CN216384325U - 一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，包括智能控制系统、余热回收系统和余热供暖系统，智能控制系统用于控制余热回收系统和供暖系统运行，余热回收系统把各个独立的煤矿余热回收进行整合为一个整体系统，余热供暖系统将煤矿供热划分为几个独立的供暖模块。具有以下优点：充分利用煤矿企业存在的各种余热资源，以热泵技术为核心，提取余热资源中的热量，通过系统整合及智能调控来高效的满足煤矿供暖需求，把分散的余热供暖系统整合为一个智能的供暖整体，优先利用高能效供暖系统，使系统运行费用最省。

Description

一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置

技术领域

本实用新型是一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，涉及清洁供暖改造技术领域，多种余热资源共同利用满足供暖需求。

背景技术

煤矿企业是能源消耗大户，实施节能降耗工程刻不容缓。煤矿企业在响应国家环保的号召下，取缔了燃煤锅炉供暖系统，进行清洁供暖改造，改造的形式多为天然气供暖系统、电锅炉供暖系统，虽达到了环保要求，但是运行成本较高，给企业带来了较高的经济负担。

煤矿企业的生产过程中会伴随着大量的余热资源产生，但是这些余热资源大多属于低品位的能源，不能直接利用，基本上都是直接的排放，造成了很多的能源浪费。煤矿企业如利用自由的多种余热资源进行节能供暖改造，不仅能够减少污染物的排放，保护生态环境，还能够大大的降低供暖运行费用，给企业带来良好的经济效益。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，充分利用煤矿企业存在的各种余热资源，以热泵技术为核心，提取余热资源中的热量，通过系统整合及智能调控来高效的满足煤矿供暖需求，把分散的余热供暖系统整合为一个智能的供暖整体，优先利用高能效供暖系统，使系统运行费用最省。

为解决以上技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，包括智能控制系统、余热回收系统和余热供暖系统，智能控制系统用于控制余热回收系统和供暖系统运行，余热回收系统把各个独立的煤矿余热回收进行整合为一个整体系统，余热供暖系统将煤矿供热划分为几个独立的供暖模块。

进一步的，所述余热回收系统包括第一级分水器和第一级集水器，第一级分水器和第一级集水器之间设有超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统。

进一步的，所述超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统与第一级分水器之间均设有进水温度传感器、测水流量的流量计和第一电动调节阀，超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统与第一级集水器之间均设有出水温度传感器。

进一步的，所述超低温空气源热泵系统包括空气源热泵机组，空气源热泵机组上设有室外空气进气口和室外空气排气口，空气源热泵机组连接有供水管和回水管，空气源热泵机组与回水管之间安装有循环泵，室外空气通过热泵技术可以从最低-40℃的空气中提取热量，大气也是本专利供热改造的一种可利用热源。

进一步的，所述矿井乏风余热回收系统包括乏风热回收换热器，乏风热回收换热器上设有矿井乏风进口和矿井乏风排口，乏风热回收换热器连接有中介液供管和中介液回管，中介液供给管和中介液回管连接有乏风水源热泵机组，乏风水源热泵机组连接有回水管和供水管，中介液供给管与乏风水源热泵机组之间设有循环泵，回水管上设有循环泵。

进一步的，所述矿井涌水余热回收系统包括涌水源热泵机组，包括涌水源热泵机组连接有中介水供管和中介水回管，中介水供管和中介水回管连接有污水换热器，污水换热器连接有涌水供管和涌水排管，涌水源热泵机组还连接有回水管和供水管，回水管上安装有循环泵。

进一步的，所述浴室废水预热回收系统包括浴池废水源热泵机组，浴池废水源热泵机组连接有洗浴废水进管和洗浴废水排管，洗浴废水进管与浴池废水源热泵机组之间设有毛发过滤器、污水泵和砂缸过滤器，浴池废水源热泵机组还连接有回水管和供水管，回水管上安装有循环泵。

进一步的，所述供暖系统包括第二级集水器和第二级分水器，第二级集水器连接第一级分水器，第二级集水器与第一级分水器之间设有第一压力传感器和循环泵，第二级分水器连接第一级集水器，第二级分水器和第一级集水器之间设有第二压力传感器。

进一步的，所述第二级集水器和第二级分水器之间设有生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块和洗浴热水制取模块。

进一步的，所述生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块和洗浴热水制取模块与第二级集水器之间均设有温度传感器，生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块和洗浴热水制取模块与第二级分水器之间均设有第二电动调节阀。

本实用新型采用以上技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

充分利用煤矿企业存在的各种余热资源，以热泵技术为核心，提取余热资源中的热量，通过系统整合及智能调控来高效的满足煤矿供暖需求，把分散的余热供暖系统整合为一个智能的供暖整体，优先利用高能效供暖系统，使系统运行费用最省。

本系统无污染，高能效，供暖效果稳定可靠，运行成本低，比现有供暖改造技术节能至少50％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的智能清洁供暖装置的结构框图；

图2为本实用新型中超低温空气源热泵系统的结构示意图；

图3为本实用新型伸中矿井乏风余热回收系统的结构示意图；

图4为本实用新型中矿井涌水余热回收系统的结构示意图；

图5为本实用新型中浴室废水预热回收系统的结构示意图。

具体实施方式

实施例1，如图1所示，一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，包括智能控制系统、余热回收系统和余热供暖系统，智能控制系统用于控制余热回收系统和供暖系统运行，余热回收系统包括第一级分水器和第一级集水器，第一级分水器和第一级集水器之间设有超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统，超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统与第一级分水器之间均设有进水温度传感器2、测水流量的流量计1和第一电动调节阀3，超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统与第一级集水器之间均设有出水温度传感器4，第一级分水器和第一级集水器把各种余热回收进行整合为一个整体系统。

如图2所示，所述超低温空气源热泵系统包括空气源热泵机组，空气源热泵机组上设有室外空气进气口和室外空气排气口，空气源热泵机组连接有供水管和回水管，空气源热泵机组与回水管之间安装有循环泵，室外空气通过热泵技术可以从最低-40℃的空气中提取热量，大气也是本专利供热改造的一种可利用热源。

所述超低温空气源热泵系统中空气源热泵机组吸收周围空气中的热量，通过热泵机组把吸收的热量制取高温热水，满足供暖热水需求。

煤矿企业如在充分利用各类余热资源的情况下仍无法满足煤矿总供暖需求，则可通过超低温空气源热泵系统进行最后的供暖补充。超低温空气源热泵系统的选择根据当地冬季最低环境温度及所需的热水温度的情况，来决定选择何种类型的空气源热泵系统，目前有两种空气源系统可供选择，分别为-25℃空气源热泵系统、-35℃空气源热泵系统，-25℃空气源热泵系统采用了喷气增焓技术，最低运行环境温度为-25℃，最高出水温度为55℃；-35℃空气源热泵系统采用了单机双级螺杆压缩技术，最低运行环境温度可达-35℃，最高出水温度可达75℃。

如图3所示，所述矿井乏风余热回收系统包括乏风热回收换热器，乏风热回收换热器上设有矿井乏风进口和矿井乏风排口，乏风热回收换热器连接有中介液供管和中介液回管，中介液供给管和中介液回管连接有乏风水源热泵机组，乏风水源热泵机组连接有回水管和供水管，中介液供给管与乏风水源热泵机组之间设有循环泵，回水管上设有循环泵。

所述矿井乏风余热回收系统主要设备为乏风热回收换热器与乏风水源热泵机组构成，矿井乏风通过乏风热回收换热器，与中介液进行间接换热，中介液进入乏风水源热泵机组为机组提供热源，乏风水源热泵机组制取高温热水。

针对矿井乏风采用矿井乏风余热回收系统进行供暖，本系统采用间接换热方式，首先采用耐腐蚀低阻力乏风热回收换热器，通过低温中介液与乏风进行换热，吸收乏风中的热量，低温中介液进入热泵机组，作为热泵机组热源制取高温供暖热水。此系统乏风热回收换热器为核心设备，需要耐腐蚀、片距宽、抗脏堵、风阻小，保证乏风可以畅通无阻通过，而且不会影响乏风的排放风量。

如图4所示，所述矿井涌水余热回收系统包括涌水源热泵机组，包括涌水源热泵机组连接有中介水供管和中介水回管，中介水供管和中介水回管连接有污水换热器，污水换热器连接有涌水供管和涌水排管，涌水源热泵机组还连接有回水管和供水管，回水管上安装有循环泵。

所述矿井涌水余热回收系统主要设备为污水换热器与涌水源热泵机组构成，涌水通过污水换热器，与中介水进行间接换热，中介水进入涌水源热泵机组为机组提供热源，涌水源热泵机组制取高温热水。

针对矿井涌水采用矿井涌水源余热回收系统，本系统采用间接换热方式，首先采用高效污水换热器，通过中介水与涌水进行换热，中介水再作为热泵机组的热源制取供暖热水。此系统污水换热器为核心设备，需要耐腐蚀、抗脏堵、换热效率高，保证涌水顺利通过污水换热器，系统稳定运行。

如图5所示，所述浴室废水预热回收系统包括浴池废水源热泵机组，浴池废水源热泵机组连接有洗浴废水进管和洗浴废水排管，洗浴废水进管与浴池废水源热泵机组之间设有毛发过滤器、污水泵和砂缸过滤器，浴池废水源热泵机组还连接有回水管和供水管，回水管上安装有循环泵。

所述浴室废水预热回收系统主要设备为浴池废水源热泵机组、污水泵、砂缸过滤器等设备，废水经过毛发过滤器、砂缸过滤器后进入浴池废水源热泵机组，此机组换热器耐腐蚀且大温差设计，可最大化的提取废水中的热量来制取高温热水。

针对洗浴废水采用洗浴废水余热回收系统，本系统采用特种洗浴废水源热泵机组，采用大温差技术，提取废水中的热量，同时机组耐腐蚀、抗脏堵。

所述矿井空压机余热回收系统主要设备为空压机余热回收换热器，此换热器采用缠绕管式换热器，此换热器适用温度范围广、适应热冲击、热应力自身消除、紧凑度高。空压机的产生的高温油及压缩空气通过空压机余热回收换热器可直接制取高温热水，同时可把空压机油及压缩空气温度降到合适的温度，保证空压机高效稳定的运行。

根据煤矿现场的各类建筑物布置及余热资源的分布情况，将综合能源站设置于项目中心区域，此部分主要包括了集中式智能控制系统、一级分/集水器、二级分/集水器、循环泵等设备，使各级余热供暖系统在此能源站中整合为一，同时根据末端供暖模块情况进行合理分配，集中式智能控制系统根据各个检测信息的反馈进行智能化分析，发出正确的指令，来自动化调节整个煤矿清洁供暖系统的运行。

所述余热供暖系统包括第二级集水器和第二级分水器，第二级集水器连接第一级分水器，第二级集水器与第一级分水器之间设有第一压力传感器7和循环泵，第二级分水器连接第一级集水器，第二级分水器和第一级集水器之间设有第二压力传感器8，第二级集水器和第二级分水器之间设有生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块、洗浴热水制取模块和其他供暖模块，生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块、洗浴热水制取模块和其他供暖模块与第二级集水器之间均设有温度传感器6，生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块、洗浴热水制取模块和其他供暖模块与第二级分水器之间均设有第二电动调节阀5。

系统首先通过第一级分、集水器，把各种余热供暖系统进行整合为一个整体系统，整合后的供暖系统通过二级分水器、二级集水器，根据煤矿末端建筑物的类别、使用情况、分布状况等因素合理划分为几个独立的供暖模块。

系统利用智能控制系统，利用大数据分析技术，可达到按需运行，最佳节能模式供暖方式。系统运行时首先通过温度传感器6进行分析各个末端供暖负荷变化情况，当末端负荷需求降低时，每个末端供暖主管路上电动调节阀5变小，减少管路流量，达到时刻与末端供暖匹配变化。末端需要水量减少，引起末端供回水的压差变化，循环泵根据末端系统压力传感器7、8的压力反馈分析，进行自我变频调节，调整大系统的流量，流量减少，引起余热供暖系统出水温度变高的变化，智能控制系统根据检测到每个余热供暖系统进水温度2、出水温度4、水流量1、用电功率参数情况，进行智能分析，通过电动调节阀3优先关闭系统运行能效较低系统。系统在第二级分、集水器间设立压差旁通阀，保证系统运行所需的最小流量。

本实用新型的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本实用新型限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好的说明本实用新型的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本实用新型从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (8)

1.一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：包括智能控制系统、余热回收系统和余热供暖系统，智能控制系统用于控制余热回收系统和供暖系统运行，余热回收系统把各个独立的煤矿余热回收进行整合为一个整体系统，余热供暖系统将煤矿供热划分为几个独立的供暖模块；

所述余热回收系统包括第一级分水器和第一级集水器，第一级分水器和第一级集水器之间设有超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统；

所述超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统与第一级分水器之间均设有进水温度传感器、测水流量的流量计和第一电动调节阀，超低温空气源热泵系统、矿井乏风余热回收系统、矿井涌水余热回收系统、浴室废水预热回收系统和矿井空压机余热回收系统与第一级集水器之间均设有出水温度传感器。

2.如权利要求1所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述超低温空气源热泵系统包括空气源热泵机组，空气源热泵机组上设有室外空气进气口和室外空气排气口，空气源热泵机组连接有供水管和回水管，空气源热泵机组与回水管之间安装有循环泵，室外空气通过热泵技术可以从最低-40℃的空气中提取热量。

3.如权利要求1所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述矿井乏风余热回收系统包括乏风热回收换热器，乏风热回收换热器上设有矿井乏风进口和矿井乏风排口，乏风热回收换热器连接有中介液供管和中介液回管，中介液供给管和中介液回管连接有乏风水源热泵机组，乏风水源热泵机组连接有回水管和供水管，中介液供给管与乏风水源热泵机组之间设有循环泵，回水管上设有循环泵。

4.如权利要求1所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述矿井涌水余热回收系统包括涌水源热泵机组，包括涌水源热泵机组连接有中介水供管和中介水回管，中介水供管和中介水回管连接有污水换热器，污水换热器连接有涌水供管和涌水排管，涌水源热泵机组还连接有回水管和供水管，回水管上安装有循环泵。

5.如权利要求1所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述浴室废水预热回收系统包括浴池废水源热泵机组，浴池废水源热泵机组连接有洗浴废水进管和洗浴废水排管，洗浴废水进管与浴池废水源热泵机组之间设有毛发过滤器、污水泵和砂缸过滤器，浴池废水源热泵机组还连接有回水管和供水管，回水管上安装有循环泵。

6.如权利要求1所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述供暖系统包括第二级集水器和第二级分水器，第二级集水器连接第一级分水器，第二级集水器与第一级分水器之间设有第一压力传感器和循环泵，第二级分水器连接第一级集水器，第二级分水器和第一级集水器之间设有第二压力传感器。

7.如权利要求6所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述第二级集水器和第二级分水器之间设有生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块和洗浴热水制取模块。

8.如权利要求7所述的一种充分利用煤矿余热资源的智能清洁供暖装置，其特征在于：所述生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块和洗浴热水制取模块与第二级集水器之间均设有温度传感器，生产区供暖模块、非生产区供暖模块、矿井送风加热模块和洗浴热水制取模块与第二级分水器之间均设有第二电动调节阀。

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