专利名称：一种矿井排水源热泵系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种热泵系统，特别是关于一种用于直接回收矿井排水源中废热 的热泵系统。
背景技术：
一方面煤矿工业广场地面建筑(办公楼、生产系统、职工宿舍、食堂等)的供暖、井 筒防冻及职工浴室洗澡热水等都需要消耗大量的热能，传统做法是通过燃煤锅炉提供热源 以满足上述要求，但是这样不仅消耗大量煤炭，而且煤炭燃烧时排放大量污染物容易造成 环境污染。另一方面煤矿生产过程中，往往有大量的矿井涌水从井底水仓不断地排到地面， 矿井排水水温一年四季变化不大，一般在18 20°C左右，其中蕴含大量的低温热能；但是 由于矿井水源被直接排放掉，其中热能没有被利用，因此，造成资源浪费。矿井涌水量与矿山所处地的地理位置、气候、地质构造、开采深度和开采方法等因 素有关。就地区而言，一般规律是东、南部地区涌水量大，西、北部地区涌水量小。多年的实 测数据表明，矿井水在开采过程中排放量相对稳定，作为水资源其水量是有保证的。据统 计，目前全国煤矿矿井每年涌水量在42亿m3左右。提取废热温差按10°C计算，全年提取废 热量为1764000亿千焦，可以折合成600万吨/年标煤，相当于减少(X)2排放1500万吨/ 年。因此，需要研究一种设备，用于在矿井水排出地面后，直接提取热量，然后将提取热量后 的矿井水再送至水处理厂进行处理或其它用途，这样既避免了热量在处理过程中的损失， 又减轻了水处理厂处理矿井水的负荷。
发明内容针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种可以方便回收矿井排水源中低温热 能的矿井水源热泵系统。为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案一种矿井排水源热泵系统，其特 征在于它包括一集水池、一净化装置和一热泵机组；所述集水池设置在矿井排水源的出 口处；所述净化装置包括除砂器和全自动过滤器，所述除砂器分别通过管道连接所述集水 池和全自动过滤器；所述热泵机组内设置有两个壳管式换热器，两所述换热器的壳体和其 内的换热管道之间填充有制冷工质；且两所述换热器内的制冷工质通过两条制冷剂管道连 通，其中一所述制冷剂管道上设置有一带有换向阀的压缩机，另一所述制冷剂管道上设置 有一膨胀阀；其中一所述换热器内的换热管道的两端分别连接所述全自动过滤器和集水 池；另一所述换热器内的换热管道的两端分别连接用户设备的进水口和出水口。所述压缩机为涡旋压缩机。所述除砂器为旋流除砂器。本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本实用新型通过设置集 水池、净化装置和热泵机组等，可将矿井开采时排出来的矿井水在热泵机组中直接进行提 取废热，减少了矿井水的废热损失，为矿区生活、办公提供生活需要的冬季采暖供热和夏季冷量。2、本实用新型在净化装置中设置有除砂器和全自动过滤器，矿井排水首先经过除砂 器和全自动过滤器的在线初级过滤和高级过滤后，进入热泵机组，因此进入热泵机组中的 矿井排水含尘少，有利于保护热泵机组，并且可提高换热效率，减少热量损失。本实用新型 结构设计巧妙，操作方便，能够有效回收矿井排水中的废热，转化为生活所需热源和冷量， 以供人类生活供暖、空调、洗澡用水等，节约了能源，具有环保的效益，可广泛用于矿井排水 源的废热回收过程中。
图1是本实用新型供热工况工作原理示意图图2是本实用新型制冷工况工作原理示意图
具体实施方式
以下结合附图和实施例，对本实用新型进行详细的描述。如图1、图2所示，本实用新型主要包括一集水池1、一净化装置2和一热泵机组3。集水池1设置在矿井排水源的出口处，用于存储从矿井中排出的低温水源。净化装置2包括除砂器4和全自动过滤器5，除砂器4分别通过管道连接集水池1 和全自动过滤器5。热泵机组3内设置有第一壳管式换热器6和第二壳管式换热器7，第一、第二壳管 式换热器6、7的壳体和其内的换热管道之间填充有制冷工质。第一、第二壳管式换热器6、7 之间设置有两条制冷剂管道8，制冷工质通过两条制冷剂管道8在第一、第二壳管式换热器 6、7之间循环流动。其中一制冷剂管道8上设置有一带有换向阀的压缩机9，另一制冷剂管 道8上设置有一膨胀阀10。第一壳管式换热器6内的换热管道的两端分别连接全自动过滤 器5和集水池1。第二壳管式换热器7内的换热管道的两端分别连接用户设备的进水口和 出水口。本实用新型热泵机组3中的制冷工质在第一壳管式换热器6和第二壳管式换热器 7之间的流向是通过切换压缩机9上的换向阀实现的。冬季运行时，矿井排水温度较高，蕴 含大量低温热能，热泵机组3提取矿井排水中的低温热能，将其供给热用户设备，热用户设 备可以为空调供热、生活热水和其他热用户。夏季运行时，矿井排水温度比大气温度低，蕴 含大量低温冷能，是热泵机组3良好的进水冷源，热泵机组3提取矿井排水中的低温冷量 后，将其供给制冷用户设备，制冷用户设备可以为空调制冷用户等。具体运行方式如下。如图1所示，冬季运行时矿井排水首先汇入集水池1，然后经过除砂器4初级过 滤，再经过全自动过滤器5高级过滤后，进入热泵机组3的第一壳管式换热器6内的换热管 道，矿井排水与第一壳管式换热器6内的制冷工质换热后返回集水池1中，制冷工质从矿井 排水中提取热量后，通过制冷剂管道8进入压缩机9，经压缩机9压缩变成高温高压气体，高 温高压气体进入第二壳管式换热器7内，向第二壳管式换热器7换热管道中的用水源放热 后，进入热泵机组3中的膨胀阀10，经膨胀阀10节流后变成低温低压液体再进入第一壳管 式换热器6，继续和第一壳管式换热器6换热管道中的矿井排水换热。而第二壳管式换热 器7换热管道的用水源获得热量后，供给用户采暖、生活热水等。上述工作流程中，第一壳 管式换热器6具有蒸发器的作用，第二壳管式换热器7具有冷凝器的作用。[0018]如图2所示，夏季运行时矿井排水首先汇入集水池1，然后经过除砂器4初级过 滤，再经过全自动过滤器5高级过滤后，进入热泵机组3的第一壳管式换热器6内的换热管 道，矿井排水与第一壳管式换热器6内的制冷工质换热后返回集水池1中，制冷工质向矿井 排水中释放热量后，进入膨胀阀10，经膨胀阀10节流变成低温低压液体后，进入第二壳管 式换热器7，向第二壳管式换热器7换热管道中的用水源吸热后进入压缩机9，经压缩机9 压缩后变成高温高压气体再进入第一壳管式换热器6，继续和矿井排水换热。而第二壳管 式换热器7的用水源获得冷量后供用户空调用需求。上述工作流程中，第一壳管式换热器 6具有冷凝器的作用，第二壳管式换热器7具有蒸发器的作用。上述实施例中，压缩机7可以采用涡旋压缩机。上述实施例中，除砂器4可以采用旋流除砂器。上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式等都是可以 有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在 本实用新型的保护范围之外。
权利要求1.一种矿井排水源热泵系统，其特征在于它包括一集水池、一净化装置和一热泵机组；所述集水池设置在矿井排水源的出口处所述净化装置包括除砂器和全自动过滤器，所述除砂器分别通过管道连接所述集水池 和全自动过滤器；所述热泵机组内设置有两个壳管式换热器，两所述换热器的壳体和其内的换热管道之 间填充有制冷工质；且两所述换热器内的制冷工质通过两条制冷剂管道连通，其中一所述 制冷剂管道上设置有一带有换向阀的压缩机，另一所述制冷剂管道上设置有一膨胀阀；其 中一所述换热器内的换热管道的两端分别连接所述全自动过滤器和集水池；另一所述换热 器内的换热管道的两端分别连接用户设备的进水口和出水口。
2.如权利要求1的一种矿井排水源热泵系统，其特征在于所述压缩机为涡旋压缩机。
3.如权利要求1或2的一种矿井排水源热泵系统，其特征在于所述除砂器为旋流除 砂器。
专利摘要本实用新型涉及一种矿井排水源热泵系统，其特征在于它包括一集水池、一净化装置和一热泵机组；所述集水池设置在矿井排水源的出口处；所述净化装置包括除砂器和全自动过滤器，所述除砂器分别通过管道连接所述集水池和全自动过滤器；所述热泵机组内设置有两个壳管式换热器，两所述换热器的壳体和其内的换热管道之间填充有制冷工质；且两所述换热器内的制冷工质通过两条制冷剂管道连通，其中一所述制冷剂管道上设置有一带有换向阀的压缩机，另一所述制冷剂管道上设置有一膨胀阀；其中一所述换热器内的换热管道的两端分别连接所述全自动过滤器和集水池；另一所述换热器内的换热管道的两端分别连接用户设备的进水口和出水口。
文档编号F25B30/06GK201852362SQ201020601990
公开日2011年6月1日 申请日期2010年11月9日 优先权日2010年11月9日
发明者孟杰, 牛永胜, 王建学, 荣金利, 裴伟 申请人:北京矿大节能科技有限公司