背离本发明的范围和范畴的前提下，可以对所述的实施例进行多种变型和修改。因此，应该理解本发明并不局限于所阐述的实施例，其保护范围应当由所附权利要求的内容及其等价的结构和方案限定。

Claims (7)

1.一种矿井回风余热回收系统，其特征在于，包括设置于排风井旁边的回风净化间，所述回风净化间内具有一容置空间，所述容置空间与所述排风井连通设置，且所述容置空间的截面大于所述排风井的截面；

所述容置空间内设置有换热设备，所述换热设备通过一出风管道连通所述容置空间的内外，所述排风井排出的回风进入所述容置空间内经过沉淀除尘后，再通过所述换热设备进行换热，所述出风管道上还设置有风机，所述风机用于驱动所述回风进入所述换热设备中进行放热，最后经过所述出风管道排出所述容置空间；

所述换热设备包括依次相连的蒸发器、压缩机、冷凝器以及膨胀阀，且所述蒸发器设置于所述容置空间内，所述冷凝器与一热用户相连并提供热源，所述换热设备以液态工质的循环实现回风的换热；或者，

所述换热设备包括换热器及热泵，所述换热器设置于所述容置空间内且与所述热泵相连，所述热泵设置于所述容置空间外侧，并且与一热用户相连提供热源。

2.如权利要求1所述的矿井回风余热回收系统，其特征在于，所述矿井回风余热回收系统还包括进风管及风压检测装置，所述进风管设置于所述排风井和所述回风净化间之间；所述风压检测装置设置于所述进风管上，当检测排风井一侧的风压过大时，风压检测装置以对其泄压。

3.如权利要求2所述的矿井回风余热回收系统，其特征在于，所述风压检测装置包括在检测过滤器及泄压组件，所述检测过滤器与所述泄压组件控制连接，所述检测过滤器能控制所述泄压组件选择性开闭。

4.如权利要求3所述的矿井回风余热回收系统，其特征在于，所述泄压组件包括一泄压口及挡风板，所述泄压口设置于所述进风管上，以连通所述进风管内外，所述挡风板能选择性开闭所述泄压口。

5.如权利要求2所述的矿井回风余热回收系统，其特征在于，所述进风管的直径与所述排风井的直径相同。

6.如权利要求1所述的矿井回风余热回收系统，其特征在于，所述容置空间的轴向与回风进入容置空间后向平行设置，且所述容置空间的截面垂直于所述轴向。

7.如权利要求1至6的任一所述的矿井回风余热回收系统，其特征在于，所述回风净化间还包括一百叶窗，所述百叶窗能连通所述回风净化间内外。

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