CN209445528U - 一种基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，包含依次连接的扩散塔、回风风道、分离式热管换热器、新风风道以及分别设置于回风风道和新风风道内的防爆风机。该系统利用热管技术，将矿井回风作为低温热源与室外新风混合后，转变为可以被空气源热泵利用的热源。

Description

一种基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统

技术领域

本实用新型属于暖通空调技术领域，特别涉及一种基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统。

背景技术

目前，矿井生产生活设施的供热采用燃煤锅炉，不仅消耗大量燃煤，而且产生烟尘、CO₂和SO₂等污染物，造成环境污染和温室效应。矿井的通风系统保障了煤矿的安全生产，对于井下开采的煤矿，通常采用抽出式通风方式，利用主扇通过回风井回风。一般情况下，矿井回风的回风温度在20℃左右，相对湿度在90％。矿井回风的热参数受季节性影响较小，最冷月和最热月的矿井回风的平均温度差大约3℃左右，湿度基本不变。所以，矿井回风蕴藏着大量的低温热能。然而，这部分热能没有被选择利用，而是跟随矿井通风被排放到大气中，造成能源的极大浪费。如何有效的利用这些低品位热能，不仅关系到降低环境热污染，而且还关系到能够节约生产成本。

因此，如何合理利用矿井回风中的低温热能成为暖通空调领域亟待解决的技术问题。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于提供一种基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，该系统利用热管技术，将矿井回风作为低温热源与室外新风混合后，转变为可以被空气源热泵利用的热源。

依据本实用新型，提供一种基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，包含依次连接的扩散塔、回风风道、分离式热管换热器、新风风道以及分别设置于回风风道和新风风道内的防爆风机。

依据本实用新型的一个实施例，扩散塔和回风风道之间设置有倒流风罩。

依据本实用新型的一个实施例，倒流风罩和回风风道之间设置有风阀。

依据本实用新型的一个实施例，分离式热管换热器包含蒸发段、与蒸发段相连的排风风道、蒸汽上升管、蒸汽下降管、冷凝段以及与冷凝段相连的进风风道。

依据本实用新型的一个实施例，回风风道与蒸发段相连接，新风风道与冷凝段相连接。

依据本实用新型的一个实施例，蒸发段邻近回风风道的一端设置有除尘过滤器。

依据本实用新型的一个实施例，新风风道顶部设置有气体分离管，用于排放不凝结的气体。

依据本实用新型的一个实施例，气体分离管上安装有排气阀，用于控制气体分离管的开启和关闭。

由于采用于上技术方案，本实用新型与现有技术相比具有如下优点：

(1)热流空气通过热管的蒸发段管壁和冷凝段管壁直接将热量传给冷流空气，避免了普通换热器通过第三方换热介质传热所造成的热能损失，提高换热效率；

(2)由于其蒸发段和冷凝段分开，可以避免制造很长的输送风道。据文献报道，蒸发段和冷凝段的距离可达上百米乃至数百米，这一点对于矿上场地拥挤，或进风井与回风井距离相对较远的工矿地区来说，具有更大的意义；

(3)与常规的热管换热器相比，分离式热管的蒸汽在冷凝段中自上而下与液膜同向流动，可以避免单管式长热管换热器易于出现的携带极限。因此相同换热情况下，可以选择更小直径的管子做传热管，保证装置的紧凑性；

(4)冷、热流体完全隔离，可以大幅度地改变冷凝侧或蒸发侧面积来调整热流密度，进而调整热管管壁温度，使其保证在低温流体的露点以上，从而可防止有腐蚀性气体的露点腐蚀，保证设备的长期运行；

(5)结构设计和位置布置简单灵活，可以方便实现顺、逆流的混合分布，同时可以设置多个冷凝段，将其并联使用，对不同环境的冷源分别加热，可完全适应不同矿区的各种要求。

附图说明

本实用新型的上述和/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显而易见和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统的示意图。

附图标记说明：

1扩散塔，2倒流风罩，3分离式热管换热器，4风阀，5回风风道，6蒸发段，7排风风道，8蒸汽上升管，9蒸汽下降管，10冷凝段，11新风风道，12进风风道，13防爆风机，14除尘过滤器，15气体分离管，16排气阀。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，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，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

如图1所示，依据本实用新型的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统的实施例包含依次连接的扩散塔1、倒流风罩2、风阀4、回风风道5、分离式热管换热器3、新风风道11以及分别设置于回风风道5与新风风道11内的防爆风机13。其中，分离式热管换热器3包含蒸发段6、与蒸发段6相连的排风风道7、蒸汽上升管8、蒸汽下降管9、冷凝段10以及与冷凝段10相连的进风风道12。具体地，回风风道5与蒸发段6相连接，新风风道11与冷凝段10相连接。新风风道11顶部设置有气体分离管15，该气体分离管15上安装有排气阀16，定期打开排气阀16可将不凝结的气体通过气体分离管15排出，以保障分离式热管换热器3和空气源热泵系统的安全运行。

在本实用新型的实施例中，扩散塔1与回风风道5之间设置的倒流风罩2可用于防止矿井回风沿扩散塔1反方向流动。空气源热泵系统通过风阀4来控制矿井回风的流量。防爆风机13可为矿井回风和新风的流动提供动力。优选地，还可以在蒸发段6邻近回风风道5的一端设置除尘过滤器14，以保证分离式换热器3内的空气的洁净。

冬季运行时，矿井回风以一定的风速沿着扩散塔1进入换热器蒸发段6，换热器蒸发段6中的工质受热蒸发，蒸汽在压力差的作用下沿着蒸汽上升管8进入换热器冷凝段10，蒸汽在换热器冷凝段10内冷凝放热；回风在换热器蒸发段放热后温度降低，进入排风风道7，然后再排放至大气或者作为其他方式的热源使用；室外新风沿着新风管道11进入换热器冷凝段10，在换热器冷凝段10吸收热量，达到预热要求；加热后的空气温度升高到规定温度以上，沿着进风风道12被空气源热泵系统利用；在换热器冷凝段冷凝后的工质在重力的作用下，沿着下降管9回流到蒸发段6。只要存在矿井回风，这一循环过程就会持续进行。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (7)

1.一种基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，包含依次连接的扩散塔、回风风道、分离式热管换热器、新风风道以及分别设置于所述回风风道和所述新风风道内的防爆风机，所述新风风道顶部设置有气体分离管，用于排放不凝结的气体。

2.根据权利要求1所述的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，所述扩散塔和所述回风风道之间设置有倒流风罩。

3.根据权利要求2所述的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，所述倒流风罩和所述回风风道之间设置有风阀。

4.根据权利要求1所述的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，所述分离式热管换热器包含蒸发段、与所述蒸发段相连的排风风道、蒸汽上升管、蒸汽下降管、冷凝段以及与所述冷凝段相连的进风风道。

5.根据权利要求4所述的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，所述回风风道与所述蒸发段相连接，所述新风风道与所述冷凝段相连接。

6.根据权利要求5所述的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，所述蒸发段邻近所述回风风道的一端设置有除尘过滤器。

7.根据权利要求1所述的基于热管技术的矿井回风余热利用空气源热泵系统，其特征在于，所述气体分离管上安装有排气阀，用于控制所述气体分离管的开启和关闭。