CN200989723Y - 矿用热风供应系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用热风供应系统，包括煤气发生炉和与该煤气发生炉气体相连通的作为燃烧换热装置的蓄热式热风炉，所述煤气发生炉将所输出的燃烧气体经过燃气输入管道通入到所述燃烧换热装置中，在其中燃烧由蓄热体蓄热并以冷烟气形式输出，所述燃烧换热装置还与冷空气输入管道可选择性地相通，在冷烟气输出后，燃烧换热装置与冷空气输入管道相通，冷空气以相同通道经过燃烧换热装置并以热空气形式输出。作为燃烧气体发生装置的煤气发生炉以及作为燃烧换热装置的蓄热式热风炉的配套使用在矿用热风供应系统中，使得该热风供应系统的结构简化，并使得热效率提高、具有经济节能的效果。

Description

矿用热风供应系统

技术领域

本实用新型涉及一种矿用热风供应系统。

背景技术

目前煤矿井筒采暖广泛使用的热风供应系统是锅炉加空气加热室换热系统和管道式热风炉换热系统，前者因为其工程造价高、能源利用率低以及必须有水处理系统配套等原因，已逐步被市场所淘汰，而后者虽然工程造价有所降低，不需要水处理系统，但其耗煤多、能源利用率低且设备寿命短的缺点依然存在。

美国兰诺克斯公司(Lennox)(Industrial Furnace Vol1-26 No.4Jul.2004)拥有一种“带脉冲燃烧器的冷凝式热风炉”的技术。其原理是利用冬季室内采暖温度(一般为18℃)比烟气露点温度低得多的特点，将室内冷空气(即热风炉的回风)与烟气进行间壁式换热，降低烟气温度到露点温度以下，回收烟气的显热和潜热，达到高效节能的目的。其具有二级换热器，可以提高热风炉的效率。但是它主要用于冬季家庭和厂房加暖，不适合用于井下恶劣的环境。

黑龙江农垦科学院披露了一种“JL一70型及RL一500型热风炉”(《粮油加工与食品机械》No.5 P9-P10)。其特征在于：采用了多头异向螺旋槽换热技术。热流提(指烟气)每秒钟在换热器内可变换四次旋向，大大加强了热流体紊流状态，传热效果可提高30％-40％；螺旋槽设计成外凹内凸形，既增加了热流体和冷流体(指空气)双侧的换热面积，又改善了削弱流体换热的流动边界层的低换热状态。换热器的冷热流体均采用了负压引风，且高温烟气的压力远远低于热空气侧的压力，因此烟气不会泄漏到热空气中去。由于解决了泄漏问题，保证了热风的洁净。该炉还采用了全封闭式双层保温措施和余热回收装置，大大减少了散热损失，回收余热40％以上，使其热效率提高到75％以上。但是该实用新型的热效率还是不能满足资源日益短缺的要求。其主要适用于对食品进行烘干。此外，其燃源用的是煤，虽然有沉降室，但是其烟尘还是不可避免的，对换热器寿命影响很大。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是克服上述现有技术的不足，提供一种结构简单、经济、热效率高的矿用热风供应系统。

本实用新型要解决的另一个技术问题是提供一种环保、节能的矿用热风供应系统。

根据本实用新型，提供了一种矿用热风供应系统，其特征在于包括煤气发生炉和与该煤气发生炉气体相连通的作为燃烧换热装置的蓄热式热风炉，所述煤气发生炉将所输出的燃烧气体经过燃气输入管道通入到所述燃烧换热装置中，在其中燃烧由蓄热体蓄热并以冷烟气形式输出，所述燃烧换热装置还可选择性地与冷空气输入管道相通，在冷烟气输出后，燃烧换热装置与冷空气输入管道相通，冷空气以相同通道经过燃烧换热装置并以热空气形式输出。

所述燃烧换热装置包括位于顶部的供气体燃烧的一个燃烧室、设置在该燃烧室下游的接收热烟气、蓄积热并接收冷空气而散热的蓄热体、以及设置在蓄热体下游的供冷烟气导出和供冷空气导入的气体导入导出装置。

根据本实用新型的一个优选实施例，所述蓄热体包括并列设置的第一蓄热体和第二蓄热体，所述蓄热体配备有控制阀门，当控制阀门处于第一位置时，冷空气通过第一蓄热体，热烟气通过第二蓄热体，当控制阀门处于第二位置时，热烟气通过第一蓄热体，冷空气通过第二蓄热体。从而实现流动和换热过程不间断持续进行。另一种可选的设计方案是也可以设置两个燃烧换热装置，所述燃烧换热装置为并列设置的两个燃烧换热装置，配备有控制阀门，工作时采用“一烧一送”的工艺，所述燃烧换热装置配备有控制阀门，当控制阀门处于第一位置时，第一燃烧换热装置处于加热冷空气的状态，冷空气通过第一燃烧换热装置中的蓄热体被加热后输出；第二燃烧换热装置处于燃烧蓄热状态，热烟气通过第二燃烧换热装置中的蓄热体，将热量传递给蓄热体。当控制阀门处于第二位置时，第一燃烧换热装置处于燃烧蓄热状态，热烟气通过第一燃烧换热装置中的蓄热体，将热量传递给蓄热体；第二燃烧换热装置处于加热冷空气的状态，冷空气通过第二燃烧换热装置中的蓄热体被加热后输出。所述蓄热体优选为均匀充满在燃烧换热装置中的多个球状蓄热体。

根据本实用新型，矿用热风供应系统还包括混风装置，混风装置与所述燃烧换热装置气体相连通，并与其他冷空气通入管道气体相连通，在其中进行冷热风的混合。

优选地，所述燃烧换热装置配置有冷风鼓风机，在所述混风装置下游设置有引风机，燃烧换热装置设置有检测其中压力的压力传感器，控制系统依据压力传感器的信号同时控制鼓风机和引风机的压力，将燃烧换热装置内的压力保持在零压或者微负压。

根据本实用新型的矿用热风供应系统仅仅包括煤气发生炉和配套的填充有蓄热体的燃烧换热装置，因此，具有结构简单、易于安装、管理和维护、经济的优点。本实用新型的换热是通过蓄热体来实现的，进行换热的流体不是在各自的通道内吸收或放出热量，而是交替地通过同一通道，利用蓄热体吸收或放出热量，从而达到换热的目的。因此，减少了热能的损失，提高了热效率，具有节能的优点。煤气发生炉不仅能耗低、产气量高、水煤气热值高；而且性能良好，操作维修方便，使用安全可靠，消烟除尘，利于环保。

附图说明

图1示出了根据本实用新型的矿用热风供应系统的结构示意图；

图2示出了根据本实用新型的一个燃烧换热装置的结构示意图；

图3示出了根据本实用新型的燃烧换热装置的控制阀门进行控制使得蓄热体工作的原理简图，

图4示出了根据本实用新型的配备有冷风鼓风机、引风机以及压力传感器的矿用热风供应系统的局部视图。

具体实施方式

根据本实用新型的矿用热风供应系统的结构示意图如图1所示，该矿用热风供应系统1主要包括三个组成部分：作为燃烧气体发生装置的一台水煤气发生炉2、与水煤气发生炉2气体相连通的作为燃烧换热装置的两台蓄热式热风炉3和混风装置(图中未示出)。

水煤气发生炉2可以使用各种原煤以及洗煤泥等原料，加入气化剂，生产出气体燃料-煤气，其主要成分为一氧化碳和氢气。水煤气发生炉2将所输出的燃烧气体经过燃气输入管道优选借助于一个助燃风机5送入热风炉3中。气体燃料在热风炉3(在该实施例中包括两个热风炉30、31)中上部的燃烧室中燃烧，燃烧之后形成热的烟气，热烟气向下通过热风炉3中部的蓄热体，并将热量蓄积在热风炉3的蓄热体中。在将热量蓄积在热风炉3的蓄热体中之后，以冷烟气形式输出，热风炉3还与冷空气输入管道可选择性地相通，在冷烟气输出后，热风炉3与冷空气输入管道相通，冷空气从热风炉3的下部借助于冷风鼓风机6送入到热风炉3中，冷空气以相同通道经过热风炉3并以热空气形式输出。也就是说冷空气也同样通过蓄热体。

优选可以设置混风装置(图4中示出)，混风装置与所述燃烧换热装置气体相连通，并与其他冷空气通入管道(图中未示出)气体相连通，在混风装置中尤其是在混风室40将从所述热风炉3中排出的热空气与其他冷空气进一步混合以调节热空气的温度，使得其适合于矿井供暖的温度。

水煤气发生炉2采用全水隔套结构设计，煤气发生炉所产生的水蒸汽能够完全满足气化剂的需要；采用全自动杠杆平衡加煤；利用旋转湿式灰盘自动排渣，各个活动连接口均有水封装置；炉顶四周均有宽畅的操作平台；并且备有温度检测和调节装置(图中未示出)。

混风装置4(图4中示出)包括混风室40，混风室是一个简单的冷热空气接触换热场所，将从热风炉3中出来的热风和冷空气分别通入到混风室40里面，充分混合和换热后，得到满足生活和生产工艺要求的热风。

以下着重对于热风炉3的结构进行详细的说明。

图2示出了根据本实用新型的热风炉3的结构示意图。根据该实施例，热风炉3采用了顶部燃烧和蓄热体传热的方案。如图所示，热风炉3主要包括三部分：燃烧室32、蓄热体34和作为冷空气导入和冷烟气导出的气体导入导出装置的砖柱36。

燃烧室32位于热风炉3的顶部，是煤气和助燃气的混合燃烧区域，煤气完全燃烧后生成的高温烟气在引风机7(图4中示出)的作用下，连续不断的通过蓄热体34并传递热量给蓄热体34，从而降低高温烟气的温度，实现蓄热的目的。

蓄热体34位于热风炉3的中部，是烟气和冷空气的主要换热场所，蓄热体为均匀充满在燃烧换热装置中的多个球状蓄热体，蓄热体34主要由高铝球构成，高铝球的主要成分是Al₂O₃，直径优选为60mm，均匀布满整个换热空间，当然蓄热体也可以由其他的符合热力学条件、化学条件、经济条件的蓄热材料构成，热力学条件是指热导率高，方便热量存入取出，可反复使用不发生熔析和副反应，对显热存储材料要求材料的热容大，对潜热存储材料要求相变潜热大，要求反应的热效应大等条件。化学条件是指腐蚀性小、与容器相容性好、无毒、不易燃、无偏析倾向、熔化/凝固时不分层；对潜热型材料，要求凝固时无过冷现象，熔化时温度变化小；稳定性好。在多组分时，各组分间的结合要牢固，不能发生离析、分解及其他变化，使用安全，不易燃、易爆或氧化变质。符合绿色化学要求，无毒、无腐蚀、无污染。经济性条件是指成本低廉，制备方便，便宜易得。

在蓄热体34和燃烧室32的四周均匀敷设着耐火材料，保护炉壁，避免高温对热风炉壁的腐蚀。

砖柱36位于热风炉3的最低部，是冷烟气和冷空气的出、入口所在地，主要起支撑和组织气流的作用，用普通的黏土砖堆砌而成即可，砖柱均匀地分布在热风炉3的底部，与蓄热体34之间以钢板相隔，钢板上均匀分布有圆形孔洞，气流通过这些圆形孔洞自下而上地进入砖柱区域或者自上而下地进入蓄热体34。

图3示出了根据本实用新型的矿用热风机蓄热体的工作原理简图。在该实施例中，矿用环保热风供应系统由两个完全相同的充满蓄热体的燃烧换热装置30、31构成的，但是，也可以在同一设备中设置两套并列蓄热体通道系统，即在一个燃烧换热装置中设置两套并列蓄热体通道系统，从而保证同时工作，不间断持续运行。如图所示，当控制阀门(该实施例中为双通阀门)处于第一位置时，冷风从第一燃烧换热装置30中流过，吸收该燃烧换热装置中的蓄热体的热量得以加热成为满足生产需要的热风(其流动路线如图中的实线所示)。热烟气则在同一时刻从第二燃烧换热装置31中流过向该第二燃烧换热装置中的蓄热体放出热量而被冷却成冷烟气(其流动路线如图中的实线所示)。如果将上图中的阀门方向转动90°，即处于第二位置时，冷风流经第二燃烧换热装置31吸收热量，(其流动路线如图中的虚线所示)热烟气则流经第一燃烧换热装置30放出热量(其流动路线如图中的虚线所示)，如此反复不断定期快速转换阀门，则可使流动着的冷流体和热流体连续不断地进行热交换，从而连续不断地产生满足生产需要的热风。

在根据本实用新型的蓄热体中，换热的流体不是在各自的通道内吸收或放出热量，而是交替地通过同一通道，利用蓄热体吸收或放出热量，从而达到换热的目的。由于在蓄热体中的流动介质可以周期性地做相反方向的流动，使得整个换热空间中没有永久性的流动滞留区域，因而传热表面有自洁倾向。

图4示出了根据本实用新型的配备有冷风鼓风机6、引风机7以及压力传感器8的矿用热风供应系统的局部视图。如图所示，所述热风炉3配置有冷风鼓风机6，在所述混风装置4下游设置有引风机7，在热风炉的顶部设置有压力传感器8，其可以监控炉内压力并反馈压力信号到控制系统中，控制系统根据反馈信号以及程序指令同时调节冷风鼓风机5以及引风机7的工作压力，使得两台风机共同作用，将热风炉3内的压力保持在零压或者微负压。也就使得冷风进口和热风进口的压力基本相等，实现等压力送风。

尽管本实用新型已经参照附图和优选实施例进行了说明，但显然，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的前提下，可以对本实用新型作出各种更改和变化。因此，本实用新型的各种更改、变化由所附的权利要求书及其等同物的内容涵盖。

Claims (6)

1.一种矿用热风供应系统，其特征在于：包括煤气发生炉和与该煤气发生炉气体相连通的作为燃烧换热装置的蓄热式热风炉，所述煤气发生炉将所输出的燃烧气体经过燃气输入管道通入到所述燃烧换热装置中，在其中燃烧由蓄热体蓄热并以冷烟气形式输出，所述燃烧换热装置还可选择性地与冷空气输入管道相通，在冷烟气输出后，燃烧换热装置与冷空气输入管道相通，冷空气以相同通道经过燃烧换热装置并以热空气形式输出。

2.根据权利要求1所述的矿用热风供应系统，其特征在于：所述燃烧换热装置包括位于顶部供气体燃烧的一个燃烧室、设置在该燃烧室下游的接收热烟气、蓄积热量并接收冷空气而散热的蓄热体、以及设置在蓄热体下游的供冷烟气导出和供冷空气导入的气体导入导出装置。

3.根据权利要求2所述的矿用热风供应系统，其特征在于：所述燃烧换热装置为并列设置的两个燃烧换热装置，所述燃烧换热装置配备有控制阀门，当控制阀门处于第一位置时，第一燃烧换热装置处于加热冷空气的状态，冷空气通过第一燃烧换热装置中的蓄热体被加热后输出，第二燃烧换热装置处于燃烧蓄热状态，热烟气通过第二燃烧换热装置中的蓄热体，将热量传递给蓄热体；当控制阀门处于第二位置时，第一燃烧换热装置处于燃烧蓄热状态，热烟气通过第一燃烧换热装置中的蓄热体，将热量传递给蓄热体；第二燃烧换热装置处于加热冷空气的状态，冷空气通过第二燃烧换热装置中的蓄热体被加热后输出。

4.根据权利要求3所述的矿用热风供应系统，其特征在于：所述蓄热体为均匀充满在燃烧换热装置中的多个球状蓄热体。

5.根据权利要求4所述的矿用热风供应系统，其特征在于：还包括混风装置，混风装置与所述燃烧换热装置气体相连通，并与其他冷空气通入管道气体相连通，在其中进行冷热风的混合。

6.根据权利要求5所述的矿用热风供应系统，其特征在于：所述燃烧换热装置配置有冷风鼓风机，在所述混风装置下游设置有引风机，燃烧换热装置设置有检测其中压力的压力传感器，控制系统依据压力传感器的信号同时控制鼓风机和引风机的压力，将燃烧换热装置内的压力保持在零压或者微负压。

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