[发明专利]低乏风温度矿井乏风余热提取系统

说明书

技术领域

本发明涉及低乏风温度矿井乏风余热提取系统，属于煤矿矿井余热利用系统领域。

背景技术

矿井乏风余热回收系统目前在夏热冬冷地区，即华北、华东地区目前利用较为广泛。系统形式以喷淋对流换热式和深焓直蒸式两种为主，其中在华北、华东地区以喷淋对流换热式为主，主要是因为华北、华东地区的煤矿矿井深度较深，井深一般都在400米以上，矿井乏风的全年温度据不完全统计在18-30℃左右，并且由于华北华东地区的冬季室外温度相对西北、东北地区较高，一般冬季温度在-10℃以内，极寒天气温度最多达到-20℃左右。利用喷淋对流换热式乏风换热器提取乏风热量经过热泵系统升温后完全可以满足井口防冻以及矿区供暖的需求。但对于西北、东北地区的煤矿，由于煤层较浅，深度往往在200米之内，矿井乏风的温度一般在10℃以内，并且由于冬季时间长，室外环境温度低，矿井井口防冻的负荷量较大，如依旧采用喷淋对流换热式乏风换热器，为防止水结冰及保护热泵主机，可利用的乏风温度最多7-8℃，取热温差范围小加上室外环境温度低造成乏风余热利用系统无法独立满足井口防冻或是矿井供暖的需求，并且也存在结冰导致的安全隐患。

目前有采用深焓直蒸式乏风换热系统来解决西北、东北地区乏风温度低、室外环境温度低的所造成的取热难、供热能力不足的情况。这种取热方式的原理是将热泵主机的蒸发器分离，将蒸发器放置在乏风井口预制的结构建筑内，由于蒸发器中冷媒的温度运行温度可以再零度以下，这就加大了同矿井乏风的换热温差，从而可以实现大温差的取热满足供热需求。但这种方式最大的问题在于热泵主机需要针对不同煤矿乏风系统进行订制，并且换热器长期处在粉尘、颗粒杂质比较多的环境下，容易脏堵影响换热，即便是采取自动清洗措施，清洗溶液同样需要订制且冰点必须极低才能满足使用要求，不管是从设备稳定性还是成本上都阻碍了这种系统形式的发展。

发明内容

本发明的目的和任务是，针对目前西北、东北等低乏风温度、低环境温度的煤矿矿井乏风余热利用，研制一种低乏风温度矿井乏风余热提取系统，本系统安装后可以通过营造正压环境实现低环境温度条件下低乏风温度矿井乏风的余热供热利用，并且通过配套的净化系统实现矿井乏风的净化过滤，对解决西北、东北地区煤矿冬季取代燃煤锅炉井口防冻及供热有重要意义。

为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：

低乏风温度矿井乏风余热提取系统，其特征在于：系统由矿井乏风风筒1、空压机余热回收系统2、矿井乏风除尘室3、半乏风换热室4、空气源热泵系统5等组成，矿井乏风经矿井乏风风筒1排至矿井乏风除尘室3，矿井乏风除尘室3中设置喷淋除尘装置，喷淋除尘的供水来源于空压机余热回收系统2回收的热水，矿井乏风经除尘室除尘后送入乏风换热室4，通过配套的引风管送入对应的空气源热泵系统5附近进行换热，换热后的空气源热泵排风通过封闭的风管送至室外。

根据本发明的优选方案，利用空压机余热回收系统2，回收空压机油温及压缩空气温度后用来加热矿井乏风除尘室的喷淋循环水，保证低温环境温度下除尘水不结冰，同时配套过滤系统6来保证不堵塞空压机余热回收系统热交换器。

根据本发明的优选方案，乏风换热室4采用轻钢结构设计，采用加厚不燃岩棉预制保温墙体，内部根据不同乏风通风量划分区域，通过引风管将乏风送至每个区域，屋顶采用夹层设计，夹层以上只设至屋顶，四周开放式设计，空气源热泵通过排风管接至夹层设置的通风口，将换热后的乏风排至大气。整个换热过程中乏风换热室维持正压状态。引风管、排风管可采用镀锌铁皮风管、酚醛复合风管。

根据本发明的优选方案，空气源热泵系统5采用超低温空气源热泵主机，要求-20度正常制热运行，并且出水温度不低于50℃。

根据上述优选方案，可以实现对低乏风温度矿井的乏风除尘及余热回收进行井口防冻或是矿区建筑供热，根本上替代冬季低环境温度地区煤矿冬季锅炉井口防冻及供热。

附图说明

图1是本低乏风温度矿井乏风余热提取系统示意图。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合附图1对本低乏风温度矿井乏风余热提取系统进行具体说明。