CN207526521U - 矿井降温与热能利用的综合系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及矿井降温与热能利用的综合系统，涵盖回风换热，矿井建筑采暖、洗浴热水、井筒防冻的供热需求，属于矿井热害治理和余热利用领域。综合系统包括：喷淋换热系统、除雾器、冷却塔、集水池、两级热泵机组、高低压换热器、井下降温用空冷器所需的其他设备。夏季热泵机组制冷工况，将冷冻水用于井下降温，消除矿井热害；冬季大部分热泵机组供热工况，回收矿井回风余热作为冬季热源，少部分热泵机组根据井下热害情况采用制冷工况对井下降温，同时井下降温冷凝热用于冬季供热；井下采用壳管式高低压换热器解决系统高静水压问题。在通风扇出口安喷淋式换热系统，冬季回收矿井回风余热，夏季排出井下降温冷凝热，达到了节约能源，降低能耗。

Description

矿井降温与热能利用的综合系统

技术领域：

本实用新型是综合利用热泵与井下降温技术，在进行矿井降温的同时，实现了井下热能回收利用，一套系统解决了高温矿井井下降温和地面建筑供热的双重需求， 属于矿井热害治理和余热利用领域。

背景技术：

随着采矿技术的发展，煤矿、铁矿、金矿等现代化矿井的采掘深度不断增加，一方面：井下温度越来越高，井下高温热害成为现代化井下开采必需解决的问题。另一方面：矿井地面建筑采暖、井筒进风防冻、洗浴热水需要消耗大量热能。

传统做法将井下降温和地面供热分开设计，能源消耗量大，设备重复投资，本发明针对矿井热害治理和冬季矿井供热需求，提出矿井降温与热能利用一体化技术，设计一套系统同时实现高温矿井井下降温和冬季矿井建筑采暖、洗浴热水、井筒防冻的供热需求，该技术不但可以降低井下降温和冬季采暖建设投资，同时取消了传统的锅炉热源，实现清洁能源回收利用、节能降耗，并大幅度降低了系统的运行费用。

发明内容：

针对矿井热害治理和冬季矿井供热需求，本实用新型提供一种矿井降温与热能利用一体化系统。

为了实现上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：一种矿井降温与热能利用的综合系统，其特征在于：它包括喷淋换热系统、除雾器、冷却塔、集水池、两级热泵机组、高低压换热器、井下降温用空冷器所需的其他设备零部件。在地面建立井下降温与热能利用设计综合机房，机组共用，系统统一考虑；夏季：热泵机组制冷工况，提供冷冻水用于井下降温，消除矿井热害；冬季：大部分热泵机组供热工况，回收矿井回风余热提供冬季热源，少部分热泵机组机组根据井下热害情况采用制冷工况提供井下降温，同时井下降温冷凝热用于冬季供热；井下采用壳管式高低压换热器解决系统高静水压问题。在通风主扇出口安装喷淋式换热系统，冬季回收矿井回风余热，夏季排出井下降温冷凝热，从而达到了节约能源，降低能耗的目的。本实用新型由于采用了以上技术方案，其具有以下优点：

1.实现了井下热害资源化利用，将高温矿井井下热害转换成冬季供热的能源。

2.发明了采用热泵主机设计了一套井下降温与地面供热综合系统，通过热泵主机不同工况的运行切换，既可以满足高温矿井井下降温制冷需求又可以满足冬季建筑采暖、洗浴热水及井筒防冻的供热需求。

3.提出井下降温采用热泵机组串联运行，两级制冷，15.5℃大温差送水，减小了一次冷冻水输送管径，节约了竖井空间。

4.实现了井下降温冷凝热回收利用

5.采用高低压换热器解决高温矿井高静水压问题。

6.采用了普通热泵机组替代了昂贵的井下降温机组。

附图说明：

图1为矿井降温与热能利用一体化系统供热工况工作原理图。

图2为矿井降温与热能利用一体化系统制冷工况工作原理图。

图3为矿井降温与热能利用一体化系统总图

具体实施方式：

下面结合附图，对本实用新型进行详细的说明。

本实用新型主要包括：除雾器1、喷淋换热系统2、回风换热塔3、换热水池4、一级热泵机组5、二级热泵机组6、冷却塔7、高低压换热器8、空冷器9 、建筑采暖10、井筒防冻11、二级冷源12。

冬季运行如图1所示，冬季，冷却塔7停止运行，从矿井出来的总回风不仅温度较高而且湿度较大，总回风中含丰富的低温热能。一级热泵5通过回风换热塔3回收矿井回风中的热能，为建筑采暖、井筒防冻提供热。同时，少部分热泵机组机组制冷工况提供井下降温，水在回风换热扩散塔中通过喷淋换热系统2与矿井回风进行换热（除雾器1主要防止换热后的水向外飘散），水向回风释放热量后汇入换热水池4，作为热泵机组冷却水源。集水池4中的水进入一级热泵机组5和二级热泵机组6的冷凝器，热泵机组中的制冷工质与进入冷凝器的水源换热释放热量后，提供2.5℃一次冷冻水，一次冷冻水通过副井送至井下降温硐室，在降温硐室利用高低压换热器8换成二次冷冻水，二次冷冻水将冷量送到井下降温用空冷器9实现井下降温，同时井下降温冷凝热用于冬季供热。

夏季运行如图2所示，夏季，制冷工况产生的冷凝热通过回风换热塔3和冷却塔7排出。其中，在回风换热扩散塔3中，水通过喷淋换热系统2与矿井回风进行换热（除雾器1主要防止换热后的水向外飘散），水向回风释放热量后汇入换热水池4，作为一级热泵机组5和二级热泵机组6的冷却水源。集水池4中的水进入一级热泵机组5和二级热泵机组6的冷凝器，热泵机组中的制冷工质与进入冷凝器的水源换热释放热量后，提供2.5℃一次冷冻水，一次冷冻水通过副井送至井下降温硐室，在降温硐室利用高低压换热器8换成二次冷冻水，二次冷冻水将冷量送到井下降温用空冷器9实现井下降温。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是综合系统由：喷淋换热系统、除雾器、冷却塔、集水池、两级热泵机组、高低压换热器、空冷器、建筑采暖加热器、井筒防冻加热器组成；其中各部件之间通过管道连接，以水为运输介质传递热量。

2.根据权利要求1所述的矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是采用两级热泵机组，喷淋换热系统和冷却塔与两级热泵机组通过管道连接，进行热量交换。

3.根据权利要求1所述的矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是夏季两级热泵主机串联运行，两级制冷，两级热泵机组与空冷器通过管道连接，将热泵机组产生的冷冻水送到空冷器。

4.根据权利要求1所述的矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是冬季两级热泵主机回收高温矿井回风热能和井下降温排出的冷凝热，两级热泵机组与建筑采暖加热器、井筒防冻加热器通过管道连接，进行热量交换。

5.根据权利要求1所述的矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是井下采用壳管式高低压换热器解决系统高静水压问题。

6.根据权利要求1所述的矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是配置了冷却塔，拓宽了系统使用范围。

7.根据权利要求1所述的矿井降温与热能利用的综合系统，其特征是采用喷淋换热系统，以水—气接触换热，回收高温矿井排风热能。