一种井筒保温系统及井筒保温控制方法与流程

本发明属于煤矿节能技术领域，具体涉及一种井筒保温系统及井筒保温控制方法。

背景技术：

煤矿井筒保温，是矿井冬季安全生产必不可缺少的环节。

目前，井筒保温一般都采用燃煤锅炉提供热源。受国家环保政策影响，煤矿井筒保温配置的小型燃煤锅炉面临关停。因此，矿井水丰富的煤矿，矿井水余热资源成为井筒冬季保温优质热源。

但是，受热水-风换热器—翅片式换热器的结构限制，以及热泵、水泵系统停、断电影响，采用矿井水余热进行保温的井筒，经常因换热器热水侧减、断水，造成翅片管冻结、破裂，引发事故。

技术实现要素：

为了弥补现有技术的缺陷，针对矿井水水质良好的煤矿，本发明提供了一种能够精确控制井筒送风温度，以及防止翅片式换热器冻结的井筒保温系统及井筒保温控制方法。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种井筒保温系统，包括矿井水储水箱、矿井水排水管道、矿井水汲水泵、井筒保温供水管道、风盘、井筒保温回水管道；井筒房内设置至少一个风盘，风盘用于对井筒送风进行加热，风盘水侧入口通过井筒保温供水管道与矿井水储水箱连接，井筒保温供水管道上设有矿井水汲水泵，风盘水侧出口通过井筒保温回水管道与矿井水排水管道连接。

作为本发明的进一步改进，所述风盘为六个。

所述井筒保温系统还包括矿井水池(最好是矿井水清水池)，矿井水池通过矿井水排水泵与矿井水储水箱连接。

矿井水池还依次通过矿井水排水泵、旁通阀与矿井水排水管道连接。

矿井水储水箱还直接与矿井水排水管道连接。

所述井筒保温系统还包括应急供水管道，应急供水管道一端连接矿井水储水箱，应急供水管道另一端通过井筒保温供水管道连接风盘，应急供水管道上设有逆止阀。

井筒保温回水管道通过应急排水管道连接排水地沟，应急排水管道上设有电动阀。

所述矿井水储水箱高于排水地沟。

井筒房外设有室外温度传感器。

井筒周围设置井筒温度传感器。

风盘水侧入口装有流量开关。

风盘风侧进口装有风阀。

所述井筒保温系统还包括用于监测电源情况的控制柜，以及供给应急保护动作电力的ups电源。

所述风盘为柜式风盘（翅片式换热器）。

本发明还提供了一种井筒保温控制方法，包括井筒送风温度控制步骤、柜式风盘防冻控制步骤、停电情况下系统防冻保护控制步骤。

所述井筒送风温度控制步骤，检测室外温度传感器温度，当室外温度＜5℃时，关闭旁通阀，向矿井水储水箱供水；当室外温度＜3℃时，启动矿井水汲水泵；当室外温度＜2℃，打开柜式风盘入口风阀，加热实现井筒送风；当室外温度≥3℃时，关闭柜式风盘入口风阀；当室外温度≥5℃时，停止矿井水汲水泵。

检测井筒温度传感器温度信号，4个温度信号分别控制来风方向布置的柜式风盘：a传感器控制a、d两个柜式风盘，b传感器控制b柜式风盘，c传感器控制c、f两个柜式风盘，d传感器控制e柜式风盘。根据传感器温度信号大小，控制对应柜式风盘风机的运行频率：当温度传感器温度信号≥2℃时，降低频率，当温度传感器温度信号＜2℃时，增加频率。当室外温度＜2℃、井筒送风温度≥3℃、风机持续在最低频率运行超过10分钟，则关停风机，直至井筒送风温度＜2℃时再次启动。

柜式风盘防冻控制步骤，当柜式风盘内传热管水侧出现结冰时，触动流量开关动作。设定流量开关的动作范围为柜式风盘额定流量的50~70%：流量低于额定流量的50%时，流量开关闭合，柜式风盘风机停止运行，如果流量开关闭状态持续10分钟，则柜式风盘入口风阀关闭；流量开关闭合后，待实际流量升到额定流量的70%以上，流量开关打开，如果流量开关开状态持续90秒，启动柜式风盘风机。

停电情况下系统防冻保护控制步骤，如果室外温度＜0℃条件下出现系统停电，则：关闭柜式风盘入口风阀，关闭柜式风盘风机，打开电动阀，通过矿井水储水箱与排水地沟之间的高度差，实现井筒保温管路内矿井水的流动，防止管道、柜式风盘冻结。

本发明的有益效果是，利用水质较好的矿井水，实现矿井水余热直接用于井筒保温。该系统可根据安装在井筒井架上的温度传感器，控制柜式风盘，实现井筒送风温度的精确控制；该系统通过在柜式风盘上设置流量开关及风阀，实现柜式风盘防冻保护；该系统通过ups电源应急供电，及应急供水管道、应急排水管道及其附带的逆止阀、电动阀动作，实现停电情况下井筒保温系统水流动，防止管路、设备冻结。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的传感控制系统示意图。

图中，1、矿井水清水池，2、矿井水排水泵，3、旁通阀，4、矿井水储水箱，5、矿井水排水管道，6、矿井水汲水泵，7、井筒保温供水管道，8、应急供水管道，9、逆止阀，10、风阀，11、井筒房，12、井筒，13、柜式风盘，14、井筒保温回水管道，15、应急排水管道，16、电动阀，17、排水地沟，18、室外温度传感器，19、井筒温度传感器，20、流量开关，21、ups电源，22、控制柜。

具体实施方式

如图１－图２所示，一种井筒保温系统，包括：矿井水清水池1，矿井水排水泵2，旁通阀3，矿井水储水箱4，矿井水排水管道5，矿井水汲水泵6，井筒保温供水管道7，应急供水管道8，逆止阀9，风阀10，井筒房11，井筒12，柜式风盘13，井筒保温回水管道14，应急排水管道15，电动阀16，排水地沟17，室外温度传感器18，井筒温度传感器19，流量开关20，ups电源21，控制柜22。

井筒房11外对称设置六个柜式风盘13，柜式风盘13用于对井筒房11内的井筒12进行送风加热，柜式风盘13水侧入口通过井筒保温供水管道7与矿井水储水箱4连接，井筒保温供水管道7上设有矿井水汲水泵6，柜式风盘13水侧出口通过井筒保温回水管道14与矿井水排水管道5连接。

矿井水清水池1通过矿井水排水泵2与矿井水储水箱4连接，矿井水清水池1还依次通过矿井水排水泵2、旁通阀3与矿井水排水管道5连接，矿井水储水箱4还直接与矿井水排水管道5连接。

应急供水管道8一端连接矿井水储水箱4，应急供水管道8另一端通过井筒保温供水管道7连接柜式风盘13，应急供水管道8上设有逆止阀9。

井筒保温回水管道14通过应急排水管道15连接排水地沟17，应急排水管道15上设有电动阀16。

柜式风盘13水侧入口装有流量开关20。

柜式风盘13风侧进口装有风阀10。

井筒房11外遮阳处设有室外温度传感器18。

井筒12的井架四周设置井筒温度传感器19，井筒温度传感器19为四个，分别为a、b、c和d，离地面300mm处。

控制柜22用于监测电源情况，ups电源21，用于断电后控制柜22的电源供应，实现风阀、电动阀动作供电。

矿井水储水箱4是高位水箱，建在地面之上，高于井筒房11地面1~2米。

本实施例在冬季进行井筒保温时，关闭旁通阀3，实现矿井水排水泵2向矿井水储水箱4供水。然后启动矿井水汲水泵6，通过井筒保温供水管道7向井筒房11各个柜式风盘13供水。井筒房11各个柜式风盘13回水，则汇集到井筒保温回水管道14，然后通过矿井水排水管道5，排出系统外。

所述柜式风盘13、井筒保温供水管道7、井筒保温回水管道14组成同程管网系统，六个柜式风盘13水侧采用同程布置，即：矿井水从矿井水汲水泵6开始，流经每个柜式风盘13，回到矿井水排水管道5，所有路径长度都相同。

本实施例还提供了井筒保温系统的控制方法，控制过程包含井筒送风温度控制、柜式风盘13防冻控制、停电情况下系统防冻保护。

井筒送风温度控制。

在井筒房11外遮阳处安置1个室外温度传感器18。检测室外温度传感器温度信号，当室外温度＜5℃时，关闭旁通阀3，向矿井水储水箱4供水；当室外温度＜3℃时，启动矿井水汲水泵6；当室外温度＜2℃，打开柜式风盘入口风阀，加热实现井筒送风；当室外温度≥3℃时，关闭柜式风盘入口风阀；当室外温度≥5℃时，停止矿井水汲水泵6。

在距地面300mm处井筒井架四周，对称布置4个井筒温度传感器19，检测井筒温度传感器温度信号。4个温度信号分别控制来风方向布置柜式风盘：a传感器控制a、d两个柜式风盘，b传感器控制b柜式风盘，c传感器控制c、f两个柜式风盘，d传感器控制e柜式风盘。根据传感器温度信号大小，控制对应柜式风盘风机的运行频率：当温度传感器温度信号≥2℃时，适当降低频率，当温度传感器温度信号＜2℃时，适当增加频率。当室外温度＜2℃、井筒送风温度≥3℃、风机持续在最低频率运行超过10分钟，则关停风机，直至井筒送风温度＜2℃时再次启动。

柜式风盘13防冻控制。

每个柜式风盘13供水口装有流量开关20。当柜式风盘13内传热管水侧出现结冰时，因冰占据部分流通面积，因此柜式风盘13的水流量会减少，从而会触动流量开关20动作。

设定流量开关20的动作范围为柜式风盘13额定流量的50~70%：流量低于额定流量的50%时，流量开关20闭合，柜式风盘风机停止运行，如果流量开关20闭状态持续10分钟，则柜式风盘入口风阀关闭；流量开关20闭合后，待实际流量升到额定流量的70%以上，流量开关20打开，如果流量开关20开状态持续90秒，启动柜式风盘风机。

停电情况下系统防冻保护控制。

控制柜22监测电源情况。如果室外温度＜0℃条件下出现系统停电，则：关闭柜式风盘入口风阀，关闭柜式风盘风机，打开电动阀16，通过矿井水储水箱4与排水地沟17之间的高度差，实现井筒保温管路内矿井水的流动，防止管道、柜式风盘冻结。控制系统应急保护动作电力来自ups电源21供给。

本发明不局限于上述实施方式，任何人应得知在本发明的启示下作出的与本发明具有相同或相近的技术方案，均落入本发明的保护范围之内。

本发明未详细描述的技术、形状、构造部分均为公知技术。