[发明专利]利用热超导技术回收矿井乏风余热加热进风系统

说明书

本发明涉及煤矿井口防冻、回风热能利用技术领域，具体为一种利用热超导技术回收矿井乏风余热加热进风系统。解决了现有矿井系统中的井口防冻技术存在换热效果差、运转设备多等技术问题。一种利用热超导技术回收矿井乏风余热加热进风系统，包括光热光伏阵列和换热装置；所述换热装置包括壳体，壳体内部包括若干根竖直设置的石墨烯换热管；所述换热装置内部自上而下被分隔板分为放热层、吸热传热层和吸热层三部分，所述分隔板与石墨烯换热管密封连接；所述换热装置的放热层外部一侧开有第一新风进风口，放热层的顶部开有新风出风口,所述换热装置的下部的吸热层一侧开有矿井回风进风口，吸热层与矿井回风进风口相对的另一侧开有矿井回风出风口。

技术领域

本发明涉及煤矿井口防冻、回风热能利用技术领域，具体涉及一种利用热超导技术回收矿井乏风余热加热进风系统。

背景技术

节能降耗作为一项长期的战略任务，是缓解能源约束、减轻环境压力、保障经济安全与可持续发展的必然选择。目前，全国在用工业锅炉保有量50多万台，超过 200 万蒸吨/小时。燃煤锅炉约48万台，占工业锅炉总容量的90%以上，平均容量3.4蒸吨/小时，其中20蒸吨/小时以下超过80%。我国燃煤锅炉主要用于工厂动力、建筑采暖等领域，设计效率一般为72%－80%，平均运行效率约60%－65%，普遍存在单台容量小、燃用效率低、环境污染重等问题，节能潜力巨大。限于目前节能环保的紧迫形势，目前矿井系统中的井口防冻采用的燃煤锅炉普遍存在设备陈旧老化、出力严重不足等问题，急需更新替代。

现阶段许多矿井采用热泵技术回收矿井回风低温余热的方式对进风井进行加热。通过水（风）源热泵技术回收矿井回风低温余热的应用方式，目前主要分为循环喷淋式和直接蒸发式。循环喷淋式是在回风口布置喷淋塔，通过矿井回风和水直接接触换热，再通过热泵技术对低温热能进行提升后加以应用；而直接蒸发式需对回风口进行改造，设置屋顶式彩钢结构、将蒸发器（类似家用空调室外机）直接布置在钢结构两侧，强制矿井回风经由蒸发器翅片间隙通过。

水（风）源热泵系统作为节能领域的一项应用技术，尽管近几年得到了一定的推广。但该技术在节能环保的同时存在以下问题：一是系统（设备）的造价高，除核心设备热泵主机外还必须配置各类循环水泵、各种水处理设备、配套管路等阀部件、电气及控制设备、大型机房及水池等土建工程；二是运行费用大，热泵系统耗电设备多，除热泵主机外还包括各种循环水泵、井口防冻用风机等；三是管理难度比较大，系统中运转类设备多、故障率相对高，如一旦停电发现不及时就易冻坏表冷器等换热元件，不仅影响安全生产，而且维护费用较高。

发明内容

本发明为解决现有矿井系统中的井口防冻技术存在换热效果差、运转设备多、费用高，管理难度大等技术问题，提供一种利用热超导技术回收矿井乏风余热加热进风系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种利用热超导技术回收矿井乏风余热加热进风系统，包括光热光伏阵列和换热装置；所述换热装置包括壳体，壳体内部包括若干根竖直设置的石墨烯换热管；所述换热装置内部自上而下被分隔板分为放热层、吸热传热层和吸热层三部分，所述分隔板与石墨烯换热管密封连接；所述换热装置的放热层外部一侧开有第一新风进风口，放热层的顶部开有新风出风口, 所述换热装置的下部的吸热层一侧开有矿井回风进风口，吸热层与矿井回风进风口相对的另一侧开有矿井回风出风口；

所述光热光伏阵列包括平板集热器阵列和太阳能电池；吸热传热层内部还嵌套有内部充有换热介质的换热管，所述平板集热器阵列通过相应管路与换热管相连接构成换热循环管路；换热循环管路上串接有水泵，所述水泵由太阳能电池供电。