CN213063644U - 井筒换热机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井筒换热机组，包括空心外壳及其外侧底部均匀分布并焊接固定的支腿，所述空心外壳内沿气流方向依次设有过滤器、风阀、电热丝、换热系统、风机、防护网和静压箱，换热系统下方焊接连接有积水盘。夏季通过7~12℃的冷冻水，可以把进入井筒的37℃环境空气降至20℃以下，从而达到井下降温的效果。冬季通过40~60℃的热水，可以把进入井筒的环境控制加热至2℃以上，从而达到井筒保温效果。冬季井筒保温时，通过出口联箱温度传感器，检测换热系统工作状态，一旦温度过低，可以启动防冻措施，包括关闭风机，关闭风阀，启动电热丝，换热系统排空处理等，确保换热机组安全，从而减少井筒保温系统安全及煤矿生产安全隐患。

Description

井筒换热机组

技术领域

本实用新型涉及煤矿井筒保温及通风降温技术领域，具体涉及一种井筒换热机组。

背景技术

绝大部分矿井生产生活用热全部改为矿井余热利用系统或新能源系统。为了与余热利用系统或新能源系统相匹配，矿井井筒保温加热器需要更换成热水盘管系统。与以往蒸汽系统相比，热水系统换热器一旦出现减断水，极易造成冻结，传热管冻裂而损坏甚至报废，不仅造成设备损失，还影响井筒保温运行，带来矿井生产安全隐患。

另外，随着矿井开采深度的增加，热害对矿井生产的影响和危害逐渐显现，尤其是800米以上的矿井。针对热害严重的高温矿井，除工作面需要制冷外，为方便人员、交通设备安全，巷道也需要降温，这就涉及到全通风井下降温。全通风井下降温就是在地面井筒附近安装换热器等降温设备，采用地面集中热泵站产出的7~12℃冷水，夏季把环境高温空气降温至20℃左右，再送入矿井，改善巷道工作环境。这就是说，可以设计全新的一套换热设备，安置在井筒房，冬季采用热水实现井筒保温，夏季采用冷冻水实现全通风降温。

目前，能够既满足井筒保温，又能满足通风降温，且能有效避免冬季减断水冻结的井筒加热系统，未见相关研究。

实用新型内容

本实用新型的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种井筒换热机组，可实现井筒保温、通风降温，且能有效避免换热器在冬季因减断水导致冻结损坏，延长使用寿命，降低运营维护成本。

为实现上述目的，本实用新型采用下述技术方案：

井筒换热机组，包括空心外壳及其外侧底部均匀分布并焊接固定的支腿，所述空心外壳内沿气流方向依次设有过滤器、风阀、电热丝、换热系统、风机、防护网和静压箱，换热系统下方焊接连接有积水盘，过滤器和静压箱分别设置在外壳的进气端和出气端。

所述换热系统包括盘管系统、进口联箱、出口联箱、排空管道和隔板，进口联箱通过进口联箱电动阀与进口管道连接，出口联箱通过出口联箱电动阀与出口管道连接，盘管系统包括盘管和铝翅片，进口联箱与出口联箱通过盘管系统中的盘管连通；进口联箱和出口联箱的上端均与排空管道连接；隔板设在换热系统与积水盘之间，减少积水盘中的水汽对换热系统内各组件的侵蚀。

所述进口联箱上侧设有压缩空气管道，压缩空气管道靠近进口联箱电动阀，压缩空气管道上设有压缩空气电磁阀。

所述进口管道、出口管道和压缩空气管道均伸出外壳，便于与外部设备连接。

所述进口联箱与排空管道之间依次设有进口联箱排空电磁阀和进口联箱自动排气阀；出口联箱与排空管道之间依次设有出口联箱排空电磁阀和出口联箱自动排气阀。

所述进口联箱和出口联箱的下端分别设有两根排水管，进口联箱下端的两根排水管上分别设有进口联箱排水电磁阀和进口联箱排水球阀，出口联箱下端的两根排水管上分别设有出口联箱排水电磁阀和出口联箱排水球阀；上述四根排水管及排空管道均穿过隔板伸入积水盘，便于将换热系统内部的水排入积水盘中。

所述出口联箱内设有出口温度传感器，传感器设在靠近出口联箱电动阀处，监测出水温度。

所述出口联箱内还设有出口联箱液位计，液位计设在出口联箱内部下端，监测出口联箱内液位情况。

所述换热系统内设有控制系统，控制系统包括PLC和电源模块，PLC与出口温度传感器和出口联箱液位计，电源模块与风阀、风机和各电动阀、各电磁阀连接，为各设备提供电力。

所述铝翅片设在盘管外部，每一根盘管穿过铝翅片的次数为偶数次，并按水流方向从高向低排布，盘管穿过铝翅片的次数为偶数次可保证盘管的两端位于铝翅片的同侧，便于盘管与出口联箱和进口联箱的连接。

所述积水盘处设有放水管，放水管位于积水盘的竖向侧且靠近积水盘的底部，便于将积水盘中的积水排出。

本实用新型通过设置控制系统实现对各组件的自动控制，实现对矿井井筒的降温、保温，且能有效避免换热器在冬季因减断水导致冻结损坏，延长使用寿命，降低运营维护成本，具有极强的实际使用价值。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图；

图2是图1中A-A向截面图；

图3是图2中a区域的局部放大图；

图4是图2中b区域的局部放大图；

图5是控制系统的结构示意图；

图6是图2中B-B向截面图；

图7是图6中C-C向截面图；

其中，1、过滤器，2、外壳，3、风阀，4、电热丝，5、换热系统，6、风机，7、防护网，8、静压箱，9、支腿，10、积水盘，5-1、进口联箱电动阀，5-2、压缩空气电磁阀，5-3、进口联箱，5-4、盘管系统，5-5、压缩空气管道，5-6、进口管道，5-7、控制系统，5-8、出口联箱，5-9、出口管道，5-10、隔板，5-11、放水管，5-12、出口联箱电动阀，5-13、出口温度传感器，5-14、进口联箱排水电磁阀，5-15、进口联箱排水球阀，5-16、出口联箱排水电磁阀，5-17、出口联箱排水球阀，5-18、出口联箱液位计，5-19、排空管道，5-20、进口联箱排空电磁阀，5-21、进口联箱自动排气阀，5-22、出口联箱排空电磁阀，5-23、出口联箱自动排气阀，5-7-1、PLC模块，5-7-2、电源模块，5-4-1、盘管，5-4-2、铝翅片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。

如图1-图7所示，一种井筒换热机组，包括空心外壳2及其外侧底部均匀分布并焊接固定的支腿9，支腿9至少设置四根，外壳2的内部沿气流方向依次设有过滤器1、风阀3、电热丝4、换热系统5、风机6、防护网7和静压箱8，换热系统5的下方焊接连接有积水盘10，积水盘10的竖向一侧设有放水管5-11，放水管5-11靠近积水盘10的底部，便于将积水盘10内的积水排出。过滤器1和静压箱8分别设置在外壳2的进气端和出气端。

换热系统5包括盘管系统5-4、进口联箱5-3、出口联箱5-8、排空管道5-19、和隔板5-10，隔板5-10设置在换热系统5与积水盘10之间。进口联箱5-3通过进口联箱电动阀5-1与进口管道5-6连接，进口联箱5-3靠近进口联箱电动阀5-1处设有压缩空气管道5-5，压缩空气管道5-5上设有压缩空气电磁阀5-2；出口联箱5-8通过出口联箱电磁阀5-12与出口管道5-9连接，盘管系统5-4包括盘管5-4-1和铝翅片5-4-2，进口联箱5-3与出口联箱5-8通过盘管5-4-1连通。进口联箱5-3和出口联箱5-8的上端均与排空管道5-19连接，进口联箱5-3与排空管道5-19之间依次设有进口联箱排空电磁阀5-20和进口联箱自动排气阀5-21，出口联箱5-8与排空管道5-19之间依次设有出口联箱排空电磁阀5-22和出口联箱自动排气阀5-23。进口管道5-6、出口管道5-9和排空管道5-19均伸出外壳2，在外侧与其他设备连接。出口联箱5-8内设有出口温度传感器5-13和出口联箱液位计5-18，出口温度传感器5-13靠近出口联箱电动阀5-12，出口联箱液位计5-18设在出口联箱5-8内部下端。

进口联箱5-3和出口联箱5-8的下端分别设有两根排水管，进口联箱5-3下端的两根排水管上分别设有进口联箱排水电磁阀5-14和进口联箱排水球阀5-15，出口联箱下端的两根排水管上分别设有出口联箱排水电磁阀5-16和出口联箱排水球阀5-17；上述四根排水管及排空管道5-19均穿过隔板5-10伸入积水盘10。进口联箱和出口联箱下端连接的排水球阀便于在设备断电的应急情况下，供操作人员手动将设备整体内部的水排出，以防遇到停电或其他紧急情况时装置内部水压过大而导致装置的损伤，有效延长装置的使用寿命。

换热系统5内还设有控制系统5-7，控制系统5-7包括PLC5-7-1和电源模块5-7-2，PLC5-7-1与出口温度传感器5-13和出口联箱液位计5-18连接，电源模块5-7-2与装置内风阀3、风机6和各电动阀、各电磁阀连接，为各设备提供电力供应。

盘管系统5-4中，铝翅片5-4-2设在盘管5-4-1的外部，每一根盘管5-4-1穿过铝翅片5-4-2的次数均为偶数次，并按水流方向从高到低排布，穿过铝翅片5-4-2的次数为偶数次可保证盘管5-4-1的两端均位于铝翅片5-4-2的同一侧，便于盘管5-4-1与进口联箱5-3和出口联箱5-8的连接。

夏季全通风工况：

室外环境空气进入井筒换热机组，依次通过过滤器1，风阀3，电热丝4，换热系统5，风机6，防护网7及静压箱8，空气从37.8℃、相对湿度58%冷却到20℃、相对湿度95%，此时电热丝4不工作，换热系统5中通入7~12℃冷水，风阀3全开，风机6负责克服阻力将冷风送入井筒房。冷却降温过程中换热系统5产生的凝结水汇集积水盘10，通过放水管5-11外排。

冬季井筒保温工况：

室外环境空气进入井筒换热机组，依次通过过滤器1，风阀3，电热丝4，换热系统5，风机6，防护网7及静压箱8，空气从环境温度＜2℃，被加热到≥2℃，此时换热系统5中通入40~60℃热水，风阀3全开，风机6负责克服阻力将热风送入井筒房。

冬季井筒保温工况下，控制系统5中的PLC5-7-1通过出口温度传感器5-13探测换热系统5出口管道5-9的热水温度，当检测到出口管道5-9中热水温度低于15℃时，PLC5-7-1发出防冻指令，此时风阀3关闭，风机6停止。风阀3关闭后如果出口管道5-9中热水温度逐步升高并达到≥40℃时，防冻指令取消，风阀3打开，风机6启动。风阀3关闭后如果出口管道5-9中热水温度仍逐步降低并达到10℃时，PLC5-7-1发出应急排空指令，此时电热丝4启动加热，并关闭进口联箱电动阀5-1、出口联箱电动阀5-12，打开压缩空气电磁阀5-2，打开进口联箱排水电磁阀5-14，打开出口联箱排水电磁阀5-16，关闭进口联箱排空电磁阀5-20，关闭出口联箱排空电磁阀5-22，通过压缩空气对换热系统5内的存水进行应急排空，排水进入积水盘10，然后通过放水管5-11排出机组外。应急排空启动后，通过出口联箱液位计5-18检测出口联箱内液位，当液位降至0并持续20分钟后，关闭压缩空气电磁阀5-2，机组报警停机。

待工作人员排查故障后，机组故障复位，并进入启动流程，包括：关闭电热丝4，打开进口联箱排空电磁阀5-20，打开出口联箱排空电磁阀5-22，关闭进口联箱排水电磁阀5-14，关闭出口联箱排水电磁阀5-16，打开进口联箱电动阀5-1，打开出口联箱电动阀5-12，待出口管道热水温度高于40℃后，打开风阀3，启动风机6。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种井筒换热机组，包括空心外壳及其外侧底部均匀分布并焊接固定的支腿，其特征是，所述空心外壳内沿气流方向依次设有过滤器、风阀、电热丝、换热系统、风机、防护网和静压箱，换热系统下方焊接连接有积水盘，过滤器和静压箱分别设置在外壳的进气端和出气端。

2.如权利要求1所述的井筒换热机组，其特征是，所述换热系统包括盘管系统、进口联箱、出口联箱、排空管道和隔板，进口联箱通过进口联箱电动阀与进口管道连接，出口联箱通过出口联箱电动阀与出口管道连接，盘管系统包括盘管和铝翅片，进口联箱与出口联箱通过盘管系统中的盘管连通；进口联箱和出口联箱的上端均与排空管道连接；隔板设在换热系统与积水盘之间。

3.如权利要求2所述的井筒换热机组，其特征是，所述进口联箱上侧设有压缩空气管道，压缩空气管道靠近进口联箱电动阀，压缩空气管道上设有压缩空气电磁阀。

4.如权利要求2或3所述的井筒换热机组，其特征是，所述进口管道、出口管道和压缩空气管道均伸出外壳。

5.如权利要求2所述的井筒换热机组，其特征是，所述进口联箱与排空管道之间依次设有进口联箱排空电磁阀和进口联箱自动排气阀；出口联箱与排空管道之间依次设有出口联箱排空电磁阀和出口联箱自动排气阀。

6.如权利要求2所述的井筒换热机组，其特征是，所述进口联箱和出口联箱的下端分别设有两根排水管，进口联箱下端的两根排水管上分别设有进口联箱排水电磁阀和进口联箱排水球阀，出口联箱下端的两根排水管上分别设有出口联箱排水电磁阀和出口联箱排水球阀；上述四根排水管及排空管道均穿过隔板伸入积水盘。

7.如权利要求2所述的井筒换热机组，其特征是，所述出口联箱内设有出口温度传感器和出口联箱液位计，出口温度传感器设在靠近出口联箱电动阀处，出口联箱液位计设置在出口联箱内部下侧。

8.如权利要求2所述的井筒换热机组，其特征是，所述铝翅片设在盘管外部，同一根盘管穿过铝翅片的次数为偶数次，并按水流方向从高到低排布。

9.如权利要求1所述的井筒换热机组，其特征是，所述换热系统内设有控制系统，控制系统包括PLC和电源模块，PLC与出口温度传感器和出口联箱液位计，电源模块与风阀、风机和各电动阀、各电磁阀连接。

10.如权利要求1所述的井筒换热机组，其特征是，所述积水盘处设有放水管，放水管位于积水盘的竖向侧且靠近积水盘的底部。

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