CN114288805A - 一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置 - Google Patents

Abstract

本申请提出一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，包括除尘器、N个依次相连的二氧化碳冷凝机构，所述除尘器分别连接煤矿风井和集气室，以使所述煤矿风井中的气流经过所述除尘器除尘后进入所述集气室进行干燥；所述二氧化碳冷凝机构包括冷热分离器，所述冷热分离器的冷端外部套设有冷交换器，用于将热量传递给所述冷端使得所述冷交换器内的流水降温，通过设置除尘器和集气室，实现对风井中二氧化碳的除尘干燥，干燥后的气流通过N个依次相连的二氧化碳冷凝机构进行逐级冷凝回收，实现二氧化碳的充分回收，并且二氧化碳冷凝机构在冷凝过程中产生的冷气流通入除尘器和集气室中进行降温，增强二氧化碳的冷凝效果。

Description

一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置

技术领域

本申请涉及煤矿技术领域，尤其涉及一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置。

背景技术

在煤矿开采工业中，煤矿风井的气流中存在大量的二氧化碳，直接排放到空气中既造成了对环境的严重污染，加重了温室效应现象，同时也极大的浪费了二氧化碳的利用价值，极大的浪费了能源，因此需要对煤矿风井中排出的气流中的二氧化碳进行回收。

发明内容

本申请旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。

为此，本申请的目的在于提出一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，通过设置除尘器和集气室，实现对风井中二氧化碳的除尘干燥，干燥后的气流通过N个依次相连的二氧化碳冷凝机构进行逐级冷凝回收，实现二氧化碳的充分回收，并且二氧化碳冷凝机构在冷凝过程中产生的冷气流通入除尘器和集气室中进行降温，增强了二氧化碳的冷凝，同时冷端套设的冷交换器中的冷却水用于除尘器用水，进一步降低了除尘器中气流的温度，增强了二氧化碳的冷凝，同时实现了冷气流和冷交换器中冷却水的循环利用，另外，冷交换器的设置能够有效防止冷端结冰。

为达到上述目的，本申请提出的一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，包括：

除尘器，所述除尘器分别连接煤矿风井和集气室，以使所述煤矿风井中的气流经过所述除尘器除尘后进入所述集气室进行干燥；

N个依次相连的二氧化碳冷凝机构，所述二氧化碳冷凝机构包括冷热分离器，所述冷热分离器的冷端外部套设有冷交换器，用于将热量传递给所述冷端，以使所述冷交换器内的流水降温，所述冷端设置有进气管道、冷气出气口和CO₂冷凝体收集管道，N个所述二氧化碳冷凝机构中第一个所述二氧化碳冷凝机构的进气管道与所述集气室相连，第N个所述二氧化碳冷凝机构的所述冷气出气口连接二氧化碳收集箱，相邻两个所述二氧化碳冷凝机构中的一个所述二氧化碳冷凝机构的冷气出气口与另一个所述二氧化碳冷凝机构的所述进气管道相连，所述CO₂冷凝体收集管道连接二氧化碳收集箱，N个所述二氧化碳冷凝机构的所述CO₂冷凝体收集管道均连接所述二氧化碳收集箱；

所述二氧化碳收集箱连接所述除尘器和所述集气室，以利用所述冷气流对所述除尘器和所述集气室进行降温，所述除尘器与所述冷交换器相连，以使所述降温的流水通入所述除尘器中实现除尘和冷凝。

进一步地，所述冷端包括连接管和设置在连接管两端的第一喇叭管和第二喇叭管，所述第一喇叭管的大口端和所述第二喇叭管的大口端分别与所述连接管的两端相连接，所述第一喇叭管的小口端为所述冷气出气口；

所述CO₂冷凝体收集管道设置在所述连接管上。

进一步地，所述冷热分离器的热端套设有热交换器，用于降低所述热端的温度，所述热端包括与所述第二喇叭管小口端连接的热管道，所述热交换器套设在所述热管道外部，所述热管道与所述第二喇叭管相接一端的侧壁开有多个通气孔；

所述通气孔的进气方向沿所述热管道的切线方向设置，所述通气孔设置为沿所述热管道外部到内部逐渐减小的锥形孔，以通过所述通气孔将干燥的所述气流通入所述热管道中。

进一步地，所述第二喇叭管外部套设有气体暂存室，所述通气孔和所述冷交换器均位于所述气体暂存室内，所述进气管道设置在所述气体暂存室上并与所述气体暂存室相连通，以使通过所述进气管道将干燥的所述气流通入所述气体暂存室内初步冷却后通过所述通气孔进入所述热管道。

进一步地，还包括可调式变速风道，所述可调式变速风道设置在所述煤矿风井侧壁并与所述煤矿风井相连通，所述可调式变速风道的通径沿着所述可调式变速风道的进气口到出气口方向逐渐减小，以使所述风井中气流进入所述可调式变速风道进行提速冷凝。

进一步地，所述可调式变速风道的顶部开有安装孔，所述可调式变速风道的顶部设置有千斤顶，所述千斤顶的动力输出端设置有阀门，所述阀门位于所述安装孔中，以利用所述千斤顶控制所述阀门在所述安装孔中上下移动实现通过所述可调式变速风道的气流量的控制；

所述煤矿风井的顶部设置有防爆风门。

进一步地，所述除尘器中设置有雾状喷嘴，所述雾状喷嘴的供水管道与所述冷交换器相连，以利用所述冷交换器中降温后的流水通过所述雾状喷嘴喷入所述除尘器中。

进一步地，所述集气室中从上到下设置有多层干燥剂隔层，以使所述除尘后的气流从所述集气室底部进入依次经过多层所述干燥剂隔层进行干燥后从所述集气室顶部通入所述二氧化碳冷凝机构；

所述集气室的中部设置有冷气管，所述冷气管从上到下依次穿过多层所述干燥剂隔层的中部，所述冷气管位于最顶层的所述干燥剂隔层上部空间中设置为螺旋状，所述冷气管与所述二氧化碳收集箱相连。

进一步地，所述可调式变速风道的出气口处、所述除尘器出气口处和所述集气室出气口处均设置有隔爆型防水导流风扇，所述隔爆型防水导流风扇连接温差发电机，以利用所述温差发电机为所述隔爆型防水导流风扇供电；

所述温差发电机分别与所述二氧化碳收集箱和所述热端相连接，以利用所述二氧化碳收集箱中的所述冷气流以及所述热端排出的热气流之间的温度差进行发电。

进一步地，所述温差发电机包括：

冷气室，所述冷气室包括冷气内管道和包覆在冷气内管道外部的冷气外腔，所述冷气外腔的外部敷设有温差发电片，所述冷气内管道远离冷气进气口的一端设置有与所述冷气外腔相连通的第一通孔，所述冷气外腔远离所述第一通孔的一端设置有第二通孔，所述冷气进气口与所述二氧化碳收集箱相连接，以通过所述冷气进气口通入所述冷气内管道中的所述冷气流通过所述第一通孔进入所述冷气外腔后通过所述第二通孔流出；

热气室，所述热气室包括包覆在所述冷气外腔外部的热气内腔，所述热气内腔远离所述冷气进气口的一端设置有热气进气口，所述热气内腔的外部包覆有热气外腔，所述热气内腔远离所述热气进气口一端与所述热气外腔相连通，所述热气外腔靠近所述热气进气口一端设置有第三通孔，所述热气进气口与所述热端相连，以使所述热端的热气流通过所述热气内腔一端的所述热气进气口通入所述热气内腔内，然后从热气内腔另一端进入所述热气外腔后通过所述第三通孔流出。

本申请附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本申请的实践了解到。

附图说明

本申请上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本申请一实施例提出的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置的结构示意图；

图2是本申请另一实施例提出多个二氧化碳冷凝机构相连的结构示意图；

图3是本申请二氧化碳冷凝机构结构示意图；

图4是本申请图3的局部结构剖视图；

图5是本申请图3的局部结构示意图；

图6是本申请二氧化碳收集箱结构示意图；

图7是本申请可调式变速风道结构示意图；

图8是本申请集气室结构示意图；

图9是本申请图8中A-A方向的剖视图；

图10是本申请温差发电机局部结构示意图。

图中，1、除尘器；2、二氧化碳冷凝机构；21、冷热分离器；22、冷交换器；23、热交换器；24、冷端；241、进气管道；242、冷气出气口；243、CO₂冷凝体收集管道；244、连接管；245、第一喇叭管；246、第二喇叭管；247、热端流量调节器；25、热端；251、热管道；252、通气孔；253、固定板；26、气体暂存室；3、煤矿风井；4、集气室；41、干燥剂隔层；42、冷气管；43、螺旋状；44、扇形单元；5、二氧化碳收集箱；51、箱体；52、冷气进口管；53、出气管；54、除尘器冷气管；55、CO₂冷凝体输送管；6、可调式变速风道；61、千斤顶；62、阀门；7、防爆风门；8、防水导流风扇；9、温差发电机；91、冷气内管道；911、第一通孔；912、冷气进气口；92、冷气外腔；93、热气内腔；931、热气进气口；94、热气外腔；95、温差发电片；96、冷气外管道；961、第一环状端盖；962、端盖板；97、热气内管道；971、第三环状端盖；98、热气外管道；981、第二环状端盖；982、第四环状端盖。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。相反，本申请的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。

图1是本申请一实施例提出的一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置的结构示意图。

参见图1-10，一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置包括除尘器1和N个依次相连的二氧化碳冷凝机构2，除尘器1分别连接煤矿风井3和集气室4，以使煤矿风井3中的气流经过除尘器1除尘后进入集气室4进行干燥。

二氧化碳冷凝机构2包括冷热分离器21，冷热分离器21的冷端24外部套设有冷交换器22，冷交换器22用于将热量传递给冷端24，以使冷交换器22内的流水降温，冷热分离器的热端25套设有热交换器23，用于降低热端25的温度并利用热端25对热交换器23内的流水加热，具体来说，冷交换器22为盘绕在冷端24的螺旋管，由于冷端24的温度较低，在冷端24的外部会出现结冰的情况，需要经常进行除冰，通过在冷端24外部盘绕螺旋管作为冷交换器22，通过向螺旋管中通入水，能够将螺旋管中水的热量交换为冷端24实现对冷端24的持续热交换，能够预防冷端24外部结冰，同时在螺旋管中的水将热量传递至冷端24时，螺旋管中的水温也会降低，同时，在热端25外部套设热交换器23，能够将热端25中的热量传导至热交换器23中的螺旋管中的水中，使得进入热端25中的气流的温度降低，进而能够降低在进入冷端24的气流温度，使得冷凝效果更好，同时由于热端25将热量传输至热交换器23，使得热交换器23的螺旋管中的水温度升高。

另外，冷端24设置有进气管道241、冷气出气口242和CO₂冷凝体收集管道243，N个二氧化碳冷凝机构2中第一个二氧化碳冷凝机构2的进气管道241与集气室4相连，第N个二氧化碳冷凝机构2的冷气出气口242连接二氧化碳收集箱5，相邻两个二氧化碳冷凝机构2中的一个二氧化碳冷凝机构2的冷气出气口242与另一个二氧化碳冷凝机构2的进气管道241相连，CO₂冷凝体收集管道243连接二氧化碳收集箱5，N个二氧化碳冷凝机构2的CO₂冷凝体收集管道243均连接二氧化碳收集箱5，以使干燥的气流经过N个二氧化碳冷凝机构2进行冷凝后的冷气流以及每个二氧化碳冷凝机构2的冷端24产生的液体二氧化碳通入二氧化碳收集箱5中，也就是说，通过设置N个依次相连的二氧化碳冷凝机构2，并且干燥气流经过前一个二氧化碳冷凝机构2冷凝后降低温度，然后进入相连的下一个二氧化碳冷凝机构2冷凝，使得进入下一个二氧化碳冷凝机构2中的气流的温度降低，进而能够保障进入下一个二氧化碳冷凝机构2中的气流中的二氧化碳能够快速冷凝，通过多个二氧化碳冷凝机构2的冷凝作用，使得干燥气流中的二氧化碳能够充分冷凝，并且每个二氧化碳冷凝机构2冷凝产生的液体二氧化碳都能通过二氧化碳收集箱5进行收集，同时经过过个二氧化碳冷凝机构2冷凝后最终得到的冷气流通入二氧化碳收集箱5中，能够对二氧化碳收集箱5进行降温，防止二氧化碳收集箱5外部的热量传输至二氧化碳收集箱5中，对其中存储的液体二氧化碳造成影响。

二氧化碳收集箱5连接除尘器1和集气室4，以利用冷气流对除尘器1和集气室4进行降温，使得在除尘和干燥过程就实现对干燥气流的初步降温，进而降低了进入二氧化碳冷凝机构2中的干燥气流的温度，提高了二氧化碳冷凝机构2的冷凝效果，同时，除尘器1与冷交换器22相连，以使降温的流水通入除尘器1中实现除尘和冷凝，也就是说，由于冷交换器22的螺旋管中的水经过冷端24的热交换后会冷却，此时通过冷却的螺旋管中的水用于除尘器1中的除尘，使得除尘过程中，通过冷却水的冷却效果，进一步降低了除尘器1中的气流的温度。

需要说明的是，二氧化碳收集箱5的结构可以有多种。

作为一种可能的结构，二氧化碳收集箱5包括箱体51，箱体51的顶部设置有冷气进口管52，冷气进口管52为锥形结构，锥形结构的小口端为冷气进口，冷气进口与二氧化碳冷凝机构2的冷气出气口242相连，通过设置成锥形结构，同时二氧化碳收集箱5的侧壁上部设置有与二氧化碳收集箱5相连通的出气管53，出气管53倾斜向上设置，进而能够防止二氧化碳收集箱5中的液体二氧化碳向外逸散，通过冷气出口242通入二氧化碳收集箱5中的冷气流通入出气管排出，同时在出气管53上设置有与出气管53相连通的除尘器冷气管54，除尘器冷气管54连接至除尘器1，部分冷气流经过除尘器冷气管54通入除尘器1中，对除尘器1中的气流进行降温，并且能够实现部分冷气流的循环冷凝，同时出气管53与集气室4连接，使得部分冷气流通入集气室4中，箱体51侧壁上设置有与CO₂冷凝体收集管道243相连通的CO₂冷凝体输送管55。

在一些实施例中，冷端24长度设计较短，让热交换的螺旋管内部的流动水体不易结冰，并且冷端包括连接管244和设置在连接管244两端的第一喇叭管245和第二喇叭管246，第一喇叭管245的大口端和第二喇叭管246的大口端分别与连接管244的两端相连接，第一喇叭管245的小口端为冷气出气口242，CO₂冷凝体收集管道243设置在连接管244上，由于第二喇叭管246的通径随干燥气流的流出逐渐增大，能够进一步降低第二喇叭管246出来的气流的温度，以便于更多地产生液体CO₂，第一喇叭管245的通径随气体流出逐渐减小，以便于更多地收集液体CO₂。

另外，热端25包括与第二喇叭管246小口端连接的热管道251，热交换器23套设在热管道251外部，热交换器23的螺旋管道内部的循环水通过热端25进行热交换加热后可以用于洗浴用水加热或暖气片采暖，热管道251与第二喇叭管246相接一端的侧壁开有多个通气孔252，另一端设置有热端流量调节器247，热端流量调节器247可以根据需要来调节热端出口开合度，用于控制冷热分离器制冷效果，通气孔的进气方向沿热管道251的切线方向设置，使得进入热管道251中的干燥气流沿热管道251切线方向进入，在热管道251的一端形成高速旋转的涡流，同时通气孔252设置为沿热管道251外部到内部逐渐减小的锥形孔，以通过通气孔252将干燥的气流通入热管道251中，也就是说，通气孔252为锥形孔，并且锥形孔的进气端为大口段，使得干燥气流进入通气孔252中后，由于通气孔252的通径减小，使得干燥气流在通气孔252中的流速逐渐增大，进而增强了CO₂冷凝效果。

需要详细说明的是，热管道251的一端面固定有固定板253，固定板253的中部开有通孔，第二喇叭管246的小口端固定在通孔处，并且小口端的外径与通孔处的孔径相同，进而使得第二喇叭管246的与热管道251之间自然形成台阶，以防止热流气体向冷端窜动。

在一些实施例中，第二喇叭管246外部套设有气体暂存室26，通气孔252和冷交换器22均位于气体暂存室26内，进气管道241设置在气体暂存室26上并与气体暂存室26相连通，以使通过进气管道241将干燥的气流通入气体暂存室26内初步冷却后通过通气孔252进入热管道251，具体来说，通过设置气体暂存室26，使得干燥的气流先进入气体暂存室26中，由于气体暂存室套设在冷端外部，使得进入气体暂存室26中的气体先进行初步的冷凝，进而进气了进入冷热分离器中的气流的温度，增强了CO₂冷凝效果。

需要说明的是，煤矿风井3中排出的气流温度达到30-40℃，为了提高二氧化碳冷凝机构2中二氧化碳的冷凝效果，可以在煤矿风井3中的气流排出后先进行初步降温，因此，可以设置可调式变速风道6，可调式变速风道6设置在煤矿风井3侧壁并与煤矿风井3相连通，可调式变速风道6的通径沿着可调式变速风道6的进气口到出气口方向逐渐减小，以使风井3中气流进入可调式变速风道6进行提速冷凝，具体来说，通过在煤矿风井3的侧壁开设出风孔，并且在出风孔处安装可调式变速风道6，可调式变速风道6设置有喇叭形状，可调式变速风道6的大口端设置在煤矿风井3的侧壁上，进而使得煤矿风井3中的气流进入可调式变速风道6后由于气流沿运动方向的通径变小，进而使得进入可调式变速风道6中的气流的速度逐渐提高，实现了气流的初步降温冷凝。

另外，可调式变速风道6的顶部开有安装孔，可调式变速风道的顶部设置有千斤顶61，千斤顶61的动力输出端设置有阀门62，阀门62位于安装孔中，以利用千斤顶61控制阀门62在安装孔中上下移动实现通过可调式变速风道6的气流量的控制，同时，煤矿风井3的顶部设置有防爆风门7，需要对煤矿风井排出的气流中的CO2进行捕捉时，防爆风门7处于关闭状态，煤矿风井由可调式变速风道6处通风，进行CO2捕捉；反风演习或特殊需要时，可调式变速风道6上的阀门62关闭，风井的防爆风门7打开，煤矿风井由打开的防爆风门7处进行通风。

在一些实施例中，除尘器1中设置有雾状喷嘴，雾状喷嘴的供水管道与冷交换器22相连，以利用冷交换器22中降温后的流水通过雾状喷嘴喷入除尘器1中，由于冷交换器22中的水流经过冷端24进行热交换后使得冷交换器22中的水流冷却，冷却的水流直接通过雾状喷嘴喷入除尘器1中，通过雾化水来捕捉气流中的粉尘，并且对气流进行再次降温。

在一些实施例中，集气室4中从上到下设置有多层干燥剂隔层41，以使除尘后的气流从集气室4底部进入依次经过多层干燥剂隔层41进行干燥后从集气室4顶部通入二氧化碳冷凝机构2，也就是说，集气室4可以设置为圆筒状结构，然后在集气室4的内壁同一高度均布多个托板，而干燥剂隔层41设置在多个托板上，通过托板进行支撑，同时，干燥剂隔层41可以分割为多个扇形单元44，并且每个扇形单元44之间密封设置，使得除尘后的气流不会从两个扇形单元44之间流出，同时，每个扇形单元44与集气室4侧壁之间也密封设置，另外，为了降低集气室4中的气流的温度，可以在集气室4的中部设置冷气管42，冷气管42从上到下依次穿过多层干燥剂隔层41的中部，冷气管42位于最顶层的干燥剂隔层41上部空间中设置为螺旋状43，也就是说，每个扇形单元44的一端开有弧形孔，使得多个扇形单元44组成的干燥剂隔层41为环形结构，环形结构的干燥剂隔层41的外圆侧壁与集气室4的内壁相接，而干燥剂隔层41的内圆侧壁与冷气管42侧壁密封相接，防止气流从相接处溢出，通过冷气管42的设置能够降低集气室4中的温度，通过将干燥剂隔层41设置为多个扇形单元44，方便对每个扇形单元44进行更换，冷气管42与二氧化碳收集箱5相连，也就是说，冷气管42与出气管53相连，能够将二氧化碳收集箱5中冷气流通入冷气管42中对集气室4进行降温。

在一些实施例中，为了提高气流的流速，实现气流的进一步降温，可以在可调式变速风道6的出气口处、除尘器1出气口处和集气室4出气口处均设置有隔爆型防水导流风扇8，隔爆型防水导流风扇8连接温差发电机9，以利用温差发电机9为隔爆型防水导流风扇8供电，并且温差发电机9分别与二氧化碳收集箱5和热端25相连接，以利用二氧化碳收集箱5中的冷气流以及热端25排出的热气流之间的温度差进行发电，也就是说，温差发电机9与二氧化碳收集箱5的出气管53相连，用于将部分冷气流通入温差发电机9中，同时，热端25产生的热气流也通过温差发电机9中，通过冷气流和热气流的温差实现发电。

需要说明的是，能够实现温差发电的温差发电机9的结构有多种。

作为一种可能的机构，温差发电机9包括冷气室和热气室，冷气室包括冷气内管道91和包覆在冷气内管道91外部的冷气外腔92，冷气外腔92的外部敷设有温差发电片95，冷气内管道91远离冷气内管道91的冷气进气口912的一端设置有与冷气外腔92相连通的第一通孔911，冷气外腔92远离第一通孔911的一端设置有第二通孔，冷气进气口912与二氧化碳收集箱5相连接，也就是说，冷气进气口912与二氧化碳收集箱5的出气管53相连，以通过冷气进气口912通入冷气内管道91中的冷气流通过第一通孔911进入冷气外腔92后通过第二通孔流出，利用管道91以及包覆在冷气内管道91外部的冷气外腔92增加冷气储存空间以及延长冷气流动时间，确保管道91内部的冷气相对恒定，提高温差发电机发电效果。

另外，热气室包括包覆在冷气外腔92外部的热气内腔93，热气内腔93远离冷气进气口912的一端设置有热气进气口931，热气内腔93的外部包覆有热气外腔94，热气内腔93远离热气进气口931一端与热气外腔94相连通，热气外腔94靠近热气进气口931一端设置有第三通孔，热气进气口931与热端25相连，以使热端25的热气流通过热气内腔93一端的热气进气口931通入所述热气内腔93内，然后从热气内腔93另一端进入热气外腔94后通过第三通孔流出，利用包覆在热气内腔93外部的热气外腔94确保热气内腔93温度恒定，防止裸露的热气内腔93外壁与外界环境进行热量交换，降低热气内腔93内部热气温度，从而降低发电效果。

详细来说，冷气室包括冷气内管道91和套设在冷气内管道91外部的冷气外管道96，位于冷气内管道91的冷气进气口912一端的外壁与冷气外管道96一端的内壁之间连接有第一环状端盖961，冷气内管道91另一端和冷气外管道96的另一端均固定在端盖板962上，冷气内管道91、冷气外管道96、端盖板962和第一环状端盖961之间围成冷气外腔92，冷气外管道96外壁和端盖板962外壁上均敷设有温差发电片95，冷气内管道91靠近端盖板962一端的侧壁上均布有若干第一通孔911，第一环状端盖961上开有若干第二通孔，冷气进气口912连接出气管53，同时热气室包括热气内管道97和套设在热气内管道97外部的热气外管道98，位于热气内管道97的热气进气口931一端的外壁与热气外管道98之间连接有第二环状端盖981，热气内管道97套设在冷气外管道96外部，冷气外管道96的外壁与热气内管道97远离第二环状端盖981一端的内壁之间连接有第三环状端盖971，冷气外管道96、热气内管道97、第三环状端盖971之间围成热气内腔93，冷气外管道96的外壁与热气外管道98靠近第三环状端盖971的一端内壁之间连接有第四环状端盖982，热气内管道97、热气外管道98、冷气外管道96、第二环状端盖981、第三环状端盖971和第四环状端盖982之间围成热气外腔94，第二环状端盖981和第三环状端盖971上分别设置有若干第三通孔和第四通孔972，热气进气口931与热端25相连，通过热气进气口931通入热气内腔93内的热气流通过第四通孔972进入热气外腔94后通过第三通孔流出。

需要说明的是，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本申请的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本申请的实施例所属技术领域的技术人员所理解。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，包括：

除尘器，所述除尘器分别连接煤矿风井和集气室，以使所述煤矿风井中的气流经过所述除尘器除尘后进入所述集气室进行干燥；

N个依次相连的二氧化碳冷凝机构，所述二氧化碳冷凝机构包括冷热分离器，所述冷热分离器的冷端外部套设有冷交换器，用于将热量传递给所述冷端使得所述冷交换器内的流水降温，所述冷端设置有进气管道、冷气出气口和CO₂冷凝体收集管道，N个所述二氧化碳冷凝机构中第一个所述二氧化碳冷凝机构的进气管道与所述集气室相连，第N个所述二氧化碳冷凝机构的所述冷气出气口连接二氧化碳收集箱，相邻两个所述二氧化碳冷凝机构中的一个所述二氧化碳冷凝机构的冷气出气口与另一个所述二氧化碳冷凝机构的所述进气管道相连，所述CO₂冷凝体收集管道连接二氧化碳收集箱，N个所述二氧化碳冷凝机构的所述CO₂冷凝体收集管道均连接所述二氧化碳收集箱；

所述二氧化碳收集箱连接所述除尘器和所述集气室，以利用所述冷气流对所述除尘器和所述集气室进行降温，所述除尘器与所述冷交换器相连，以使所述降温的流水通入所述除尘器中实现除尘和冷凝。

2.如权利要求1所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述冷端包括连接管和设置在连接管两端的第一喇叭管和第二喇叭管，所述第一喇叭管的大口端和所述第二喇叭管的大口端分别与所述连接管的两端相连接，所述第一喇叭管的小口端为所述冷气出气口；

所述CO₂冷凝体收集管道设置在所述连接管上。

3.如权利要求2所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述冷热分离器的热端套设有热交换器，用于降低所述热端的温度，所述热端包括与所述第二喇叭管小口端连接的热管道，所述热交换器套设在所述热管道外部，所述热管道与所述第二喇叭管相接一端的侧壁开有多个通气孔；

所述通气孔的进气方向沿所述热管道的切线方向设置，所述通气孔设置为沿所述热管道外部到内部逐渐减小的锥形孔，以通过所述通气孔将干燥的所述气流通入所述热管道中。

4.如权利要求3所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述第二喇叭管外部套设有气体暂存室，所述通气孔和所述冷交换器均位于所述气体暂存室内，所述进气管道设置在所述气体暂存室上并与所述气体暂存室相连通，以使通过所述进气管道将干燥的所述气流通入所述气体暂存室内初步冷却后通过所述通气孔进入所述热管道。

5.如权利要求1所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，还包括可调式变速风道，所述可调式变速风道设置在所述煤矿风井侧壁并与所述煤矿风井相连通，所述可调式变速风道的通径沿着所述可调式变速风道的进气口到出气口方向逐渐减小，以使所述风井中气流进入所述可调式变速风道进行提速冷凝。

6.如权利要求5所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述可调式变速风道的顶部开有安装孔，所述可调式变速风道的顶部设置有千斤顶，所述千斤顶的动力输出端设置有阀门，所述阀门位于所述安装孔中，以利用所述千斤顶控制所述阀门在所述安装孔中上下移动实现通过所述可调式变速风道的气流量的控制；

所述煤矿风井的顶部设置有防爆风门。

7.如权利要求1所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述除尘器中设置有雾状喷嘴，所述雾状喷嘴的供水管道与所述冷交换器相连，以利用所述冷交换器中降温后的流水通过所述雾状喷嘴喷入所述除尘器中。

8.如权利要求1所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述集气室中从上到下设置有多层干燥剂隔层，以使所述除尘后的气流从所述集气室底部进入依次经过多层所述干燥剂隔层进行干燥后，从所述集气室顶部通入所述二氧化碳冷凝机构；

所述集气室的中部设置有冷气管，所述冷气管从上到下依次穿过多层所述干燥剂隔层的中部，所述冷气管位于最顶层的所述干燥剂隔层上部空间中设置为螺旋状，所述冷气管与所述二氧化碳收集箱相连。

9.如权利要求1所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述可调式变速风道的出气口处、所述除尘器出气口处和所述集气室出气口处均设置有隔爆型防水导流风扇，所述隔爆型防水导流风扇连接温差发电机，以利用所述温差发电机为所述隔爆型防水导流风扇供电；

所述温差发电机分别与所述二氧化碳收集箱和所述热端相连接，以利用所述二氧化碳收集箱中的所述冷气流以及所述热端排出的热气流之间的温度差进行发电。

10.如权利要求9所述的煤矿风井无功耗二氧化碳自动回收装置，其特征在于，所述温差发电机包括：

冷气室，所述冷气室包括冷气内管道和包覆在冷气内管道外部的冷气外腔，所述冷气外腔的外部敷设有温差发电片，所述冷气内管道远离冷气进气口的一端设置有与所述冷气外腔相连通的第一通孔，所述冷气外腔远离所述第一通孔的一端设置有第二通孔，所述冷气进气口与所述二氧化碳收集箱相连接，以通过所述冷气进气口通入所述冷气内管道中的所述冷气流通过所述第一通孔进入所述冷气外腔后通过所述第二通孔流出；

热气室，所述热气室包括包覆在所述冷气外腔外部的热气内腔，所述热气内腔远离所述冷气进气口的一端设置有热气进气口，所述热气内腔的外部包覆有热气外腔，所述热气内腔远离所述热气进气口一端与所述热气外腔相连通，所述热气外腔靠近所述热气进气口一端设置有第三通孔，所述热气进气口与所述热端相连，以使所述热端的热气流通过所述热气内腔一端的所述热气进气口通入所述热气内腔内，然后从热气内腔另一端进入所述热气外腔后通过所述第三通孔流出。

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