CN109210831A - 矿井回风余热回收利用系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿井回风余热回收利用系统，包括导风装置、风换热器组件、水换热器组件、热水输配装置以及热水利用装置；导风装置的风道的一端连接矿井回风井，风道的另一端连接风换热器组件；热水输配装置包括热水供水管以及热水回水管，热水供水管和热水回水管的一端连接水换热器组件，另一端连接热水利用装置；风换热器组件与水换热器组件之间用铜管连接，风换热器组件用于吸收回风中的热量，水换热器组件将风换热器组件吸收的热量传导至热水输配装置中的循环水。

Description

矿井回风余热回收利用系统

技术领域

本发明涉及矿井余热回收领域，尤其涉及一种矿井回风余热回收利用系统。

背景技术

矿井回风是一种优质的余热资源，但目前矿井的回风一般都是直接排入大气，大量余热资源没有得到有效利用，既造成了能源的浪费，又加剧了温室效应。

现有技术中，矿井回风余热回收利用系统主要是通过喷淋水喷淋矿井回风，从而吸收回风中的热量，吸收热量的喷淋水收储在集水池中，再通过水源热泵将喷淋水转换成温度较高的热水，供矿区使用。

上述技术中，喷淋设备、集水池以及水源热泵设备构成的回收系统整体结构较复杂，增加了设计难度，加大了投入成本。

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

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，提供一种结构简单且回收效率高的矿井回风余热回收利用系统。

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利用系统，包括导风装置、风换热器组件、水换热器组件、热水输配装置以及热水利用装置；所述导风装置的风道的一端连接矿井回风井，所述风道的另一端连接所述风换热器组件；所述热水输配装置包括热水供水管以及热水回水管，所述热水供水管和所述热水回水管的一端连接所述水换热器组件，另一端连接所述热水利用装置；所述风换热器组件与所述水换热器组件之间用铜管连接，所述风换热器组件用于吸收回风中的热量，所述水换热器组件将所述风换热器组件吸收的所述热量传导至所述热水输配装置中的循环水。

根据本发明的一实施方式，所述水换热器组件包括进水口以及出水口，所述热水供水管连接于所述出水口，所述热水回水管连接于所述进水口。

根据本发明的一实施方式，所述风换热器组件包括第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面与外界空气接触，所述第二侧面与所述导风装置中的所述回风接触。

根据本发明的一实施方式，所述热水利用装置可以是矿井进风预热装置和/或淋浴装置和/或供暖装置。

根据本发明的一实施方式，所述导风装置包括水平导风道以及弯曲导风道，所述水平导风道的两端分别连接所述矿井回风井和所述弯曲导风道，所述弯曲导风道的另一端连接所述风换热器组件。

根据本发明的一实施方式，所述热水输配装置还包括循环水泵组件，用于将所述循环水依次在所述水换热器组件、所述热水供水管、所述热水利用装置以及所述热水回水管之间循环。

根据本发明的一实施方式，所述循环水泵组件的出水端设置有单向阀。

根据本发明的一实施方式，所述热水输配装置还包括补水装置，用于补充所述循环水。

根据本发明的一实施方式，所述热水输配装置还包括软化水装置，用于降低自来水的硬度。

根据本发明的一实施方式，还包括自动控制系统，用于监测所述矿井回风余热回收利用系统的工作情况。

由上述技术方案可知，本发明的矿井回风余热回收利用系统的优点和积极效果在于：

通过利用空气源热泵技术，使得矿井回风直接与风换热器组件接触，热量从回风中转移至风换热器组件中，之后再通过水换热器组件将回风中的热量转移至循环水中。相比现有技术，省去了喷淋水设备以及储水池的设计，使得本发明的回收系统的结构更加简单。

另外，本发明仅通过空气源热泵就可将热量从矿井回风中转移至循环水中，相比现有技术中先用喷淋水将热量吸收，再通过水源热泵将热量转移至循环水中，本发明提供的系统大大提高了矿井回风热量的回收效率。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施方式，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显。

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利用系统的原理图。

图2是根据一示例性实施方式示出的风换热器组件和水换热器组件的工作原理图。

其中，附图标记说明如下：

1、导风装置；11、水平导风道；12、弯曲导风道；2、风换热器组件；21、铜管；22、第一侧面；23、第二侧面；24、蒸发器；25、压缩机；3、水换热器组件；31、进水口；32、出水口；33、冷凝器；34、膨胀阀；4、热水输配装置；41、热水供水管；42、热水回水管；43、循环水泵组件；431、循环水泵；432、单向阀；433、过滤器；434、软连接；44、补水泵；45、软化水装置；451、树脂罐；452、盐箱；5、热水利用装置；6、矿井回风井。

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。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”、“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。其他相对性的用语，例如“顶”、“底”等也作具有类似含义。用语“一个”、“一”、“该”和“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”、“第三”和“第四”等仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本发明的构思在于：利用空气源热泵技术，通过风换热器组件2吸收矿井回风中的热量，以及水换热器组件3将热量传导入循环水，进而用于矿井进风预热、矿区淋浴、矿区供暖，或矿区其他热水利用的装置，替代了传统燃煤、燃油或电能，达到了节约能源的效果。

下面结合附图，对本发明的一些实施例作详细说明，在不冲突的情况下，下述的实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1，在本实施例中，本发明的矿井回风余热回收利用系统，包括导风装置1、风换热器组件2、水换热器组件3、热水输配装置4以及热水利用装置5。导风装置1的风道的一端连接于矿井回风井6，风道的另一端连接于风换热器组件2。热水输配装置4包括热水供水管41以及热水回水管42，热水供水管41和热水回水管42的一端连接在水换热器组件3，另一端连接在热水利用装置5。风换热器组件2与水换热器组件3之间可以用铜管21连接。风换热器组件2用于吸收回风中的热量，水换热器组件3将风换热器组件2吸收的热量传导至热水输配装置4中流动的循环水。

具体来说，如图2所示，风换热器组件2可以包括蒸发器24以及压缩机25，水换热器组件3可以包括冷凝器33以及膨胀阀34。蒸发器24、压缩机25、冷凝器33以及膨胀阀34构成了空气源热泵机组。上述蒸发器24、压缩机25、冷凝器33以及膨胀阀34之间可以用铜管21连接，铜管21中储存有传热工质。传热工质可以是异丁烷、正丁烷、氟里昂等，或上述几种物质的组合。传热工质在常压下的沸点很低，为零下40℃，凝固点为零下100℃以下，该物质在温度较低的情况下呈液态。故当传热工质与矿井回风(温度大致为8℃)接触后，传热工质迅速汽化。

下面详细说明风换热器组件2和水换热器组件3在工作时，如何将矿井回风中的热量转移至循环水中的工作原理：

蒸发器24中的传热工质吸收矿井回风中的热量，传热工质在蒸发器24中汽化，处于低温低压状态下的传热工质经压缩机25压缩后变为高温高压状态下的气体，高温高压的气体被送至冷凝器33。由于传热工质的温度高于循环水的温度，传热工质受温度较低的循环水的作用，传热工质从气体变为液体，同时释放出热量，使得循环水的温度升高。液态状态下的传热工质经膨胀阀34节流后，在压力作用下返回蒸发器24，重复上述动作。在上述循环中，实现了热量从矿井回风向循环水中的转移。

如图1所示，一个风换热器组件2和一个水换热器组件3构成一组空气源热泵机组，应当理解的是，本领域的普通技术人员可根据矿井回风的出风量的大小，设置多组空气源热泵机组。在本发明中，不对风换热器组件2和水换热器组件3的数量作特别限定。

进一步地，水换热器组件3包括进水口31和出水口32，热水供水管41连接出水口32，热水回水管42连接进水口31。经过加热后的循环水从出水口32流出，经过热水供水管41流入热水利用装置5，热水利用装置5例如是矿井进风预热装置，循环水经过矿井进风预热装置后，循环水的温度由于转移至矿井进风中，温度相应降低。经过循环水泵组件43的作用，温度降低的循环水经过热水回水管42流入进水口31，重复上述的加热过程，之后再由出水口32流入热水供水管41，如此往复。

进一步地，如图1所示，风换热器组件2包括第一侧面22以及第二侧面23，第一侧面22与外界空气接触，第二侧面23与导风装置1中的回风接触。矿井回风沿着导风装置1的风道流动，首先与风换热器组件2的第二侧面23接触，回风由第二侧面23进入风换热器组件2。在风换热器组件2中完成热量转移的回风，由第一侧面22排入外界空气中。

进一步地，热水利用装置5可以是矿井进风预热装置、淋浴装置、供暖装置，或其他需要利用热水的装置，或是上述热水利用装置的组合。在本发明中，不对热水利用装置5的具体类型作限定，为便于说明，以热水利用装置5为矿井进风预热装置来进行示意性说明。

进一步地，导风装置1包括水平导风道11以及弯曲导风道12，水平导风道11的两端分别连接矿井回风井6和弯曲导风道12，弯曲导风道12的另一端连接风换热器组件2。在矿井回风井6与风换热器组件2之间依次设置有水平导风道11和弯曲导风道12。水平导风道11大致垂直于矿井回风井6，使得回风从矿井回风井6中流出后，由于水平导风道11的气流方向与矿井回风井6的气流方向大致垂直，阻挡了气流的流向，进而减缓了回风的流速。降速后的回风进入弯曲导风道12，由于弯曲导风道12呈弯曲状，风道平缓，故使得回风在经过弯曲导风道12后，变得均匀平缓，进而保证了风换热器组件2与回风的接触面积与接触时间，提高了换热效率。

进一步地，热水输配装置4还包括循环水泵组件43，用于将循环水依次在水换热器组件3、热水供水管41、热水利用装置5以及热水回水管42之间循环。

进一步地，循环水泵431的两侧分别设置有软连接434，防止循环水泵431在工作过程中产生的震动和噪音传递至热水回水管42或其他机构。

进一步地，循环水泵431的出水端还设置有单向阀432，使得循环水只能沿着一个方向流动，防止回流。

进一步地，循环水泵431的进水端还设置有过滤器433，用于过滤循环水。

应当理解的是，循环水泵组件43可以设置为多组，在本实施方式中，循环水泵组件43设置为三组。在工作过程中，两组循环水泵组件43使用，一组循环水泵组件43备用。

进一步地，热水输配装置4还包括补水装置，用于补充循环水。补水装置包括补水泵44、软连接434以及单向阀432，其工作原理与循环水泵组件43类似，再次不再详细描述。

进一步地，热水输配装置4还包括软化水装置45，其可以直接与自来水连接。软换水装置包括树脂罐451以及盐箱452，树脂罐451用于去除自来水中的钙镁离子，对水进行软化。盐箱452可提供盐水，用以通过树脂罐451，使得树脂罐451恢复软化交换功能。详细来说，自来水先进入树脂罐451，树脂罐451将自来水中的钙镁离子置换出来。当树脂罐451吸收一定量的钙镁离子后，树脂去除钙镁离子的效能逐渐下降，故需进行再生。再生过程就是用盐箱452中的盐水通过树脂，将树脂上的钙镁离子置换出来，排出树脂罐451外，使得树脂恢复软化交换功能。

进一步地，本发明的矿井回风余热回收利用系统还包括自动控制系统，用于监测矿井回风余热回收利用系统的工作情况。

综上所述，本发明的优点和有益效果在于：

通过利用空气源热泵技术，使得矿井回风直接与风换热器组件接触，热量从回风中转移至风换热器组件中，之后再通过水换热器组件将回风中的热量转移至循环水中。相比现有技术，省去了喷淋水设备以及储水池的设计，使得本发明的回收系统的结构更加简单。

另外，本发明仅通过空气源热泵就可将热量从矿井回风中转移至循环水中，相比现有技术中先用喷淋水将热量吸收，再通过水源热泵将热量转移至循环水中，本发明提供的系统大大提高了矿井回风热量的回收效率。

应可理解的是，本发明不将其应用限制到本说明书提出的部件的详细结构和布置方式。本发明能够具有其他实施方式，并且能够以多种方式实现并且执行。前述变形形式和修改形式落在本发明的范围内。应可理解的是，本说明书公开和限定的本发明延伸到文中和/或附图中提到或明显的两个或两个以上单独特征的所有可替代组合。所有这些不同的组合构成本发明的多个可替代方面。本说明书所述的实施方式说明了已知用于实现本发明的最佳方式，并且将使本领域技术人员能够利用本发明。

Claims (10)

1.一种矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，包括导风装置、风换热器组件、水换热器组件、热水输配装置以及热水利用装置；

所述导风装置的风道的一端连接矿井回风井，所述风道的另一端连接所述风换热器组件；

所述热水输配装置包括热水供水管以及热水回水管，所述热水供水管和所述热水回水管的一端连接所述水换热器组件，另一端连接所述热水利用装置；

所述风换热器组件与所述水换热器组件之间用铜管连接，所述风换热器组件用于吸收回风中的热量，所述水换热器组件将所述风换热器组件吸收的所述热量传导至所述热水输配装置中的循环水。

2.如权利要求1所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述水换热器组件包括进水口以及出水口，所述热水供水管连接于所述出水口，所述热水回水管连接于所述进水口。

3.如权利要求1所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述风换热器组件包括第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面与外界空气接触，所述第二侧面与所述导风装置中的所述回风接触。

4.如权利要求1所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述热水利用装置可以是矿井进风预热装置和/或淋浴装置和/或供暖装置。

5.如权利要求1所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述导风装置包括水平导风道以及弯曲导风道，所述水平导风道的两端分别连接所述矿井回风井和所述弯曲导风道，所述弯曲导风道的另一端连接所述风换热器组件。

6.如权利要求1-5任一项所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述热水输配装置还包括循环水泵组件，用于将所述循环水依次在所述水换热器组件、所述热水供水管、所述热水利用装置以及所述热水回水管之间循环。

7.如权利要求6所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述循环水泵组件的出水端设置有单向阀。

8.如权利要求1-5任一项所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述热水输配装置还包括补水装置，用于补充所述循环水。

9.如权利要求8所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，所述热水输配装置还包括软化水装置，用于降低自来水的硬度。

10.如权利要求1-5任一项所述的矿井回风余热回收利用系统，其特征在于，还包括自动控制系统，用于监测所述矿井回风余热回收利用系统的工作情况。