一种矿井排风废冷/热回收模拟实验平台的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及能源回收利用领域，特别涉及一种矿井排风废冷/热回收模拟实验平台O
【背景技术】
[0002]经矿井排风井排出的污风温度全年一般维持在15?30°C左右、相对湿度一般高达90%以上，每个矿井的排风量一般约在50?500m3/s，蕴含了大量的低品位能源。已有矿山企业利用热栗技术提取风流中的冷/热量，用于冬季采暖或夏季空调；提取冷/热量的方式主要将热栗系统产出的冷冻水或冷却水淋到矿井排风井排出的污风中，吸收矿井排风中的冷、热量。如2008年7月23日公开的CN101225996A发明专利(专利号:ZL200820014137.7)介绍的一种矿井乏风热能利用装置和2010年I月13日公开的CN2013381870Y发明专利(专利号:ZL200920021263.5)介绍的一种矿井回风余热全回收利用装置都是用于实际矿井排风的热回收装置。
[0003]虽然上述专利技术都是采用喷淋水的方式回收矿井排风中的热能，但由于各种技术采用的喷水方式、喷水参数的不同，以及矿井地理位置、扩散塔的布置型式、回风流状态参数的不同，致使不同矿山企业利用热栗技术提取排风中冷/热量的效果存在很大差异。究其原因，现有工程实例没有根据不同排风状态参数、不同喷水方式、喷水参数、风水量比等进行取冷/热量及效率的实验研究，大多采用的步骤为:首先只根据热栗技术原理对矿井排风废热回收系统及装置进行初步设计，然后利用计算软件对初步设计的排风废热回收系统及装置进行数值模拟分析，再根据数值模拟分析结果修正初步设计，便予以实施。但由于计算软件内置传热及流体理论计算模型与矿山实际条件存在偏差，致使得大多数矿井排风废热回收利用系统及装置冷/热回收效果不理想。因此，开展采用喷淋方式回收矿井排风中低品位废能源的方案与效率的研究，可为实际矿井排风废冷/热回收方案确定、系统及装置设计提供理论依据。但目前并没有可以合理模拟矿井排风废冷/热回收的实验装置。
【发明内容】
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够模拟多种矿井排风热湿状态、模拟研究多种喷淋方案的冷热回收效率、模拟研究各影响因素对冷/热回收效率影响的矿井排风废冷/热回收模拟实验平台。
[0005]本发明解决上述问题的技术方案是:一种矿井排风废冷/热回收模拟实验平台，包括热湿状态参数营造单元、喷淋式冷/热回收单元和热栗单元，所述热湿状态参数营造单元包括风机、对开调节阀、冷/热水表面换热器、电辅助加热器和喷雾加湿器，风机安装在空气管道的首端，空气管道内依次设有对开调节阀、冷/热水表面换热器、电辅助加热器和喷雾加湿器，所述喷淋式冷/热回收单元包括冷/热水集水池、喷淋水栗、第一控制阀和多排喷嘴单元，所述多排喷嘴单元设置在空气管道后方的垂直或水平风道内，冷/热水集水池位于多排喷嘴单元正下方，喷淋水栗的一端与冷/热水集水池相连，另一端分别与多排喷嘴单元相连，喷淋水栗与每排喷嘴单元相连的管道上均设有第一控制阀，所述热栗单元分别与冷/热水表面换热器、冷/热水集水池相连。
[0006]上述矿井排风废冷/热回收模拟实验平台中，所述热栗单元包括热栗机组、冷/热水循环栗、第二控制阀、换热循环栗、冷却塔，所述热栗机组经冷/热水循环栗与冷/热水集水池相连，热栗机组经换热循环栗与冷/热水表面换热器相连，热栗机组与冷/热水集水池相连的管道上、热栗机组与冷/热水表面换热器相连的管道上均设有第二控制阀，所述冷却塔与热栗机组相连。
[0007]上述矿井排风废冷/热回收模拟实验平台中，所述喷淋式冷/热回收单元还包括汽水分离段，汽水分离段包括直角弯道和半圆形分风装置，所述直角弯道安装在空气管道的尾端，直角弯道的出风口设有半圆形分风装置，半圆形分风装置的底部开孔并通过水管与冷/热水集水池相连。
[0008]上述矿井排风废冷/热回收模拟实验平台还包括数据检测单元、数据采集单元，数据检测单元包括水温度传感器、水流量传感器、风量传感器和风流温湿度传感器，热栗机组与冷/热水集水池相连的管道上、喷淋水栗与每排喷嘴单元相连的管道上均设有水温度传感器，热栗机组与冷/热水集水池相连的管道上、冷/热水集水池与每排喷嘴单元相连的管道上、热栗机组与冷/热水集水池相连的管道上均设有水流量传感器，所述风量传感器安装在空气管道中喷雾加湿器的后方，空气管道中冷/热水表面换热器的前方、空气管道中喷雾加湿器的后方以及汽水分离段的直角弯道内均设有风流温湿度传感器，数据采集单元包括数据采集器、控制器和显示器，水温度传感器、水流量传感器、风量传感器、风流温湿度传感器的信号输出端与数据采集器的输入端相连，数据采集器的输出端与控制器相连，控制器与显示器相连。
[0009]上述矿井排风废冷/热回收模拟实验平台中，每排喷嘴单元上的喷嘴方向可调节。
[0010]上述矿井排风废冷/热回收模拟实验平台中，所述热湿状态参数营造单元中包括多组营造模块，每组营造模块均包括依次设置的冷/热水表面换热器、电辅助加热器、喷雾加湿器。
[0011 ]本发明的有益效果在于:本发明包括热湿状态参数营造单元和喷淋式冷/热回收单元，热湿状态参数营造单元可实现多种矿井排风热湿状态参数的模拟;喷淋式冷/热回收单元可实现多种喷嘴排数组合、多种喷水方向组合、多种喷水量送风量组合、多种喷水温度送风温度组合下的冷/热回收量与回收效率的模拟;本矿井排风废冷/热回收模拟实验平台可以根据需要模拟多种矿井排风热湿状态，模拟研究多种喷淋方案的热回收效率，模拟研究各影响因素对热回收效率的影响，因此，可针对具体矿山风井排风参数模拟其冷/热回收量与回收效率，进而指导矿山现场矿井排风冷/热回收装置和冷/热利用系统的设计。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的结构示意图。
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
[0014]如图1所示，本发明包括热湿状态参数营造单元、喷淋式冷/热回收单元、热栗单元、数据检测单元、数据采集单元。
[0015]所述热湿状态参数营造单元包括风机1、对开调节阀2、两组营造模块，每组营造模块均包括依次设置的冷/热水表面换热器3、电辅助加热器4、喷雾加湿器5，风机I安装在空气管道的首端，空气管道内依次设有对开调节阀2、冷/热水表面换热器3、电辅助加热器4和喷雾加湿器5，由于实验环境空气参数与矿井排风参数相差甚远，热湿状态参数营造单元通过风机I将实验环境空气引入实验空气管道内，然后经空气管道内布置的冷/热水表面换热器3、电辅助加热器4和喷雾加湿器5处理至设定的矿井排风热湿状态。实验时，通过调节冷/热水表面换热器3水流量、电辅助加热器4功率及喷雾加湿器5加湿量等实现各种设定矿井排风热湿状态的模拟;为了高精度地模拟矿井排风热湿状态参数，同时布置两组营造模块；其中，冷/热水表面换热器3利用热栗单元产生的冷/热水。对开调节阀2用于调节风机I送入系统的风量。
[0016]所述喷淋式冷/热回收单元包括冷/热水集水池6、喷淋水栗10、第一控制阀13、多排喷嘴单元7和汽水分离段18，所述多排喷嘴单元7设置在空气管道后方的垂直或水平段风道内，冷/热水集水池6位于多排喷嘴单元7正下方，冷/热水集水池6分设并作保温隔热处理。喷淋水栗10的一端与冷/热水集水池6相连，另一端分别与多排喷嘴单元7相连，喷淋水栗10与每排喷嘴单元7相连的管道上均设有第一控制阀13，所述热栗单元分别与冷/热水表面换热器3、冷/热水集水池6相连。多排喷嘴单元7完全并联设置，通过各第一控制阀13实现每排单独开启或多排同时开启，实现总喷水量调节和每排喷嘴单元7喷水量单独调节。通过数据检测单元的各传感器实现总喷水量、温度和每排喷嘴喷水量、温度的监控，并通过数据采集单元实时上传到显示器进行实时记录。多排喷嘴单元7的各喷嘴方向可调整，可调整成逆风流方向，也可调整成顺风流方向，以实现多排喷嘴的逆喷、顺喷、对喷方式。
[0017]汽水分离段18用于分离经喷淋水提取了冷/热量后的外排风流中夹带的水汽，以减少外排空气夹带水汽对实验室环境的影响，其包括直角弯道和半圆形分风装置，所述直角弯道安装在空气管道的尾端，直角弯道的出风口设有半圆形分风装置，半圆形分风装置的底部开孔并通过水管与冷/热水集水池6相连。特别强调的是，一般情况下多在喷淋段后设挡水板分离水汽，一是减少喷淋水损失，二是减少对环境的影响。但由于实验研究不是长时间运行，同时为了节省成本，因而采用了简易离心式汽水分离方式。
[0018]当模拟矿井排风热量回收过程时，冷/热水集水池6的冷水池用于集存热栗单元冷/热水循环栗9送来的冷水并作为多排喷嘴单元7的喷淋水，冷/热水集水池6冷水池的冷水经喷淋水栗10输送给多排喷嘴单元7喷出并与热湿状态参数营造单元送来的高温、高湿热风直接接触进行热湿交换，吸收热风中的热量，吸收了风流中热量的喷淋水温度升高成为热