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一種礦井回風熱能梯級利用系統及其運行方式.pdf

摘要
申請專利號:

CN201610005759.8

申請日:

2016.01.05

公開號:

CN105486104A

公開日:

2016.04.13

當前法律狀態:

公開

有效性:

審中

法律詳情: 公開
IPC分類號: F28C1/00; F28F25/02; F25B30/06 主分類號: F28C1/00
申請人: 北京礦大節能科技有限公司
發明人: 王建學; 牛永勝; 孟杰
地址: 100083北京市海淀區清華東路16號3號樓(中關村能源與安全科技園)106室
優先權:
專利代理機構: 代理人:
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法律狀態
申請(專利)號:

CN201610005759.8

授權公告號:

法律狀態公告日:

2016.04.13

法律狀態類型:

公開

摘要

本發明涉及一種礦井回風熱能梯級利用系統及其運行方式,其特征在于:它包括回風換熱風道、噴淋除塵換熱器、間壁式氣水換熱裝置、第一熱泵機組單元、第二熱泵機組單元和用戶設備;所述回風換熱風道依次設置所述噴淋除塵換熱器和所述間壁式氣水換熱裝置,所述噴淋除塵換熱器和所述間壁式氣水換熱裝置均采用模塊化結構,增強了回風換熱系統備用性,同時提高了系統換熱效果;所述噴淋除塵換熱器、所述噴淋除塵蓄水槽與所述第一熱泵機組之間形成回風一次換熱系統;所述間壁式氣水換熱裝置與所述第二熱泵機組之間形成回風二次換熱系統;本發明可充分回收礦井回風能量,實現礦井回風熱能的梯級利用。

權利要求書

1.一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于:它包括回風換熱風道、噴
淋除塵換熱器、間壁式氣水換熱裝置、第一熱泵機組單元、第二熱泵機組單元和
用戶設備;所述第一熱泵機組單元和第二熱泵機組單元均包括一個以上并聯的熱
泵機組;
所述回風換熱風道上依次設置所述噴淋除塵換熱器和所述間壁式氣水換熱裝
置,所述噴淋除塵換熱器底部設置噴淋除塵蓄水槽,所述噴淋除塵換熱器與所述
間壁式氣水換熱裝置之間設置擋水百葉;
所述噴淋除塵換熱器由單級或多級噴淋模塊組成,所述噴淋除塵換熱器進水
口通過一噴淋進水總管道連接所述第一熱泵機組單元的冷熱源出水口,所述噴淋
除塵蓄水槽通過在線水處理裝置和噴淋水循環泵連接所述第一熱泵機組單元的冷
熱源進水口,所述第一熱泵機組單元的冷熱水進、出口分別通過管道連接所述用
戶設備;所述噴淋除塵換熱器、所述噴淋除塵蓄水槽與所述第一熱泵機組單元之
間形成回風一次換熱系統;
所述間壁式氣水換熱裝置包括若干個并聯的間壁式氣水換熱器,每一所述間
壁式氣水換熱器包括若干個并聯的換熱模塊,每一所述換熱模塊包括一個換熱殼
體,兩個呈“V”字形排列的換熱管束及一個風機;所述換熱管束內部換熱管中填
充換熱工質,所述換熱工質根據不同換熱工況為乙二醇溶液或水;
所述間壁式氣水換熱裝置設置有一總進水管道和一總回水管道,所述總進、
回水管道設置若干并聯的進、回水干管分別連接所述間壁式氣水換熱器的進、出
水口,所述間壁式氣水換熱器的進、出水口設置若干并聯的進、回水支管分別連
接所述換熱模塊的進、出水口;所述換熱模塊的進水口、出水口分別設置兩并聯
的分支管道與所述換熱模塊中的兩個所述換熱管束的進水口、出水口相連;
與所述間壁式氣水換熱器相連的每一條并聯的進水干管上設置有閥門;
所述間壁式氣水換熱裝置的總進水管道與所述第二熱泵機組單元的冷熱源出
口相連接,所述總回水管道與所述第二熱泵機組單元的冷熱源進口相連,所述第
二熱泵機組單元的冷熱水進、出口分別通過管道連接所述用戶設備;所述間壁式
氣水換熱裝置與所述第二熱泵機組之間形成回風二次換熱系統;
所述間壁式氣水換熱裝置與所述第二熱泵機組單元的冷熱源進口相連接的所
述總回水管道上設置一補液管道,所述補液管道通過補液閥門及補液泵連接一儲
液箱。
2.如權利要求1所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于,所述
回風換熱管道包括一直管段和一擴散段,所述噴淋除塵換熱器設置在所述直管段
和擴散段的連接處,所述間壁式氣水換熱裝置設置在所述擴散段的頂部。
3.如權利要求1所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于,所述
在線水處理裝置包括旋流除砂器和全自動水過濾器。
4.如權利要求1所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于,所述
噴淋除塵換熱器進水口與所述第一熱泵機組單元的冷熱源出水口相連接的噴淋進
水總管道上設置一補水管道,所述補水管道通過補水閥門外接自來水。
5.如權利要求1所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于,每一
所述間壁式氣水換熱器由三個或六個并聯的所述換熱模塊組合而成。
6.如權利要求1或2或3或4或5所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,
其特征在于,所述間壁式氣水換熱器中的所述換熱模塊的風機為電力驅動式風機。
7.如權利要求1或2或3或4或5所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,
其特征在于,所述間壁式氣水換熱器中的所述換熱模塊的風機為水力驅動式風機。
8.如權利要求7所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于,所述
換熱模塊還包括一水輪機,所述水輪機設置在所述換熱模塊的出水口與所述換熱
模塊中的兩個所述換熱管束的出水口之間連接。
9.如權利要求1-8任一項所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統的運行方式,
包括以下三種模式:
1)雙制熱工況:礦井回風在回風換熱風道的引導下先進入噴淋除塵換熱器,
與噴淋除塵換熱器的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水吸收熱量的同時洗滌礦井回風
中的粉塵顆粒,吸熱后的噴淋水在擋水百葉的阻隔下匯集到底部噴淋除塵蓄水槽,
并通過在線水處理裝置在線過濾凈化后進入第一熱泵機組單元,為第一熱泵機組
單元提供良好的熱源,換熱后的水再次返回噴淋除塵換熱器與礦井回風循環換熱,
同時第一熱泵機組單元將提取的熱量用于滿足用戶設備供熱需求;與噴淋除塵換
熱器完成一次換熱的礦井回風在風機的牽引下進入間壁式氣水換熱裝置,并與間
壁式氣水換熱器換熱管束中填充的換熱工質進行熱交換,換熱工質吸收礦井回風
中的熱能為第二熱泵機組單元提供熱源,第二熱泵機組單元將提取的熱量用于滿
足用戶設備的供熱需求;
2)雙制冷工況:礦井回風在回風換熱風道的引導下先進入噴淋除塵換熱器,
與噴淋除塵換熱器的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水釋放熱量的同時洗滌礦井回風
中的粉塵顆粒,放熱后的噴淋水在擋水百葉的阻隔下匯集到底部噴淋除塵蓄水槽,
并通過在線水處理裝置在線過濾凈化后進入第一熱泵機組單元,為第一熱泵機組
單元提供冷源,換熱后的水再次返回噴淋除塵換熱器與礦井回風循環換熱,同時
第一熱泵機組單元將提取的冷量用于滿足用戶設備制冷需求;與噴淋除塵換熱器
完成一次換熱的礦井回風在風機的牽引下進入間壁式氣水換熱裝置,并與間壁式
氣水換熱器換熱管束中填充的換熱工質進行熱交換,換熱工質吸收礦井回風中的
冷能為第二熱泵機組單元提供冷源,第二熱泵機組單元將提取的冷量用于滿足用
戶設備的制冷需求;
3)同時制熱、制冷工況:礦井回風在回風換熱風道的引導下進入噴淋除塵換
熱器,與噴淋除塵換熱器的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水吸收礦井總回風的熱量
的同時洗滌礦井回風中的粉塵顆粒,換熱后的噴淋水在擋水百葉的阻隔下匯集到
噴淋除塵蓄水槽,并通過在線水處理裝置在線過濾凈化后進入第一熱泵機組單元,
為第一熱泵機組單元提供良好的熱源,提熱后的水再次返回噴淋除塵換熱器與礦
井回風循環換熱,同時第一熱泵機組單元將提取的熱量用于滿足用戶設備供熱;
與噴淋除塵換熱器完成一次換熱的礦井回風溫度降低,在風機的牽引下進入間壁
式氣水換熱裝置,并與間壁式氣水換熱器換熱管束中填充的換熱工質進行熱交換,
換熱工質吸收礦井回風中的冷能為第二熱泵機組單元提供冷源,第二熱泵機組單
元將提取的冷量用于滿足用戶設備的制冷需求。
10.如權利要求9所述的一種礦井回風熱能梯級利用系統的運行方式,雙制
熱工況下,間壁式氣水換熱器內換熱工質為乙二醇溶液,雙制冷工況及同時制熱、
制冷工況下,間壁式氣水換熱器內換熱工質為水。

說明書

一種礦井回風熱能梯級利用系統及其運行方式

技術領域

本發明涉及一種熱能回收利用系統及其運行方式,特別是關于一種礦井回風
熱能梯級利用系統及其運行方式。

背景技術

在目前煤炭行業中,燃煤消耗量大、礦區環境污染嚴重與煤礦廢熱資源未得以
充分有效利用這一矛盾問題日益凸顯。礦井回風溫度較高,風量較大,且溫、濕
度一年四季保持恒定,其中蘊含了大量低溫熱能,這些熱能往往未經利用而加以
排放造成了能源的浪費。將這部分熱能加以回收利用以滿足煤礦建筑供暖、井筒
防凍及職工浴室等用熱需求,替代或取消傳統燃煤鍋爐,可減少燃煤消耗,降低
燃煤污染,社會效益顯著。

目前,現有技術人員已提出一些有關礦井回風熱能回收利用的系統,在礦井
通風回路或旁路上設置一回風熱能利用裝置,該裝置往往采用單一的間壁式換熱
形式(專利CN1916368A)或噴淋式(專利CN201571533U)一種換熱形式,在換熱過
程中均存在一些不足:間壁式換熱易受到礦井回風中含有的粉塵等雜質污染,產
生臟堵問題,且傳熱系數相對較低,影響換熱效果;噴淋式換熱可以降低礦井回
風中的粉塵濃度,但噴淋換熱用水泵耗能較大,且礦井回風溫度較低(小于8℃)
時,對換熱效果影響較大。

此外,礦井回風熱能利用系統一般只能在一種工況下運行,不能同時制熱和
制冷。以夏季為例,通常利用礦井回風熱能利用裝置提取礦井回風中的冷量以滿
足夏季用戶建筑空調,此時則無法提供用戶生活熱水等熱負荷。

發明內容

針對上述問題,本發明的目的是提供一種能夠充分高效回收礦井回風且不影
響礦井通風系統運行的礦井回風熱能梯級利用系統及其運行方式。

為了實現上述目的,本發明采取了以下技術方案:

一種礦井回風熱能梯級利用系統,其特征在于:它包括回風換熱風道、噴淋
除塵換熱器、間壁式氣水換熱裝置、第一熱泵機組單元、第二熱泵機組單元和用
戶設備;第一熱泵機組單元和第二熱泵機組單元均包括一個以上并聯的熱泵機組;

回風換熱風道的直管段與擴散段的連接處依次設置噴淋除塵換熱器和擋水百
葉,噴淋除塵換熱器底部設置噴淋除塵蓄水槽,擴散段頂部設置所述間壁式氣水
換熱裝置;

噴淋除塵換熱器由單級或多級組合式噴淋模塊組成,噴淋除塵換熱器進水口
通過噴淋進水總管道連接第一熱泵機組單元的冷熱源出水口,噴淋除塵蓄水槽通
過在線水處理裝置和噴淋水循環泵連接第一熱泵機組單元的冷熱源進水口,第一
熱泵機組單元的冷熱水進、出口分別通過管道連接用戶設備;

由此可見,噴淋除塵換熱器、噴淋除塵蓄水槽與第一熱泵機組之間形成回風
一次換熱系統,回風一次換熱系統換熱工質為水;

間壁式氣水換熱裝置包括若干個并聯的間壁式氣水熱器,每一間壁式氣水換
熱器包括若干個并聯的換熱模塊,每一換熱模塊包括一個換熱殼體,兩個呈“V”
字形排列的換熱管束及一個風機;換熱管束內部換熱管中填充換熱工質,換熱工
質為乙二醇溶液;

間壁式氣水換熱裝置設置有一總進水管道和一總回水管道,總進、回水管道
設置若干并聯的進、回水干管分別連接間壁式氣水換熱器的進、出水口,間壁式
氣水換熱器的進、出水口設置若干并聯的進、回水支管連接換熱模塊的進、出水
口;換熱模塊的進水口、出水口分別設置兩并聯的分支管道與換熱模塊中的兩個
換熱管束的進水口、出水口相連;

與間壁式氣水換熱器相連的每一條并聯的進水干管上設置有閥門;

間壁式氣水換熱裝置的總進水管道與第二熱泵機組單元的冷熱源出口相連
接,總回水管道與第二熱泵機組單元的冷熱源進口相連,第二熱泵機組單元的冷
熱水進、出口分別通過管道連接用戶設備;

間壁式氣水換熱裝置與第二熱泵機組之間形成回風二次換熱系統,回風二次
換熱系統換熱工質為乙二醇溶液;

間壁式氣水換熱裝置與第二熱泵機組單元的冷熱源進口相連接的總回水管道
上設置一補液管道,補液管道通過補液閥門及補液泵連接一儲液箱。

在線水處理裝置包括旋流除砂器和全自動水過濾器。

噴淋除塵換熱器進水口與第一熱泵機組單元的冷熱源出水口相連接的噴淋進
水總管道上設置一補水管道,補水管道通過補水閥門外接自來水。

每一間壁式氣水換熱器由三個或六個并聯的換熱模塊組合而成。

間壁式氣水換熱器中換熱模塊的風機為電力驅動式風機。

間壁式氣水換熱器中換熱模塊的風機為水力驅動式風機。換熱模塊還包括一
水輪機,水輪機設置在換熱模塊的出水口與兩個換熱管束的出水口之間連接。

一種礦井回風熱能梯級利用系統的運行方式,包括以下三種模式:

1)雙制熱工況:礦井回風在回風換熱風道的引導下先進入噴淋除塵換熱器,
與噴淋除塵換熱器的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水吸收熱量的同時洗滌礦井回風
中的粉塵顆粒,吸熱后的噴淋水在擋水百葉的阻隔下匯集到底部噴淋除塵蓄水槽,
并通過在線水處理裝置在線過濾凈化后進入第一熱泵機組單元,為第一熱泵機組
單元提供良好的熱源,換熱后的水再次返回噴淋除塵換熱器與礦井回風循環換熱,
同時第一熱泵機組單元將提取的熱量用于滿足用戶設備供熱需求;與噴淋除塵換
熱器完成一次換熱的礦井回風在風機的牽引下進入間壁式氣水換熱裝置,并與間
壁式氣水換熱器換熱管束中填充的換熱工質進行熱交換,換熱工質吸收礦井回風
中的熱能為第二熱泵機組單元提供熱源,第二熱泵機組單元將提取的熱量用于滿
足用戶設備的供熱需求;

2)雙制冷工況:礦井回風在回風換熱風道的引導下先進入噴淋除塵換熱器,
與噴淋除塵換熱器的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水釋放熱量的同時洗滌礦井回風
中的粉塵顆粒,放熱后的噴淋水在擋水百葉的阻隔下匯集到底部噴淋除塵蓄水槽,
并通過在線水處理裝置在線過濾凈化后進入第一熱泵機組單元,為第一熱泵機組
單元提供冷源,換熱后的水再次返回噴淋除塵換熱器與礦井回風循環換熱,同時
第一熱泵機組單元將提取的冷量用于滿足用戶設備制冷需求;與噴淋除塵換熱器
完成一次換熱的礦井回風在風機的牽引下進入間壁式氣水換熱裝置,并與間壁式
氣水換熱器換熱管束中填充的換熱工質進行熱交換,換熱工質吸收礦井回風中的
冷能為第二熱泵機組單元提供冷源,第二熱泵機組單元將提取的冷量用于滿足用
戶設備的制冷需求;

3)同時制熱、制冷工況:礦井回風在回風換熱風道的引導下進入噴淋除塵換
熱器,與噴淋除塵換熱器的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水吸收礦井總回風的熱量
的同時洗滌礦井回風中的粉塵顆粒,換熱后的噴淋水在擋水百葉的阻隔下匯集到
噴淋除塵蓄水槽,并通過在線水處理裝置在線過濾凈化后進入第一熱泵機組單元,
為第一熱泵機組單元提供良好的熱源,提熱后的水再次返回噴淋除塵換熱器與礦
井回風循環換熱,同時第一熱泵機組單元將提取的熱量用于滿足用戶設備供熱;
與噴淋除塵換熱器完成一次換熱的礦井回風溫度降低,在風機的牽引下進入間壁
式氣水換熱裝置,并與間壁式氣水換熱器換熱管束中填充的換熱工質進行熱交換,
換熱工質吸收礦井回風中的冷能為第二熱泵機組單元提供冷源,第二熱泵機組單
元將提取的冷量用于滿足用戶設備的制冷需求。

雙制熱工況下,間壁式氣水換熱器內換熱工質為乙二醇溶液,雙制冷工況及
同時制熱、制冷工況下,間壁式氣水換熱器內換熱工質為水。

本發明由于采用了以上技術方案,其具有以下優點:1、本發明中噴淋除塵換
熱器、噴淋除塵蓄水槽與第一熱泵機組之間形成回風一次換熱系統,回風一次換
熱系統采用礦井回風與噴淋水直接接觸換熱,充分回收礦井回風熱量的同時可以
吸收回風中的灰塵,降低礦井回風的粉塵含量,提高后續間壁式氣水換熱裝置與
礦井回風之間的換熱效果;2、本發明中間壁式氣水換熱裝置與第二熱泵機組之間
形成回風二次換熱系統,冬季雙制熱工況回風二次換熱系統換熱工質采用乙二醇
溶液,提高了低風溫條件下礦井回風熱能利用率,強化了礦井回風熱能的深度有
效利用;3、本發明中間壁式氣水換熱裝置采用若干個并聯的間壁式氣水換熱器組
合而成,同時一個間壁式氣水換熱器采用若干個換熱模塊并聯組合,增加了換熱
系統的備用性,一個換熱模塊出現故障,便于檢修,且不妨礙其他換熱模塊的正
常運行;4、本發明設置回風換熱風道,間壁式氣水換熱裝置布設在回風換熱風道
擴散段頂部的出口風道截面,由于擴散段頂部出口截面的擴大,增加了回風二次
換熱系統的換熱面積,提高了換熱能力;5、本發明組成間壁式換熱器的換熱模塊
中風機可采用水力驅動式風機,利用循環水系統水泵富余壓力作為動力,減少了
電力損耗,且間壁式換熱器不包含任何電氣設備,安全防爆,適用于煤礦安全需
求;6、本發明采用噴淋除塵回風一次換熱以及間壁式換熱回風二次換熱梯級換熱
系統,相比采用單一的噴淋換熱系統,可降低約60%水泵能耗,并且可以同時滿
足用戶制熱和用戶制冷兩種需求。本發明實現了回風熱量的有效回收,可適用于
多種環境條件下回風熱能的提取利用。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖

圖2是本發明中間壁式氣水換熱器的一個實施例的結構示意圖

圖3是本發明中間壁式氣水換熱裝置的一個實施例的俯視示意圖

圖4是本發明中間壁式氣水換熱器換熱模塊的風機的一個實施例的結構示意

具體實施方式

下面結合附圖和實施例,對本發明進行詳細的說明。

如圖1所示,本發明包括回風換熱風道1、噴淋除塵換熱器2、間壁式氣水換
熱裝置3、第一熱泵機組單元4、第二熱泵機組單元5和用戶設備6。其中,第一、
第二熱泵機組單元4、5包括一個以上并聯的熱泵機組。

礦井回風出風口處連接回風換熱風道1,回風換熱風道1包括直管段11和擴
散段12,直管段11與擴散段12連接處依次設置一噴淋除塵換熱器2和一擋水百
葉13,直管段11內噴淋除塵換熱器2底部對應設置噴淋除塵蓄水槽14,匯集換
熱除塵循環水,擴散段12頂部設置間壁式氣水換熱裝置3。

噴淋除塵換熱器2由單級或多級組合式噴淋模塊21組成,每一噴淋模塊21
尺寸與回風換熱風道1的直管段11相匹配,應保證噴淋水布滿整個直管段11風
道截面,使礦井回風與噴淋水充分換熱;噴淋除塵換熱器2進水口通過一噴淋進
水總管道22連接第一熱泵機組單元4的冷熱源出水口,噴淋除塵蓄水槽14通過
在線水處理裝置7和噴淋水循環泵23連接第一熱泵機組單元4的冷熱源進水口,
第一熱泵機組單元4的冷熱水進、出口分別通過管道連接用戶設備6,在線水處理
裝置7包括旋流除砂器71和全自動水過濾器72。

如圖2、3所示,間壁式氣水換熱裝置3是由若干個并聯的間壁式氣水換熱器
8組合而成的,相應的每一間壁式氣水換熱器8是由若干個并聯的換熱模塊81組
合而成的,每一換熱模塊81包括一個換熱殼體811,換熱殼體811內部設置的兩
個呈“V”字形排列的換熱管束812及其頂部設置的一個風機813,換熱管束812
內部換熱管中填充換熱工質,冬季換熱工況下,換熱工質為乙二醇溶液,保障低
風溫條件下礦井回風熱能的深度提取利用。

間壁式氣水換熱裝置3的兩端分別設置有一總進水管道31和一總回水管道
32,總進水管道31設置若干并聯的進水干管分別連接間壁式氣水換熱器8的進水
口,總回水管道32設置若干并聯的回水干管分別連接間壁式氣水換熱器8的出水
口;此外,間壁式氣水換熱器8的進水口設置若干并聯的進水支管連接其換熱模
塊81的進水口,間壁式氣水換熱器8的出水口設置若干并聯的回水支管連接其換
熱模塊81的出水口;換熱模塊81的進水口、出水口分別設置兩并聯的分支管道
與換熱殼體811內的兩個換熱管束812的進水口、出水口相連。

與間壁式氣水換熱器8相連的每一條并聯的進、回水干管上均設置有閥門,
單獨控制每一個間壁式氣水換熱器8的啟停,保證單個間壁式氣水換熱器8故障
的情況下不影響其他間壁式氣水換熱器8的安全運行。

間壁式氣水換熱裝置3的總進水管道31還與第二熱泵機組單元5的冷熱源出
口相連接,總回水管道32通過換熱工質循環泵33與第二熱泵機組單元5的冷熱
源進口相連接,第二熱泵機組單元5的冷熱水進、出口分別通過管道連接用戶設
備6。

間壁式氣水換熱裝置3與第二熱泵機組單元5的冷熱源進口相連接的總回水
管道32上還設置一補液管道91,補液管道91通過補液閥門92及補液泵93連接
一儲液箱9,儲液箱9內儲存換熱工質的濃溶液,根據環境溫度變化,開啟補液閥
門92,向總回水管道32中充注換熱工質,從而控制間壁式氣水換熱器8內換熱工
質的溶液濃度。

上述實施例中,噴淋除塵換熱器2進水口與第一熱泵機組單元4的冷熱源出
水口相連接的噴淋進水總管道22上還設置一補水管道23,補水管道23通過補水
閥門24外接自來水。

上述實施例中,間壁式氣水換熱裝置3中間壁式氣水換熱器8的個數設置應
與回風換熱風道1的擴散段12頂部出口尺寸相匹配,應保證間壁式氣水換熱器8
均勻布滿整個擴散段12出風口風道截面,使礦井回風與間壁式氣水換熱器8充分
換熱。

上述實施例中,每一間壁式氣水換熱器8由三個或六個并聯的換熱模塊81組
合而成。

上述實施例中,換熱模塊81的風機813可以為電力驅動式風機。

如圖4所示,為本發明風機的另一種實施例,換熱模塊81的風機813可以為
水力驅動式風機,換熱模塊81還包括一水輪機814,水輪機814設置在換熱模塊
81的出水口與換熱殼體811內的兩個換熱管束812的出水口之間連接,水輪機814
的進水口與通過一并聯管道連接兩個換熱管束812的出水口,水輪機814的出水
口連接換熱模塊81的出水口。換熱管束812中的換熱工質與回風換熱后,在換熱
工質循環泵33余壓的作用下從換熱管束812的出水口泵入水輪機814的進水口,
給水輪機814提供水力驅動力,水輪機814與風機813通過轉軸連接,水輪機814
將水流動能轉化為旋轉機械動能帶動風機813轉動。

本發明有三種運行方式,分別是雙制冷工況運行方式、雙制熱工況運行方式
及同時制冷制熱工況運行方式,雙制冷工況與雙制熱工況運行方式基本相同,以
雙制熱工況運行方式為例介紹:

礦井回風在回風換熱風道1的引導下先進入噴淋除塵換熱器2,與噴淋除塵換
熱器2的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水吸收礦井總回風的熱量的同時洗滌礦井回
風中的粉塵顆粒,換熱后的噴淋水在擋水百葉13的阻隔下匯集到底部噴淋除塵蓄
水槽14,噴淋除塵蓄水槽14內的噴淋水通過在線水處理裝置7在線過濾凈化后進
入第一熱泵機組單元4,為第一熱泵機組單元4提供良好的熱源,提熱后的水再次
返回噴淋除塵換熱器2與礦井回風循環換熱,同時第一熱泵機組單元4將提取的
熱量用于滿足用戶設備供熱;

與噴淋除塵換熱器2完成一次換熱的礦井回風在風機的牽引下進入間壁式氣
水換熱裝置3,并與間壁式氣水換熱器8換熱管束812中填充的換熱工質進行熱交
換,換熱工質吸收礦井回風中的熱能為第二熱泵機組單元5提供熱源,第二熱泵
機組單元5將提取的熱量用于滿足用戶設備的熱需求。

雙制熱工況下,礦井回風經過噴淋除塵換熱器提熱后,回風溫度在7-8℃左右,
再次進入間壁式氣水換熱裝置換熱,提熱后回風溫度為2-3℃左右,實現了礦井回
風熱能的深度提取。

同時制熱、制冷工況運行方式為:

礦井回風在回風換熱風道1的引導下進入噴淋除塵換熱器2,與噴淋除塵換熱
器2的噴淋水充分接觸換熱,噴淋水吸收礦井總回風的熱量的同時洗滌礦井回風
中的粉塵顆粒,換熱后的噴淋水在擋水百葉13的阻隔下匯集到底部噴淋除塵蓄水
槽14,噴淋除塵蓄水槽14內的噴淋水通過在線水處理裝置7在線過濾凈化后進入
第一熱泵機組單元4,為第一熱泵機組單元4提供良好的熱源,提熱后的水再次返
回噴淋除塵換熱器2與礦井回風循環換熱,同時第一熱泵機組單元4將提取的熱
量用于滿足熱用戶設備供熱;

與噴淋除塵換熱器2完成一次換熱的礦井回風溫度降低,在風機的牽引下進
入間壁式氣水換熱裝置3,并與間壁式氣水換熱器3換熱管束812中填充的換熱工
質進行熱交換,換熱工質吸收礦井回風中的冷能為第二熱泵機組單元5提供冷源,
第二熱泵機組單元5將提取的冷量用于滿足冷用戶設備的制冷需求。

雙制熱工況下,間壁式氣水換熱器8內換熱工質為乙二醇溶液,儲液箱9內
填充乙二醇濃溶液,根據冬季環境溫度變化,開啟補液閥門92,向總回水管道32
中充注乙二醇,從而控制間壁式氣水換熱器8內換熱工質的溶液濃度,保證礦井
回風熱能的有效提取。

雙制冷工況以及同時制熱、制冷工況下,間壁式氣水換熱器8內換熱工質為
水。

上述各實施例僅用于說明本發明,其中各部件的結構、連接方式等都是可以
有所變化的,凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進,均不應排
除在本發明的保護范圍之外。

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一種 礦井 回風 熱能 梯級 利用 系統 及其 運行 方式
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