CN216244983U - 利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统。为现有技术的上述缺陷，本实用新型包括热泵机组、循环水系统、矿井水换热系统，热泵机组包括压缩机、蒸发器、限流元件和冷凝器，循环水系统包括第一循环水系统和第二循环水系统，第一循环水系统包括风‑水换热器和第一循环水泵，第二循环水系统包括板式换热器、第二循环水泵，板式换热器分别设有第一流体通道和第二流体通道，矿井水换热系统包括旋流除污器、全自动压差过滤器和矿井水管，矿井水管一端与矿井排水管上游端口相连，矿井水管另一端依次串接旋流除污器、全自动压差过滤器、第二流体通道后，与矿井排水管下游端口相连。本实用新型运行可靠，便于补水、维修，适合煤矿使用。

Description

利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统

技术领域

本实用新型涉及一种利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统。

背景技术

目前的空调制冷，采用的是用冷却塔进行冷却散热的传统方式。传统的冷水机组或者热泵系统夏季制冷，需要配置系统冷却塔，把空调房间的热量带走，通过冷却塔进行散热。配置冷却塔需要增加投资，还需要占用一定的场地。而且开放式和半开放式的冷却塔还会有漂水损失，需要不断补水，对水资源也是一个极大的浪费。又因为夏季天气炎热环境气温高，天气越热机组制冷时，冷却塔散热效果越差。

2009年12月30日公告的、公告号为CN201373625Y的中国实用新型公开了一种用于煤矿井下的水源热泵机组。该机组包括：由冷凝器、压缩机、蒸发器、膨胀阀顺序连接形成的制冷回路、电控部分和表冷器，所述表冷器通过冷冻水循环泵与蒸发器连接，所述冷凝器通过管路与矿井排水系统连接，并且所述机组的构成制冷回路的部件以及电控部分、表冷器和冷冻水循环泵均为防爆设计。由于使用了防爆设计，因此可以将该机组设置在采掘工作面附近，从而可以降低管网的输配距离，可以改善制冷效果、节省电耗并降低基建投资。

该装置的冷凝器通过管路与矿井排水系统连接，可以将热量通过矿井下排水系统直接排出。但是由于矿井水水质差或盐碱含量高，冷凝器容易出现堵塞、腐蚀、渗漏。现有技术缺乏一种运行稳定、便于维修的新型利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统。

为解决上述技术问题，本利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统，包括热泵机组、循环水系统、矿井水换热系统，所述热泵机组包括压缩机、蒸发器、限流元件和冷凝器，蒸发器和冷凝器均包括管程和壳程，二者的管程分别与压缩机和限流元件间隔串接成热泵回路，热泵回路内有可压缩的冷媒，其特征在于：所述循环水系统包括第一循环水系统和第二循环水系统，第一循环水系统包括风-水换热器和第一循环水泵，所述风-水换热器包括风机和设置在风机前方的换热器，所述第一循环水系统即由该换热器与第一循环水泵和所述蒸发器通过管路、阀门串接而成；

第二循环水系统包括板式换热器、第二循环水泵，所述板式换热器分别设有第一流体通道和第二流体通道，所述第二循环水系统即由该板式换热器第一流体通道与第二循环水泵和所述冷凝器通过管路、阀门串接而成；

所述矿井水换热系统包括旋流除污器、全自动压差过滤器和矿井水管，配用矿井排水管设有旁路阀，该旁路阀上、下游的配用矿井排水管上分别设有上游端口和下游端口，二者分别设有上游阀和下游阀，所述旋流除污器、全自动压差过滤器和板式换热器的第二流体通道串接在上游阀和下游之间。

其中全自动压差过滤器参见CN 202105480 U或CN204865122 U。旋流除污器结构和原理类同旋风除尘器，可参见CN 201864600 U。限流元件可选限流阀或限流孔板。

使用前，先打开配用矿井排水管上的上、下游阀，然后关闭旁路阀，矿井水流经矿井水换热系统后再排走。然后再开启第一、二循环水泵，最后再开启热泵机组即可。当需要维修时，只需打开旁路阀，再关闭上下游阀，即可使矿井水不再流经矿井水换热系统，仍由原配用矿井排水管排出。

如此设计，矿井水不直接与热泵机组换热，而第一、第二循环水系统内清水相互独立，不混合矿井水，水质有保证，热泵机组不易堵塞、不易腐蚀。同时利用旋流除污器、全自动压差过滤器对矿井水进行除污、过滤，从而极大延长了热泵机组的寿命，板式换热器体积小、重量轻，便于维修、更换。

作为优化，所述旋流除污器包括罐体、进水管、出水管和排污管，其出水管设置在罐体顶部中心，其进水管设置在罐体侧壁上，且进水管的轴心线与罐体一个同心圆相切，所述排污管设置在罐体底部，并设有排污阀， 所述出水管下端伸入罐体，并延伸至进水管下方。

使用时，矿井水沿切线方向进入旋流除污器罐体内，在旋流除污器罐体旋转，同时流速降低，污水内的煤泥等污物，逐渐沉降在罐体，清水自罐体顶部出水管流出后，进入全自动压差过滤器进一步过滤。如此设计，可以除去矿井水中大部分悬浮污物。

作为优化，所述热泵机组、板式换热器、旋流除污器和全自动压差过滤器各两台，所述第一循环水泵、第二循环水泵各三台，均并联使用。如此设计，既可以多台运行，加大工作负载，也可以留出一台设备备用。

作为优化，第二循环水系统的管路上还串接一散热片组，该散热片组作为旁路与所述第一流体通道并联。如果距离合适，散热片组优选置于矿井回风出口，如此设计，利用矿井内稳定的风力，辅助散热。

作为优化，还包括一个稳压罐和补水装置，所述补水装置包括贮水仓、补水泵，补水泵进水管通入贮水仓，补水泵的出水口与第二循环水系统管路之间设有补水管，补水管上串接有两个补水阀，所述稳压罐内部存有清水，清水上方为压缩空气，稳压罐底部通过管道与两个补水阀之间的补水管相接，稳压罐上设有液位计，其顶部设有压力表和进气管，进气管与高压气源相通，并设有进气阀。

使用时，先向稳压罐内注入一定量清水，关闭两个补水阀、然后将进气管与压缩空气源相通，打开进气阀，向稳压罐内充气至其压力表显示压力与第二循环水系统的相接管路相同时，打开稳压罐与第二循环水系统之间的补水阀即可自动保压补水。当第二循环水系统出现轻微渗漏时，稳压罐内的压缩空气自动将其下方清水，压入第三循环水系统。

如此设计，补水泵不必长时间运行，只在需要向稳压罐补水时，才需要开启补水泵。

本实用新型利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统不易堵塞、运行可靠，便于补水、维修，适合煤矿使用。

附图说明

下面结合附图对本实用新型利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统作进一步说明：

图1是本利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统的流程结构示意图；

图2是图1中旋流除污器的放大示意图；

图3是图2中旋流除污器的俯视示意图。

图中：1为热泵机组、11为压缩机、12为蒸发器、13为限流元件、14为冷凝器、2为第一循环水泵、3为板式换热器、31为第一流体通道、32为第二流体通道、4为第二循环水泵、5为旋流除污器、51为罐体、52为进水管、53为出水管、54为排污管、55为排污阀、6为全自动压差过滤器、7为配用矿井排水管、8为旁路阀、9为上游阀、10为下游阀、15为散热片组、16为稳压罐、17为贮水仓、18为补水泵、19为补水管、20为补水阀、22为清水、23为压缩空气、24为液位计、25为压力表、26为进气管、27为进气阀。

具体实施方式

实施方式一：如图1-3所示，本利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统包括热泵机组1、循环水系统、矿井水换热系统，所述热泵机组包括压缩机11、蒸发器12、限流元件13和冷凝器14，蒸发器12和冷凝器14均包括管程和壳程，二者的管程分别与压缩机11和限流元件13间隔串接成热泵回路，热泵回路内有可压缩的冷媒，其特征在于：所述循环水系统包括第一循环水系统和第二循环水系统，第一循环水系统包括风-水换热器（图中未示出）和第一循环水泵2，所述风-水换热器包括风机（图中未示出）和设置在风机前方的换热器（图中未示出），所述第一循环水系统即由该换热器与第一循环水泵2和所述蒸发器12通过管路、阀门串接而成；

第二循环水系统包括板式换热器3、第二循环水泵4，所述板式换热器3分别设有第一流体通道31和第二流体通道32，所述第二循环水系统即由该板式换热器3第一流体通道31与第二循环水泵4和所述冷凝器14通过管路、阀门串接而成。

所述矿井水换热系统包括旋流除污器5和全自动压差过滤器6，配用矿井排水管7设有旁路阀8，该旁路阀8上、下游的配用矿井排水管7上分别设有上游阀9和下游阀10，所述旋流除污器5、全自动压差过滤器6和板式换热器3的第二流体通道32串接在上游阀9和下游阀10之间。

所述旋流除污器5包括罐体51、进水管52、出水管53和排污管54，其出水管53设置在罐体51顶部中心，其进水管52设置在罐体51侧壁上，且进水管52的轴心线与罐体51一个同心圆相切，如图3所示。所述排污管54设置在罐体51底部，并设有排污阀55， 所述出水管53下端伸入罐体，并延伸至进水管52下方。

所述热泵机组1、板式换热器31、旋流除污器5和全自动压差过滤器6各两台，所述第一循环水泵2、第二循环水泵4各三台，均并联使用。

第二循环水系统的管路上还串接一散热片组15，该散热片组15作为旁路与所述第一流体通道31并联。

本利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统还包括一个稳压罐16和补水装置，所述补水装置包括贮水仓17、补水泵18，补水泵18进水管通入贮水仓17，补水泵18的出水口与第二循环水系统管路之间设有补水管19，补水管19上串接有两个补水阀20，所述稳压罐内部存有清水22，清水22上方为压缩空气23，稳压罐16底部通过管道与两个补水阀19之间的补水管19相接，稳压罐15上设有液位计24，其顶部设有压力表25和进气管26，进气管26与高压气源（图中未示出）相通，并设有进气阀27。

Claims (5)

1.一种利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统，包括热泵机组、循环水系统、矿井水换热系统，所述热泵机组包括压缩机、蒸发器、限流元件和冷凝器，蒸发器和冷凝器均包括管程和壳程，二者的管程分别与压缩机和限流元件间隔串接成热泵回路，热泵回路内有可压缩的冷媒，其特征在于：所述循环水系统包括第一循环水系统和第二循环水系统，第一循环水系统包括风-水换热器和第一循环水泵，所述风-水换热器包括风机和设置在风机前方的换热器，所述第一循环水系统即由该换热器与第一循环水泵和所述蒸发器通过管路、阀门串接而成；

第二循环水系统包括板式换热器、第二循环水泵，所述板式换热器分别设有第一流体通道和第二流体通道，所述第二循环水系统即由该板式换热器第一流体通道与第二循环水泵和所述冷凝器通过管路、阀门串接而成；

所述矿井水换热系统包括旋流除污器和全自动压差过滤器，配用矿井排水管设有旁路阀，该旁路阀上、下游的配用矿井排水管上分别设有上游阀和下游阀，所述旋流除污器、全自动压差过滤器和板式换热器的第二流体通道串接在上游阀和下游之间。

2.根据权利要求1所述的利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统，其特征在于：所述旋流除污器包括罐体、进水管、出水管和排污管，其出水管设置在罐体顶部中心，其进水管设置在罐体侧壁上，且进水管的轴心线与罐体一个同心圆相切，所述排污管设置在罐体底部，并设有排污阀， 所述出水管下端伸入罐体，并延伸至进水管下方。

3.根据权利要求2所述的利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统，其特征在于：所述热泵机组、板式换热器、旋流除污器和全自动压差过滤器各两台，所述第一循环水泵、第二循环水泵各三台，均并联使用。

4.根据权利要求3所述的利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统，其特征在于：第二循环水系统的管路上还串接一散热片组，该散热片组作为旁路与所述第一流体通道并联。

5.根据权利要求1至4任一所述的利用矿井排水携带热量的热泵制冷系统，其特征在于：还包括一个稳压罐和补水装置，所述补水装置包括贮水仓、补水泵，补水泵进水管通入贮水仓，补水泵的出水口与第二循环水系统管路之间设有补水管，补水管上串接有两个补水阀，所述稳压罐内部存有清水，清水上方为压缩空气，稳压罐底部通过管道与两个补水阀之间的补水管相接，稳压罐上设有液位计，其顶部设有压力表和进气管，进气管与高压气源相通，并设有进气阀。

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