专利名称：一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种热能利用装置，特别是关于一种基于原有扩散塔的回收利用煤矿矿井回风中热能的装置。
背景技术：
能源与环境是影响经济社会发展的重要因素。煤炭行业作为资源开发型产业，其在不断为我国社会发展提供能源的同时，也消耗了一定的能源，对矿区环境造成污染。目前，我国大部分煤矿建筑供暖、井筒防冻以及职工浴室生活热水等都是通过传统燃煤锅炉提供热源，这种供热方式不仅消耗大量煤炭，而且煤炭燃烧时还会排放大量有毒有害的气体，损害了矿区生态环境，危害矿区人民的健康。为了响应国家可持续发展战略目标，煤炭行业全面推进发展循环经济，促进节能减排，煤矿现有废热资源的回收利用成为重要研究课题。矿井通风是井工开采煤矿必不可少的环节，矿井回风由于携带井下围岩散热、机电设备放热而温度较高，蕴含着大量热能，回收利用潜力巨大。现有技术中也有对矿井回风热能利用的研究。有的技术人员在矿井回风主风道或旁通风道上安装间壁式换热器，这种方式矿井回风与换热流体不直接接触，通过换热器间接换热，换热器体积较大，加之矿井回风湿度大，含尘量较大，容易造成换热器表面积尘、腐蚀，影响换热效果。为了适应矿井回风的特点，有的技术人员采用在矿井回风扩散塔上安设单排喷淋管，采用喷淋换热形式，利用“气-水”直接接触在扩散塔内部进行热交换。这种方式能够避免换热器表面积尘现象。但是，当矿井回风风速较高时，换热时间不充分，且水滴极易被回风流带走造成飞水损失，并且为了保证足够的“气-水”换热空间，往往需要设计相匹配的扩散塔，有些工程需要重新建设扩散塔，这就增大了基建投资。因此，如何在不改变扩散塔原有形式的基础上，实现矿井回风热能的全部回收利用是我们亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种在不改变扩散塔原有形式的基础上，实现矿井回风热能高效回收利用的矿井回风热能利用装置。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，它是由与矿井回风出风口连接的扩散塔、导流装置、回风换热装置、蓄水池组成，其特征在于扩散塔底部设置集水槽，集水槽通过管道连接蓄水池，扩散塔内部设置若干挡水板，扩散塔顶部依次连接导流装置和回风换热装置；导流装置包括导流壳体、进风口、出风口，导流壳体采用渐扩式结构，出风口面积大于所述进风口面积；回风换热装置包括换热壳体、喷淋主管道、喷淋支管道、喷淋装置、挡水装置，喷淋主管道的一端穿出换热壳体并连接蓄水池，喷淋主管道的另一端并联多排喷淋支管道，喷淋支管道上设置若干喷淋装置；蓄水池还通过管路连接热泵机组，同时热泵机组连接用户设备。
上述导流壳体采用钢板材质，钢板厚度为6-10mm，导流壳体外部为岩棉板保温层。上述回风换热装置内的风流过流速度为2-3m/s。上述扩散塔与挡水板采用螺栓连接。上述扩散塔出口与导流装置进风口采用法兰连接。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于在扩散塔和回风换热装置之间配套设置了导流装置，导流装置采用渐扩式结构，减小了进入回风换热装置矿井回风风速，延长了换热时间，解决了在不改变扩散塔原有形式的基础上，实现矿井回风热能的高效回收利用的难题。2、本发明的导流壳体内部做防腐、防水、防锈处理，外部设置有岩棉板保温层，可以有效减少矿井回风源热量散失。3、本发明扩散塔内部设置若干挡水板，有效的防止喷淋水倒流入矿井回风出风口，同时保障了喷淋水的汇集，安全可靠。4、本发明中的回风换热装置采用多排喷淋形式，喷淋装置产生高密度高压水雾，顶部设挡水装置，保证喷淋水雾与矿井回风的充分换热，可以广泛用于矿井回风的热能回收利用中。
图1是本发明的结构及工作原理示意图
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，对本发明进行详细的描述。如图1所示，本发明包括与矿井回风出风口 I相连接的扩散塔2、设置在扩散塔2顶部的导流装置3和回风换热装置4、蓄水池5。扩散塔2底部设置集水槽21，用于收集与矿井回风换热后的喷淋水，集水槽21通过集水管道与蓄水池5相连，扩散塔2内部与矿井回风出风口连接处设置有若干挡水板22，防止喷淋水倒流入矿井回风出风口 I。竖直设置在扩散塔2顶部的导流装置3包括导流壳体31、设置在导流壳体31底部的进风口 32、和设置在导流壳体31顶部的出风口 33，导流装置3的进风口 31与扩散塔2出口通过法兰连接，导流装置3的出风口 33上部设置回风换热装置4，导流壳体31采用自下而上的渐扩式结构，出风口 33的面积大于进风口 32的面积，从而在增大换热空间的同时减小进入回风换热装置4的矿井回风风速，延长换热时间。导流壳体31采用厚钢板制成，内部进行防腐、防水、防锈处理.外部进行保温处理。回风换热装置4是由换热壳体41、喷淋主管道42、喷淋支管道43、喷淋装置44和挡水装置45组成。喷淋主管道42 —端穿出换热壳体41与蓄水池5相连，蓄水池5中设置喷淋循环水泵01将蓄水池5中的水引入回风换热装置4的喷淋主管道41内，喷淋主管道41的另一端并联多排喷淋支管道42，喷淋支管道42上设置有若干喷淋装置44，喷淋装置44产生向下的高压喷淋水雾，回风换热装置4顶部设置挡水装置45以阻挡水雾被回风带出，与矿井回风接触换热后的喷淋水雾在导流装置3和扩散塔2内部设置的若干挡水板22的引流作用下汇集到扩散塔3底部设置的集水槽21中，从而在回风换热装置4与蓄水池5之间构成回风换热一次循环管路，实现矿井回风中热能的提取。蓄水池5的另一端还设置有热源循环水泵02，热源循环水泵02通过热源进水管道连接煤矿矿井回风源废热回收利用系统中热泵机组6的蒸发器61壳体的进水端，热泵机组6的蒸发器61壳体的出水端通过热源回水管道连接回蓄水池5，构成回风换热二次循环管路。热泵机组6的蒸发器61换热管道通过压缩机63和节流阀64连接冷凝器62壳体，构成制冷工质循环管路。热泵机组6的冷凝器62换热管道输出端通过热水循环水泵03和热水输出管道连接用户设备7进水端，用户设备7出水端通过热水输回管道连接冷凝器62换热管道输入端，构成热水循环管路。上述实施例中，扩散塔2与挡水板22之间可以采用螺栓连接，以便于挡水板22的安装与拆卸。上述实施例中，回风换热装置4内风流过流速度为2_3m/s。上述实施例中，导流壳体31采用钢板厚度为6-10mm，导流壳体31外部保温层为岩棉板。本发明可以实现回收矿井回风中的热能满足用户设备供热需求，其具体工作原理如下矿井回风出风口 I排出的矿井回风依次进入扩散塔2和导流装置3，因为导流装置
3出风口 33面积大于进风口 32面积，矿井回风经过导流装置3时风流速度降低，矿井回风转变为低速的稳定气流流入回风换热装置4内，与多排喷淋支管道43上设置的喷淋装置44向下喷出的高压喷雾接触换热后排出，换热后的喷淋水雾被回风换热装置4顶部的挡水装置45阻流，在导流装置5和扩散塔2内挡水板22的引流作用下汇集到集水槽21中，之后通过集水管道进入到蓄水池5中，喷淋循环水泵01不断将蓄水池5的喷淋循环水通过喷淋主管道41压入到回风换热装置4中，与矿井回风循环换热。蓄水池5另一端的热源循环水泵02将取热后的喷淋水送入到热泵机组6中蒸发器61，蒸发器61中的喷淋水与蒸发器61中的制冷工质换热降温后返回蓄水池5，而蒸发器61中的制冷工质吸热后，通过压缩机63转变成高温高压气体，进入冷凝器62中向需要加热的用水放热，之后经过膨胀阀64转变成低温低压的液体返回到蒸发器61中，继续与进入蒸发器61中的喷淋水循环换热。从冷凝器62中取热后的用水提供给用户设备7，满足建筑采暖、井口防冻、洗浴热水等用热需求。上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，它是由与矿井回风出风口连接的扩散塔、导流装置、回风换热装置、蓄水池组成，其特征在于:所述扩散塔底部设置集水槽，所述集水槽通过管道连接所述蓄水池，所述扩散塔内部设置若干挡水板，所述扩散塔顶部依次连接所述导流装置和所述回风换热装置；所述导流装置包括导流壳体、进风口、出风口，所述导流壳体采用渐扩式结构，所述出风口面积大于所述进风口面积；所述回风换热装置包括换热壳体、喷淋主管道、喷淋支管道、喷淋装置、挡水装置，所述喷淋主管道的一端穿出所述换热壳体并连接所述蓄水池，所述喷淋主管道的另一端并联多排所述喷淋支管道，所述喷淋支管道上设置若干喷淋装置；所述蓄水池还通过管路连接热泵机组，同时所述热泵机组连接用户设备。
2.如权利要求1所述的一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，其特征在于:所述导流壳体采用钢板材质，钢板厚度为6-10_，所述导流壳体外部为岩棉板保温层。
3.如权利要求1所述的一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，其特征在于:所述回风换热装置内的风流过流速度为2-3m/s。
4.如权利要求 1或2所述的一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，其特征在于:所述扩散塔与所述挡水板采用螺栓连接。
5.如权利要求1或2所述的一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，其特征在于:所述扩散塔出口与所述导流装置进风口采用法兰连接。
6.如权利要求4所述的一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，其特征在于:所述扩散塔出口与所述导流装置进风口采用法兰连接。
全文摘要
本发明涉及一种基于原有扩散塔的矿井回风热能利用装置，它是由扩散塔、导流装置、回风换热装置、蓄水池组成。扩散塔底部设置集水槽，集水槽连接蓄水池，扩散塔顶部连接导流装置进风口，导流壳体采用渐扩式结构，导流装置出风口连接回风换热装置，回风换热装置喷淋主管道一端穿出换热壳体连接蓄水池，喷淋主管道另一端并联多排喷淋支管道，在回风换热装置与蓄水池之间构成回风换热一次循环管路；蓄水池通过管道连接一热泵机组蒸发器壳体，构成回风换热二次循环管路，蒸发器换热管道通过压缩机和节流阀连接冷凝器壳体，构成制冷工质循环管路；冷凝器换热管道通过管道连接用户设备，构成热水循环管路。本发明可用于矿井回风热能的回收利用。
文档编号E21F1/00GK103075172SQ201310005469
公开日2013年5月1日 申请日期2013年1月8日 优先权日2013年1月8日
发明者王建学, 裴伟, 牛永胜, 李忙力, 孟杰, 赵光明 申请人:北京矿大节能科技有限公司