一种矿井回风加热系统的制作方法

本实用新型涉及矿井相关技术领域，特别是一种矿井回风加热系统。

背景技术：

在煤炭开采过程中，为排除矿井煤层及围岩开采过程中产生的瓦斯等有害气体，向井下工作地点通入新鲜空气，调节井下气候环境，保证矿井安全生产，需对矿井进行通风。为保证通风系统稳定，《煤矿安全规程》规定矿井通风应采用机械通风，由主要通风机采用抽出式或压入式通风方式进行通风。这样矿井至少两个以上的出口，一个出口负责进风，一个入口负责回风。

冬季由于冬季气温很低，北方的矿井进风温度很低，造成井筒结冰，影响矿井安全生产。为防止井筒结冰，保证矿井生产正常进行，需对矿井进风进行加热，《煤矿安全规程》规定矿井井下温度最低不得低于2℃。

现有技术：

目前的井筒加热方式一般采用燃煤锅炉加热，这样将燃烧大量煤炭，锅炉尾气还对环境产生污染。

近些年来，还出现了利用热泵技术对矿井进风进行加热。由于矿井进风与回风距离一般较近，而矿井风流在井下流动过程中，由于受巷道围岩散发出的热量及开采出来的煤炭等加热，风流到达回风井筒时，温度一般在15℃且常年基本恒定，这样回风流中就含有了大量的热量，利用这些热量对进风井筒加热就显得极有必要。

热泵技术刚好可用于低温热源回收利用，其系统原理一般如图1所示：

1、吸收矿井回风废热循环。在矿井回风井1’的主要通风机排风口2’上安装换热器3’，由换热器3’将矿井回风的热量传递给载能工质如水，将载能工质加热到10℃左右。载能工质通过循环管路4’通过输送泵5’带动到达热泵6’的蒸发器，通过换热对热泵6’的蒸发器冷媒进行加热。换热后载能工质温度下降到2℃左右，再循环回到矿井回风井1’的排风口2’吸收回风废热。

2、热泵6’中的冷媒内循环系统。冷媒吸收完热量通过热泵压缩到达冷凝器侧，通过换热加热进风系统的载能工质至40℃左右。

3、进风加热循环系统。被热泵加热的载能工质通过循环管路由输送泵7’带动到达矿井进风井口，通过安装在进风井房的换热器8’将热量传递给矿井进风井9’，这样就实现了对矿井进风加热的效果。载能工质将热量传递给进风后温度下降到2～4℃，再循环回到热泵冷凝器侧吸收热量。

然而，现有技术方案存在如下问题：

1、系统复杂，投资比较大，维护费用高，需加装热泵系统且进行多次换热。一般来说，热泵系统需至少进行四次换热，这就需要建立三个循环系统。

2、热泵本身耗电量比较大，电能价格远大于同热值的煤炭，运行成本高，如系统维护不到位或工况不合理，很可能比锅炉还要费钱。按当量值计算，热泵的能效理想情况下一般在3倍左右，即消耗1度电能输出3度电的热量；如按等价值计算，由于受热电厂发电效率限制，1万度电约等价于3.5吨标准煤，与当量值1.229吨标准煤相差很大，有可能不节能。

3、由于电能的碳排放因子远大于燃煤，即便在热泵系统合理运行的情况下，也无法实现企业碳排放量下降。

4、由于矿井进风加热温度要求低，热泵系统的吸收低温热能并转化为中温热能的意义不大。为防止水结冰及提高换热效率考虑，从回风井吸收完热量的载能工质被热泵吸收热量后，温度一般不低于2℃。为提高换热效率且防止结冰，载能工质在进风井放热后，温度一般控制在2～4℃之间。这样载能工质在进风井放热后，由于温度很低，可绕过热泵，直接到回风井吸收热量，热泵存在意义并不大。

技术实现要素：

基于此，有必要针对现有技术的矿井回风加热系统，系统复杂且节能效果差的技术问题，提供一种矿井回风加热系统。

本实用新型提供一种矿井回风加热系统，包括：设置在矿井回风井的回风换热设备、设置在矿井进风井的进风换热设备、载能工质循环管路，所述载能工质循环管的一端与所述回风换热设备连接，另一端与所述进风换热设备连接，所述载能工质循环管上还设有驱动载能工质在所述载能工质循环管内流动的载能工质输送泵。

进一步的，所述回风换热设备为开放式回风换热设备。

更进一步的，所述开放式回风换热设备包括设置在所述矿井回风井的风机扩散器上方的喷淋装置、以及设置在所述风机扩散器下方的收集装置，所述喷淋装置的进液端与所述载能工质循环管连通，所述收集装置的出液端与所述载能工质循环管连通。

再进一步的，所述载能工质循环管上还设有过滤装置。

进一步的，所述回风换热设备为封闭式回风换热设备。

更进一步的，所述封闭式回风换热设备为设置在所述矿井回风井的风机扩散器上方的换热器。

进一步的，所述回风换热设备设置在矿井回风井的矿井排风口。

再进一步的，所述载能工质循环管上还设有加热装置。

再进一步的，所述加热装置为电加热装置或锅炉加热装置。

本实用新型利用矿井进风温度要求为2℃的较低特点，取消现有技术所使用的热泵，将矿井回风热量通过换热设备传递给载能工质，再由载能工质通过载能工质循环管输送到进风井，然后通过换热器直接加热进风。释放完热量的载能工质通过管路直接回到矿井回风，吸热回风热量。由于取消热泵及两个换热循环，因此，在减少投资、系统运行维护费用的同时，减少热泵系统运行电耗及一套载能工质循环系统运行电耗。

附图说明

图1为现有矿井回风加热系统的结构示意图；

图2为本实用新型一种矿井回风加热系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步详细的说明。

如图2所示为本实用新型一种矿井回风加热系统的结构示意图，包括：设置在矿井回风井1的回风换热设备3、设置在矿井进风井7的进风换热设备6、载能工质循环管路4，所述载能工质循环管4的一端与所述回风换热设备3连接，另一端与所述进风换热设备6连接，所述载能工质循环管4上还设有驱动载能工质在所述载能工质循环管4内流动的载能工质输送泵5。

与建筑采暖不同，矿井供热采暖要求进风井温度不低于2℃，进风温度较低，加热矿井进风的热源温度就可以相应降低，这样10℃以上的载能工质可直接加热矿井进风，从而实现利用回风废热直接加热后的载能工质可直接加热矿井进风。

冬季矿井风流在井下流动过程中，受围岩、煤炭及设备等加热作用，矿井回风温度一般在15℃以上。通过在回风井风流出口处加装换热设备，通过吸收回风废热，将载能工质如水等加热到10℃以上。本实施例将矿井回风热量通过回风换热设备3传递给载能工质循环管4中的载能工质，再由载能工质输送到进风井7，然后通过进风换热设备6直接加热进风，载能工质在释放完热量后，再通过载能工质循环管4的回到回风井吸收热量。

本实用新型利用矿井进风温度要求为2℃的较低特点，取消现有技术所使用的热泵，将矿井回风热量通过换热设备传递给载能工质，再由载能工质通过载能工质循环管输送到进风井，然后通过换热器直接加热进风。释放完热量的载能工质通过管路直接回到矿井回风，吸热回风热量。由于取消热泵及两个换热循环，因此，在减少投资、系统运行维护费用的同时，减少热泵系统运行电耗及一套载能工质循环系统运行电耗。

在其中一个实施例中，所述回风换热设备3为开放式回风换热设备。

在其中一个实施例中，所述开放式回风换热设备包括设置在所述矿井回风井的风机扩散器上方的喷淋装置、以及设置在所述风机扩散器下方的收集装置，所述喷淋装置的进液端与所述载能工质循环管4连通，所述收集装置的出液端与所述载能工质循环管4连通。

本实施例的回风换热设备3主要为喷淋换热，通过在风机扩散器上方设置喷淋装置和捕捉装置，向扩散器内喷淋载能工质如水，并防止水流失，并在扩散器下部设置集水池等收集装置将加热后的载能工质回流进载能工质循环管4。

在其中一个实施例中，所述载能工质循环管4上还设有过滤装置。

由于载能工质被矿井回风污染，本实施例的载能工质循环管4上还设设置过滤装置，以便采取如沉淀、过滤等的净化措施，以去除杂质，然后再用载能工质输送泵5输送到进风换热设备6。

在其中一个实施例中，所述回风换热设备3为封闭式回风换热设备。

在其中一个实施例中，所述封闭式回风换热设备为设置在所述矿井回风井的风机扩散器上方的换热器。

本实施例在扩散器上方设置换热器，矿井排风通过换热器壁将热量传递给载能工质，载能工质与回风不直接接触。

在其中一个实施例中，所述回风换热设备3设置在矿井回风井1的矿井排风口2。

优选地，为防止载能工质结冰，开放式回风换热设备的载能工质在释放完热量后，温度应控制在2℃以上。封闭式回风换热设备的载能工质可考虑添加防冻剂等，在防结冰同时，可最大限度吸收并传递回风废热。

在其中一个实施例中，所述载能工质循环管上还设有加热装置。

在极低温条件下，由于载能工质吸收的回风废热量基本固定，有时可能满足不了进风加热量的需求，本实施例通过增加加热装置补充热量，对载能工质进行二次加热。

在其中一个实施例中，所述加热装置为电加热装置或锅炉加热装置。

加热装置可考虑采用电加热或锅炉加热补充手段，对吸收完回风废热的载能工质二次加热，或单独增加进风加热换热器，利用电加热或锅炉等加热补充加热矿井进风。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。