[发明专利]一种模块式乏风热泵机组及矿井排风余热回收方法

说明书

本发明涉及一种模块式乏风热泵机组及矿井排风余热回收方法，包括机组外围护结构单元、热泵热力系统单元、矿井排风换热器清洗单元以及配电控制单元，机组外围护结构单元包括机组立面外层保温防护板、顶面外层保温防护板以及底座，热泵热力系统单元包括至少一组热泵机构，水‑工质换热器上设有水换进水口与水换出水口，所述矿井排风换热器清洗单元包括清洗加压泵、清洗电磁阀、单向阀，所述清洗液主管通过清洗分配管与设置在所述矿井排风换热器进风侧的扇形喷嘴相连接。本发明将目前的分体式压缩冷凝机组和直接蒸发取热器合为一个整体，大大降低工程安装费用和机组调试费用，可满足煤矿乏风热泵各种安装方向，同时增加了自动清洗功能。

技术领域

本发明涉及一种矿井排风热泵，特别是涉及一种模块式乏风热泵机组及矿井排风余热回收方法。

背景技术

随着国内外节能意识的逐步增强，矿井排风(又称之为乏风)热泵技术在矿业节能领域得到了广泛的应用，矿井排风具有风量大，风温稳定、相对湿度大，连续性好的特点，是热泵良好的低温余热资源，通过热泵技术，将排风中余热提取出来，可以满足矿业企业建筑采暖、洗浴热水制备和井口防冻用热的需要。

目前在矿井排风余热利用技术领域中，主要有二种不同的技术路线：其一是采用淋水式取热技术，其原理是在矿井排风通道中采用低温水“喷淋”方式，通过水与矿井排风直接接触的传热传质方式，从矿井排风中提取热量，提升水的温度，再利用水源热泵技术从水中提取热量，制取热水，同时使水温降低后循环使用，该路线称之为“淋水式取热技术”，也就是“矿井排风余热二次换热”利用技术。其二是采用分体式直接蒸发式取热技术，其原理是将热泵蒸发器直接设置在矿井排风通道中，利用低温低压制冷剂液体在蒸发器中蒸发直接从矿井排风中取热，制冷剂工质通过管道与热泵压缩冷凝机组相连，利用热泵压缩冷凝直接制取热水，该路线称之为“直蒸式取热技术”，也就是“矿井排风余热一次换热”利用技术。

但是，现有矿井排风热泵供热技术存在如下问题：

采用淋水式取热技术运行电耗高，一方面，传热效果要求喷水量大，雾化好，淋水循环水量要求大，导致喷水循环水泵电耗高；另一方面，循环喷水中杂质多，要求过滤器目数高，阻力大，导致喷水循环水泵电耗高；循环水泵电耗需占供热系统总电耗的25％以上；喷嘴易堵，维护工作量大；腐蚀性物质易堆积，影响设备使用寿命；系统较复杂，投资大；运行费用高。

而采用分体式直接蒸发式取热技术也存在一些问题，如机组设备现场安装工程量大，调试困难，工程成本高；矿井排风取热器为垂直安装，进出风风向为水平方向，因而在一些有风向要求的地区受到一定的安装限制；需定制化生产，一矿一机，无法批量生产，生产成本高；矿井排风取热器为垂直安装，取热时冷凝水(或融霜水)需在冷侧排放，存在冻冰现象。

发明内容

本发明的目的针对上述问题，采用模块化整体设计思路，提出一种模块式乏风热泵机组，将矿井排风热泵机组的直接蒸发式取热器、压缩机、水换热器、风机与配电控制等整合为一个整体机组，以降低安装成本，增加系统可靠性。同时还基于模块式乏风热泵机组的各种应用方式，提出了一种全新的矿井排风余热回收方法。

为实现上述目的，本发明提供了一种模块式乏风热泵机组，包括机组外围护结构单元、热泵热力系统单元、矿井排风换热器清洗单元以及配电控制单元，所述机组外围护结构单元包括设置在侧面的机组立面外层保温防护板、设置在顶面的顶面外层保温防护板以及设置在底部的底座，所述热泵热力系统单元包括至少一组热泵机构，所述热泵机构包括依次循环连接的压缩机、水-工质换热器、膨胀阀、矿井排风换热器、气液分离器，所述水-工质换热器上设有水换进水口与水换出水口，所述矿井排风换热器清洗单元包括设置在清洗液主管上的清洗加压泵、清洗电磁阀、单向阀，所述清洗液主管通过清洗分配管与设置在所述矿井排风换热器进风侧的扇形喷嘴相连接，所述配电控制单元包括配电控制柜、设置在所述矿井排风换热器两侧的微压差传感器以及温度压力传感器。

优选地，所述热泵热力系统单元包括两组并行设置的热泵机构，且两组并行设置的热泵机构共用一个水-工质换热器。