专利名称：矿井回风热回收利用的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及矿井通风技术、传热技术和空调技术领域。
背景技术：
矿井通风系统是矿井生产保障的重要系统，目前一般矿井的通风系统为中央式通风系统，采用专用风井回风，利用通风机抽出通风后直接排入大气。煤矿一般为地下开采，由于坑道的温度较高，达到30-40摄氏度，甚至温度更高的矿井坑道也经常碰到，通常在恒温带以下每向下降100米地温度将会升高3摄氏度左右，恒温带的温度一般在15摄氏度左右，如一个地下600米的矿井地温能够达到30摄氏度左右。空气流经地下巷道时与巷道发生热湿交换，在加上矿井下面的大型设备散热也都排入回风中，使得回风中蕴含着大量的可利用的热量，但目前煤矿的回风都是直接排入大气，大量热量没有得到使用。另一方面在冬季为了保证进风井井筒的防冻要求，煤矿企业一般还需要采用燃煤锅炉生产蒸汽通过换热设备对进风进行加热。对于煤矿企业来说，虽然燃烧本矿井生产的煤炭非常方便，但同时煤矿用燃煤锅炉效率低，管理复杂，而且煤炭属于不可再生能源，燃烧后还会造成环境污染，不符合国家可持续发展战略，也减少了可以外销的煤炭，降低了企业的利润。目前，还未见有对矿井回风热回收利用的方法和装置。
发明内容
本发明目的是提出一种矿井回风热回收利用的方法和装置。尤其是为了充分利用矿井回风中的大量可再生的热量，提供矿井回风热回收的方法和装置，将矿井回风的热量提取后用于井筒的防冻、矿区采暖和洗浴等其他用热单体，取消传统的以燃煤锅炉的供热装置，积极利用矿井回风热这种可再生能源，降低煤矿等企业的运行成本，提高矿区环境质量。
本发明目的是通过以下技术方案实现的矿井回风热回收利用方法，将矿井回风的热回收方法用于井筒的防冻、矿区采暖和洗浴等其他用热单体。
矿井回风热回收利用装置一换热器法直接回收矿井回风热量。在回风井出口的风道上另设有旁路风道，在旁路风道里安装具有除尘防腐功能的热交换器。
所述热交换器应有一定的除尘防腐装置；所述热交换器是双气流道型热交换器；所述热交换器转轮换热器，中间热媒式换热器，板式换热器，热管式换热器或其他适合的换热装置；出口的风道上和旁路风道上设有调节阀，阀的调节使矿井回风可通过旁通风道，通过旁通通道中的热交换器从回风中吸取热量并在进风风道向进风放出热量实现对进风的直接加热。在将进风通过专用的风道送入井口，达到井筒防冻的要求。
井回风热回收利用装置二热泵法间接回收矿井回风热量。在回风井出口的风道上另设有旁路风道，在旁路风道里安装具有除尘防腐功能的空气－水热交换器，通过热交换器与热泵机组相结合，利用空气－水热交换器吸热再经过热泵机组将温度提升后实现间接供热。
所述空气－水热交换器应有一定的除尘防腐装置；包括前置除尘设备。
所述空气－水热交换器为表面式换热器、喷水式换热器、或其他合适的换热装置；所述空气－水热交换器为热泵机组吸热端交换器；出口的风道上和旁路风道上设有调节阀，阀的调节使矿井回风可通过旁通风道并与空气－水热交换器进行热交换，将回风中的热量提取到水中，通过专用的热泵装置利用空气－水热交换器中的低温水，制取温度较高的热水，再通过管路将热水用于矿区的供热。由于回风的温度较高一般在20到30摄氏度相对湿度接近100％，在放热端的温度设定为60-80摄氏度，通过选用合适的工质，按照目前的热泵供热能效比可以达到4.5-6，即利用1kw的电能就可以从矿井的回风中制取4.5kw以上的热能。需要运行费用比普通燃煤锅炉减少50％以上。同时泵机组的运行没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料及废物的场地热泵空调系统的应用既符合国家提出的节能、环保可持续发展战略，又能为煤矿企业带来良好的社会效益和自身的巨大对经济效益。
本发明特点是通过提供两种矿井回风的热回收利用装置，在换热工程中因克服的风道和换热器阻力所需的负压由煤矿通风机提供。矿井回风的热量提取后回用于矿井进风井筒的防冻，也用于其它生产和生活的供热，如用于矿区采暖和洗浴等其他用热单体，甚至可以取消传统的以后燃煤锅炉的供热装置，积极利用矿井回风热这种可再生能源，降低煤矿企业的运行成本，提高矿区环境质量。
图1换热器法直接回收矿井回风热量示意2热泵法间接回收矿井回风热量示意3转轮换热器换热示意4中间热媒式换热器换热示意5板式换热器换热示意6热管式换热器热示意中1.是供热回水管，2.是供热出水管，3.是热泵机组，4.是空气－水换热器进水管5.是空气－水换热器出水管，6.是空气－水换热器，7.是调节阀，8.是旁通风道9.是回风风道10.是矿井通风机11.是回风风井12.进风风道13.双气流道型热交换器，14.是转轮换热器，15.是中间热媒式换热器，16.是板式换热器，17.是热管式换热器。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明的方案作进一步说明。
如图1和图2所示，本发明矿井回风热回收利用方法，在回风井出口的风道或另设有旁路风道，在出口风道或旁路风道里设有热交换器。
将矿井回风的热回收用于井筒的防冻或矿区生产或生活。矿井回风热回收利用装置，换热器法直接回收矿井回风热量。如图1所示实施装置主要包括调节阀7，旁通风道8，回风风道9，矿井通风机10，回风风井11，进风风道12，双气流道型热交换器(换热器)13。在回风井出口的风道9上可另设有旁路风道8，在旁路风道里，尤其是安装具有除尘装置功能的双气流道型热交换器13，还安装开启与切断调节阀7，调节阀可以是方型蝶阀，通过方型蝶阀的调节使矿井回风可以通过旁通风道8并通过旁路风道中的换热器13对矿井进风道12中的进风直接经行加热，将进风加热到15摄氏度左后，通过专用凤管送入进风井口与未加热的冷空气混合到2摄氏度送入进风井，达到井筒防冻的目的。
在出口的风道上和旁路风道上均设有调节阀，阀的调节使矿井回风可通过旁通风道，通过旁通通道中的热交换器从回风中吸取热量并在进风风道向进风放出热量实现对进风的直接加热。在将进风通过专用的风道送入井口，达到井筒防冻的要求。在旁路风道里安装的热交换器是具有除尘防腐功能的空气－水热交换器6，所述空气－水热交换器为热泵机组吸热端交换器；通过热交换器可与热泵机组相结合，利用空气－水热交换器吸热再经过热泵机组将温度提升后实现间接供热。检修或特殊情况时可以通过出口的风道上和旁路风道上调节阀，使主出风口开通，而旁路风道关闭。
所述空气－水热交换器应有一定的除尘防腐装置；包括前置除尘设备。
所述空气－水热交换器为表面式换热器、喷水式换热器、或其他合适的换热装置。
矿井回风可通过旁通风道并与空气－水热交换器进行热交换，将回风中的热量提取到水中，通过专用的热泵装置利用空气－水热交换器中的低温水，制取温度较高的热水，再通过管路将热水用于矿区的供热。由于回风的温度较高一般在20到30摄氏度相对湿度接近100％，在放热端的温度设定为60-80摄氏度，通过选用合适的工质，按照目前的热泵供热能效比可以达到4.5-6，即利用1kw的电能就可以从矿井的回风中制取4.5kw以上的热能，尤其是冬季时一般热泵的效率很低时，本发明仍保证极高效率。需要运行费用比普通燃煤锅炉减少50％以上。同时泵机组的运行没有任何污染，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物，不需要堆放燃料及废物的场地热泵空调系统的应用既符合国家提出的节能、环保可持续发展战略，又能为煤矿企业带来良好的社会效益和自身的巨大对经济效益。
通过方型蝶阀的调节使矿井回风可以通过旁通风道并与空气－水热交换器6进行热交换，将回风中的热量提取到水中，通过专用的热泵装置3利用空气－水热交换器中的低温水，制取温度较高的热水，再通过管路将热水进风井筒的防冻，也用于其它生产和生活的供热。在紧急情况或需要的场合可以将调节阀切换到关闭旁路风道，打开回风井与矿井通风机之间的风道。
本发明换热器可以是双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器、中间热媒式热交换器，并可作为热泵机组吸热端交换器；热媒式热交换器一般以水作为换热介质的热交换器，上述热交换器在风道内以二种或三种可以进行组合安装。如双气流道型热交换器与热管型热交换器和热媒式热交换器(以水作为换热介质的热交换器，作为热泵机组的中热换热器，图中15所示)三者串联，二者串联亦可。双气流道型热交换器16如图5所示，一路用于矿井回风，另一路用于矿井新风通过。热交换器14和热管热交换器17也可用于上述装置。
上述热交换器安装在主风道或旁路风道，旁路风道是门形管或弧形曲线开管道，在门形管的三段直线位置或弧形曲线开管道均设双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器、中间热媒式热交换器或热泵机组吸热端交换器。
本发明的换热器法直接回收矿井回风热量与热泵法间接回收矿井回风热量，这两种装置并不是相互孤立的，在实际应用中可以有条件的组合使用，以达到最佳的节能效果达到矿井回风能量的充分利用，充实现煤矿等矿企企业能源利用的可持续发展。本发明所述矿井回风经过旁同通道和换热器时，克服阻力所需负压由矿井通风机提供。或在旁同通道增加新的风机。
具体实施方案换热介质在热交换器的内部流动进行热交换，可以与热泵机组吸热端交换器相结合，热泵机组吸热端交换器浸渍换热介质的容器内，使热泵机组具有高效的热平台。
出口的风道上和旁路风道上均设有开启与切断调节阀。
所述热管型热交换器的放热端在新风进风风道内。
双气流道型热交换器、热管型热交换器、热泵机组吸热端交换器；和水作为换热介质的热交换器在风道内二种或三种进行组合安装。
矿井回风11从矿井回风风井进入回风风道9，通过蝶阀7的启闭将矿井回风引入旁同风道8，在旁同风道中与空气－水换热器6进行热交换，在通过是空气－水换热器进水管4是空气－水换热器出水管5将热量送入热泵机组3，然后再经过供热回水管1，供热出水管2，将热泵机组制取的热量输送到各个用热地点，达到矿区供热的目的。
实施方式方案在回风通道边建旁同风道，并在旁同风道边修建矿井的进风风道，在两个风道之间用换热器(转轮换热器，中间热媒式换热器，板式换热器，热管式换热器或其他适合的换热装置)对新风加热，考虑传热温差和效率新风被加热到15摄氏度左右再通过专用风道送入进风井口房，再与部分未加热的空气混合到2度送入进风井，保证井筒防冻的要求。本发明方案的特点是充分利用矿井回风的热量不需要消耗电能或者消耗很少的电能，达到井筒防冻的要求，而且矿井回风热为可再生能源，整个装置没有任何污染，只需要克服相应的通风管道的阻力即可。此发明如果在煤矿中利用，将会为煤矿企业节省大量的运行费用。
矿井回风经过旁同通道和换热器时，设有克服阻力的矿井通风机。
因此，双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器、中间热媒式热交换器热泵机组吸热端交换器和水作为换热介质的热交换器在风道内以二种或三种进行组合安装。
即旁路风道是门形管或弧形曲线管道，在门形管的三段直线位置或弧形曲线管道均设双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器、中间热媒式热交换器或热泵机组吸热端交换器的二种或三种组合。
本发明的上述方案并不是相互孤立的，在冬季时先保证进风井筒的防冻，余热再加热热泵的吸热端，或加热热管的吸热端，热管的放热端置于容器内用于升高容器内水温(可用于提高热泵的吸热端的温度)，或进行其它有条件的组合使用；夏季时开动热泵加热热水时可以将冷量用于致冷(如可用于矿井的夏季空调)。通过组合调节达到最佳的节能效果，达到矿井回风能量的充分利用，充实现煤矿企业能源利用的可持续发展。
权利要求
1.矿井回风热回收利用方法，其特征是在回风井出口的风道或另设有旁路风道，在出口风道或旁路风道里设有热交换器，将矿井回风的热回收用于井筒的防冻或矿区生产或生活。
2.矿井回风热回收利用装置，其特征是在回风井出口的风道或另设有旁路风道，在出口风道或旁路风道里设有热交换器。
3.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是所述热交换器是双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器或中间热媒式热交换器。
4.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是所述热交换器是热泵机组吸热端的热交换器；热泵机组的吸热端热交换器是表面式热交换器或喷水式热交换器。
5.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是所述的换热器是具有除尘防腐功能的热交换器或换热器前置过滤器。
6.根据权利要求3所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是热泵机组吸热端交换器浸渍换热介质的容器内，热泵机组具有高效的热平台。
7.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是出口的风道上和旁路风道上均设有开启与切断调节阀。
8.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是所述热交换器的放热端在新风进风风道内。
9.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器、中间热媒式热交换器热泵机组吸热端交换器和水作为换热介质的热交换器在风道内以二种或三种进行组合安装。
10.根据权利要求2所述的矿井回风热回收利用装置，其特征是所述旁路风道是门形管或弧形曲线管道，在门形管的三段直线位置或弧形曲线管道均设双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器、中间热媒式热交换器或热泵机组吸热端交换器的二种或三种组合。
全文摘要
矿井回风热回收利用的方法和装置，在回风井出口的风道或另设有旁路风道，在出口风道或旁路风道里设有热交换器。所述热交换器是双气流道型热交换器、热管型热交换器、旋转式热交换器、板式热交换器或中间热媒式热交换器。本发明通过提供矿井回风的热回收利用装置，在换热工程中因克服的风道和换热器阻力所需的负压由煤矿通风机提供。矿井回风的热量提取后回用于矿井进风井筒的防冻，也用于其它生产和生活的供热，如用于矿区采暖和洗浴等其他用热单体。
文档编号F24F13/00GK1916368SQ20061004151
公开日2007年2月21日 申请日期2006年9月11日 优先权日2006年9月11日
发明者朱晓彦 申请人:朱晓彦