[发明专利]矿井降温与热能利用的综合系统

说明书

技术领域：

本发明是综合利用热泵与井下降温技术，在进行矿井降温的同时，实现了井下热能回收利用，一套系统解决了高温矿井井下降温和地面建筑供热的双重需求， 属于矿井热害治理和余热利用领域。

背景技术：

随着采矿技术的发展，煤矿、铁矿、金矿等现代化矿井的采掘深度不断增加，一方面：井下温度越来越高，井下高温热害成为现代化井下开采必需解决的问题。另一方面：矿井地面建筑采暖、井筒进风防冻、洗浴热水需要消耗大量热能。

传统做法将井下降温和地面供热分开设计，能源消耗量大，设备重复投资，本发明针对矿井热害治理和冬季矿井供热需求，提出矿井降温与热能利用一体化技术，设计一套系统同时实现高温矿井井下降温和冬季矿井建筑采暖、洗浴热水、井筒防冻的供热需求，该技术不但可以降低井下降温和冬季采暖建设投资，同时取消了传统的锅炉热源，实现清洁能源回收利用、节能降耗，并大幅度降低了系统的运行费用。

发明内容：

针对矿井热害治理和冬季矿井供热需求，本发明提供一种矿井降温与热能利用一体化系统。

为了实现上述目的，本发明采取了以下技术方案：一种矿井降温与热能利用的综合系统，其特征在于：它包括喷淋换热系统、除雾器、冷却塔、集水池、两级热泵机组、高低压换热器、井下降温用空冷器所需的其他设备零部件。在地面建立井下降温与热能利用设计综合机房，机组共用，系统统一考虑；夏季：热泵机组制冷工况，提供冷冻水用于井下降温，消除矿井热害；冬季：大部分热泵机组供热工况，回收矿井回风余热提供冬季热源，少部分热泵机组机组根据井下热害情况采用制冷工况提供井下降温，同时井下降温冷凝热用于冬季供热；井下采用壳管式高低压换热器解决系统高静水压问题。在通风主扇出口安装喷淋式换热系统，冬季回收矿井回风余热，夏季排出井下降温冷凝热，从而达到了节约能源，降低能耗的目的。本发明由于采用了以上技术方案，其具有以下优点：

1.实现了井下热害资源化利用，将高温矿井井下热害转换成冬季供热的能源。

2.发明了采用热泵主机设计了一套井下降温与地面供热综合系统，通过热泵主机不同工况的运行切换，既可以满足高温矿井井下降温制冷需求又可以满足冬季建筑采暖、洗浴热水及井筒防冻的供热需求。

3.提出井下降温采用热泵机组串联运行，两级制冷，15.5℃大温差送水，减小了一次冷冻水输送管径，节约了竖井空间。

4.实现了井下降温冷凝热回收利用

5.采用高低压换热器解决高温矿井高静水压问题。

6.采用了普通热泵机组替代了昂贵的井下降温机组。

附图说明：

图1为矿井降温与热能利用一体化系统供热工况工作原理图。

图2为矿井降温与热能利用一体化系统制冷工况工作原理图。

图3为矿井降温与热能利用一体化系统总图

具体实施方式：

下面结合附图，对本发明进行详细的说明。

本发明主要包括：除雾器1、喷淋换热系统2、回风换热塔3、换热水池4、一级热泵机组5、二级热泵机组6、冷却塔7、高低压换热器8、空冷器9 、建筑采暖10、井筒防冻11、二级冷源12。

冬季运行如图1所示，冬季，冷却塔7停止运行，从矿井出来的总回风不仅温度较高而且湿度较大，总回风中含丰富的低温热能。一级热泵5通过回风换热塔3回收矿井回风中的热能，为建筑采暖、井筒防冻提供热。同时，少部分热泵机组机组制冷工况提供井下降温，水在回风换热扩散塔中通过喷淋换热系统2与矿井回风进行换热（除雾器1主要防止换热后的水向外飘散），水向回风释放热量后汇入换热水池4，作为热泵机组冷却水源。集水池4中的水进入一级热泵机组5和二级热泵机组6的冷凝器，热泵机组中的制冷工质与进入冷凝器的水源换热释放热量后，提供2.5℃一次冷冻水，一次冷冻水通过副井送至井下降温硐室，在降温硐室利用高低压换热器8换成二次冷冻水，二次冷冻水将冷量送到井下降温用空冷器9实现井下降温，同时井下降温冷凝热用于冬季供热。