[发明专利]一种自适应控制的矿井回风余热回收供热系统

权利要求书

1.一种自适应控制的矿井回风余热回收供热系统，其特征在于：包括矿井回风喷淋换热系统、低品位热能提升系统、负荷侧供热系统和自适应控制系统；所述矿井回风喷淋换热系统回收矿井回风中的显热量和潜热量，经过所述低品位热能提升系统提升为较高品位热量，提供给所述负荷侧供热系统使用；所述自适应控制系统对矿井回风喷淋换热系统、低品位热能提升系统和负荷侧供热系统进行监测、控制、反馈和调节；

所述矿井回风喷淋换热系统包括喷淋塔、矿井回风风机、喷淋管排、喷淋水循环水泵、汇水池和第一储热水箱，喷淋水循环水泵通过喷淋管排在喷淋塔中喷洒喷淋循环水与矿井回风逆流换热，喷淋水回收矿井回风中的显热量和潜热量后汇集到喷淋塔底部的汇水池中，喷淋回水经水处理后进入所述低品位热能提升系统，第一储热水箱用于缓冲系统调节引起的波动；

所述低品位热能提升系统包括热泵机组和第一水处理设备，喷淋回水经水处理后进入热泵机组中提升为较高品位热量；

所述负荷侧供热系统包括采暖末端及其管网、生活热水及其管网、井口防冻换热器、供热循环水泵、第二水处理设备和第二储热水箱，热泵机组产生的高温水供负荷侧供热系统使用；

所述自适应控制系统包括监测单元、PLC模块、HMI人机界面和执行单元；其中监测单元完成各测点的温度、湿度、风速、流量、液位高度数据的采集，将数据传输到PLC模块进行处理和存储；HMI人机界面用于显示PLC模块采集的数据，并完成设置启动参数和特定工况的人机交互功能；执行单元用于执行PLC模块的处理结果；

在系统待启动的情况下，当HMI人机界面和PLC模块得电后即可对其进行操作，按照顺序依次打开回风风机、喷淋水循环水泵、供热循环水泵、热泵机组和相关阀门，之后在HMI人机界面中给定系统运行的常规初始参数，使得系统能正常启动运行，PLC模块以固定时间单元进行数据处理和运行调节，根据负荷侧供热系统所需要的热量或热水量计算，依据负荷侧供热系统的需热量和矿井回风状态点参数计算出需用回风余热量和回风风量，再利用水气比优化函数运算得到喷淋循环水量，再通过PLC模块控制变频器以调节风机和水泵频率，减少风机、水泵和热泵机组机械能耗；式中c_p,a为矿井回风的比热容；T_a,in为矿井回风的入口干球温度；T_w,in为喷淋循环水的入口温度；γ为矿井回风的汽化潜热；d_a,in为矿井回风入口的含湿量；d_w,in为矿井回风出口的含湿量；c_w为喷淋循环水的比热容。

2.根据权利要求1所述的自适应控制的矿井回风余热回收供热系统，其特征在于：所述自适应控制系统的监测单元包括矿井回风温度传感器、矿井回风湿球温度传感器、矿井回风风速传感器、喷淋循环水回水温度传感器、喷淋循环第一储热水箱液位传感器、喷淋循环水供水温度传感器、喷淋循环水流量传感器、供热循环水回水温度传感器、井口防冻换热器回水温度传感器、井口防冻换热器供水温度传感器、采暖用户系统回水温度传感器、采暖用户系统供水温度传感器、生活热水供水温度传感器、大气环境湿度传感器、大气环境温度传感器、供热循环水供水温度传感器、供热循环水流量传感器、供热循环第二储热水箱液位传感器、矿井回风喷淋出口温度传感器、矿井回风喷淋出口湿球温度传感器、采暖用户系统循环水流量传感器、矿井送风风速传感器、井口防冻换热器出口空气温度传感器、井口防冻换热器循环水流量传感器、生活热水流量传感器。