一种矿井回风余热利用系统的制作方法

本实用新型一种矿井回风余热利用系统，属于矿井余热回收利用节能技术领域。

背景技术：

煤矿是个巨大的蓄热体，蕴藏丰富的地热资源。进入煤矿的空气不断与煤矿的巷道、机电设备、淋水等进行热交换，最终，空气温度与煤矿的地温达到平衡。煤矿的地温基本恒定，致使煤矿回风的温度全年基本恒定，受外界气温的影响很小。另一面井下机电设备散热（一般机电设备功率的20％）、煤尘氧化散热、地下水散热、人员散热等均进入矿井回风中。故而，煤矿回风是一种稳定的较优质的余热资源，冬季矿井回风温度为18℃左右。

煤矿普遍采用热泵技术提取矿井回风热量，从热泵机组的蒸发器出水约4℃左右进入回风换热扩散塔的入回风热交换器中，在回风热交换器中形成雾状的水滴与18℃左右的矿井回风进行热交换，水温升高至12～15℃，换热后的水一部分自由落体进入下部汇水槽，另一部分经挡水板后形成水流自由落体流入汇水槽，汇水槽中的水通过水沟进入换热循环水池，由换热循环水池中的循环水泵送入蒸发器，完成一个完整的回风换热侧的循环。热泵机组通过压缩机驱动将蒸发侧的能量提取后供暖，冷凝侧的供水温度为45～60℃。该技术路线系统复杂投资高，系统需要消耗相当于供热能力1/4～1/3的电能，运行费用高，且在寒冷或严寒地区，由于系统需要水循环携带热能，经常会由于系统水流暂停或水流不畅导致系统管道、设备结冰冻裂管道设备导致井筒防冻效果不能保证。

目前，市场上已经存在采用间壁式换热器和空气能热泵组合的方式进行矿井回风余热回收，市场上存在的矿井余热回收系统实际就是新风与矿井回风进行换热后，进一步通过空气能热泵能源收集再进入矿井的过程，这样确实提高了能源的利用效率，同时提高了安全系数，但是新风经过间壁式换热器和空气能热泵时，实质经过了两次热交换，明显降低了工作效率和热能回收效率，同时矿井回风的余热利用效率比较低。

技术实现要素：

为克服上述技术缺陷，本实用新型提出一种具有电控装置，可以根据情况实时调节风量的两种换热形式并联设置的矿井回风余热利用系统。

为实现上述目的，本实用新型提出以下技术方案：一种矿井回风余热利用系统，包括：回风井筒、回风通道、换热机构、储能机构和进风井筒；所述回风井筒与回风通道联通，所述回风通道分别连通换热机构和储能机构；所述换热机构连通进风井筒。

所述矿井回风余热利用系统还包括回风自动调节装置，所述回风自动调节装置设置于回风通道与换热机构和储能机构连接处。

所述回风通道包括第一回风口和第二回风口，所述第一回风口直接与外界连通，所述第二回风口与换热机构和储能机构连通，第二回风口进风端还设置有进风压力风机。

所述回风自动调节装置包括：中央控制芯片、温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、回风电磁调节阀、回风调节阀检测反馈器和电源；所述中央控制芯片分别与温度传感器A、温度传感器B、温度传感器C、回风电磁调节阀、回风调节阀检测反馈器电气连接，所述电源为整个回风自动调节装置提供电力。

所述换热机构包括：换热机组、回风风机、新风压入风道、新风送出风道；所述换热机组内设置有间壁式换热器，所述间壁式换热器为壳管式，间壁式换热器管程进口连通第二回风口，该间壁式换热器的管程出口经设置在换热机组上的回风风机与外界连通，所述间壁式换热器的壳程进口连通新风压入风道，间壁式换热器的壳程出口连接新风送出风道的一端，该新风送出风道的另一端与进风井筒连通。

所述温度传感器A设置于回风井筒与回风通道连接处，所述温度传感器B设置于新风压入风道进风口处，所述温度传感器C设置于新风送出风道与进风井筒连接处。

所述储能机构包括：压缩机、节流阀、蒸发器、冷凝器、储能水箱、储能循环水泵和回风延伸风道；所述压缩机依次与节流阀、蒸发器和冷凝器连通形成循环回路，该循环回路内填充制冷剂，所述蒸发器设置于储能水箱内，所述冷凝器设置于回风延伸风道内，所述回风延伸风道一端与第二回风口连通，回风延伸风道另一端与外界连通，所述储能水箱上还设置有辅助水循环的储能循环水泵。

所述矿井回风余热利用系统还包括还包括新风补充机构，所述进风井筒与新风送出风道和回风延伸风道连接处还设置有新风补充机构，所述新风补充机构包括新风补充风道、新风电加热装置、新风补充压力风扇以及开闭阀；所述新风补充风道内设置有新风电加热装置，新风补充风道一端与进风井筒连通，所述新风补充风道另一端端口处设置有新风补充压力风扇和开闭阀。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

一、本实用新型采用将换热机构与储能机构并列设置，有利于换热机组与空压机热能回收器直接对矿井回风进行热交换，将大部分矿井回风由热交换效率更高的空压机热能回收器处理，可以有效提高热交换效率，提升对矿井回风的热能利用率。

二、本实用新型采用回风自动调节装置，可以根据矿井回风温度、换热机构内新风温度、井筒内新风温度进行自动调节进入换热机构和储能机构内的矿机回风，即保证了矿井新风温度，同时又可以最大限度利用矿井回风余热。

三、本实用新型采用新风补充机构还可以在特殊情况下补充新风进入进风井筒。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型换热机构结构示意图；

图3为本实用新型储能机构结构示意图；

图4为本实用新型回风自动调节装置电路示意图；

图中：1为回风井筒，2为回风通道，3为换热机构，4为储能机构，5为进风井筒，6为风自动调节装置，7为新风补充机构，21为第一回风口，22为第二回风口，31为换热机组，32为回风风机，33为新风压入风道，34为新风送出风道，41为压缩机，42为节流阀，43为蒸发器，44为冷凝器，45为储能水箱，46为储能循环水泵，47为回风延伸风道，61为中央控制芯片，62为温度传感器A，63为温度传感器B，64为温度传感器C，65为回风电磁调节阀，66为回风调节阀检测反馈器，67为电源。

具体实施方式

如图1～4所示：一种矿井回风余热利用系统，包括：回风井筒1、回风通道2、换热机构3、储能机构4和进风井筒5；所述回风井筒1与回风通道2联通，所述回风通道2分别连通换热机构3和储能机构4；所述换热机构3连通进风井筒5。

所述矿井回风余热利用系统还包括回风自动调节装置6，所述回风自动调节装置6设置于回风通道2与换热机构3和储能机构4连接处。

所述回风通道2包括第一回风口21和第二回风口22，所述第一回风口21直接与外界连通，所述第二回风口22与换热机构3和储能机构4连通，第二回风口22进风端还设置有进风压力风机。

所述回风自动调节装置6包括：中央控制芯片61、温度传感器A62、温度传感器B63、温度传感器C64、回风电磁调节阀65、回风调节阀检测反馈器66和电源67；所述中央控制芯片61分别与温度传感器A62、温度传感器B63、温度传感器C64、回风电磁调节阀65、回风调节阀检测反馈器66电气连接，所述电源67为整个回风自动调节装置6提供电力。

所述换热机构3包括：换热机组31、回风风机32、新风压入风道33、新风送出风道34；所述换热机组内设置有间壁式换热器，所述间壁式换热器为壳管式，间壁式换热器管程进口连通第二回风口22，该间壁式换热器的管程出口经设置在换热机组上的回风风机与外界连通，所述间壁式换热器的壳程进口连通新风压入风道33，间壁式换热器的壳程出口连接新风送出风道34的一端，该新风送出风道34的另一端与进风井筒5连通。

所述温度传感器A62设置于回风井筒1与回风通道2连接处，所述温度传感器B63设置于新风压入风道33进风口处，所述温度传感器C64设置于新风送出风道34与进风井筒5连接处。

所述储能机构4包括：压缩机41、节流阀42、蒸发器43、冷凝器44、储能水箱45、储能循环水泵46和回风延伸风道47；所述压缩机41依次与节流阀42、蒸发器43和冷凝器44连通形成循环回路，该循环回路内填充制冷剂，所述蒸发器43设置于储能水箱45内，所述冷凝器设置于回风延伸风道47内，所述回风延伸风道47一端与第二回风口连通，回风延伸风道47另一端与外界连通，所述储能水箱45上还设置有辅助水循环的储能循环水泵46。

所述矿井回风余热利用系统还包括还包括新风补充机构7，所述进风井筒5与新风送出风道34和回风延伸风道47连接处还设置有新风补充机构7，所述新风补充机构7包括新风补充风道、新风电加热装置、新风补充压力风扇以及开闭阀；所述新风补充风道内设置有新风电加热装置，新风补充风道一端与进风井筒5连通，所述新风补充风道另一端端口处设置有新风补充压力风扇和开闭阀。

本实用新型的工作原理是：矿井回风由回风井筒1进入回风通道2后，回风自动调节装置6根据检测外部新风温度、矿井回风温度以及即将进入进风井筒新风温度经过计算后控制回风电磁调节阀65，调节第二回风口进入换热机构3和储能机构4的矿井回风，另外进风压力风机和回风风机将大部分矿井回风压入第二回风口。

矿井回风进入换热机构3后，由间壁式换热器将新风和矿进回风进行充分热交换，保证保证进入井筒的空气温度不低于2℃，另外，在非极端天气时回风自动调节装置6自动调节进入换热机构3的矿井回风，若最大矿井回风依然不能满足进入井筒空气温度，可以开启新风补充机构7来提高进入井筒的空气温度。

矿井回风进入储能机构4后，经过空压机热能回收器将矿井回风的余热充分回收后再排向大气层，然后将回收热能通过闭式盘管加热器加热储能水箱。

本实用新型将储能机构4与换热机构3并列设置，可以提高降低矿井回风与储能机构4的交换时间，同时矿井回风直接与储能机构4接触，也提高了空压机热能回收器的热交换效率，总体而言，可以有效提高矿机回风余热的回收效率和回收质量。