本实用新型涉及一种自吸喷淋式换热塔与矿风换热联合供暖系统。
背景技术：
煤矿是个巨大的蓄热体，蕴藏丰富的地热资源。进入煤矿的空气不断与煤矿的巷道、机电设备、淋水等进行热交换，最终，空气温度与煤矿的地温达到平衡。煤矿的地温基本恒定，致使煤矿回风的温度全年基本恒定，受外界气温的影响很小。另一面井下机电设备散热(一般机电设备功率的20％)、煤尘氧化散热、地下水散热、人员散热等均进入矿井回风中。故而，煤矿回风是一种稳定的较优质的余热资源。冬季矿井回风温度为18℃，相对湿度为85％左右。
目前矿井回风利用技术有两种技术路线，其一为结合热泵技术提取矿井回风的热量，从热泵机组的蒸发器从矿井回风中吸取热量，热泵机组的冷凝侧释放热量，冷凝侧的供水温度为45～60℃。系统需要消耗相当于供热能力1kW的电能，就能得到4～5kW的热能，该技术路线的优点为，可以制取45～60℃，满足地面建筑的采暖及洗浴热水加热需求，夏季可以反向工作制取7～12℃的冷水用于空调。缺点为，投资相对较大，运行中需要消耗一部分电能，运行费用相对较高。该系统需要建设喷淋换热塔，一般在通风机出口建设混凝土或者钢结构的喷淋换热塔，由煤矿通风负担的局部阻力，这种形式的换热塔夏季运行时对于高温矿井，回风温度高，运行效果差效率低，且换热塔的安装受制于场地因素太大，不适用于与矿井回风直接加热新风的系统联合供暖。第二个技术路线为，利用18℃左右矿井回风直接加热-30～-4℃的新风，将新风加热至2～10℃以上用于煤矿井筒防冻，该技术路线加热过程无需消耗其他能量，仅消耗相当于加热量1/30左右的输送新风的风机电耗。该技术路线的优点为，运行费用极低，系统没有水没有结冰断流的风险，缺点为只能得到2～10℃的空气热源，无法解决采暖及洗浴热水加热的需求。
根据煤矿企业供暖需求特点分析，煤矿企业有如下供暖需求：
1、面建筑采暖需求，包括地面工业厂房车间的供暖，行政福利建筑的供暖，包括办公楼、联合机建筑、宿舍、食堂等建筑的供暖，需要45～95℃的热水用于供暖进而得到18～24℃的室内温度，。
2、洗浴热水加热需求，包括淋浴、池浴的热水供应需求，需要得到42℃以上的热水。
3、井筒防冻供暖需求，需要对进风井的入井空气进行加热，以保证入井空气温度不低于2℃，防止井筒结冰。
4、夏季空调需求，地面行政福利建筑包括办公楼、联合机建筑、宿舍、食堂等建筑的夏季空调，需要7～12℃的热水用于空调进而得到24～28℃的室内温度。
通过以上煤矿企业供暖、洗浴及空调的需求分析，以及热泵利用与矿井回风直接加热新风技术路线的局限性和优越性综合考虑，同时考虑到传统喷淋换热塔无法适用于与矿井回风加热新风的联合供暖系统，通过深入的分析研究，本方案由此产生。
技术实现要素：
为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供一种自吸喷淋式换热塔与矿风换热联合供暖系统，本实用新型的技术方案是：
一种自吸喷淋式换热塔与矿风换热联合供暖系统，包括依次设置的回风井筒(1)、矿井回风输送机构、换热器(7)、喷淋换热塔(10)和供暖系统，该供暖系统与所述的喷淋换热塔进行热交换；所述的矿风回风输送机构包括回风管道，该回风管道的一端通过第一连接管(2)与所述的回风井筒连通，另一端通过第二连接管(4)与三通(5)的进气口连通；在该回风管道内安装有矿井风机(3)；在所述的三通内转动的安装有一活动挡板(6)，该活动挡板往复与两个出气口之间，三通的其中一出气口与换热器(7)的进气口之间通过第三连接管(18)的一端口连通，在所述换热器的出气口出连通有热新风输送风道(8)。
所述的喷淋换热塔包括塔体和塔体输送风道(9)，在所述的塔体输送风道内安装有三通挡板阀，该塔体输送风道的一端与第三连接管(18)的另一端口连通，另一端延伸至塔体内部，在所述的塔体内从下至上依次设置有集水池(10-1)、填料层(10-2)、喷淋层(10-3)和挡水层(10-4)，风机(10-5)位于塔体的顶部；所述的塔体输送风道位于集水池(10-1)与填料层(10-2)之间。
所述的供暖系统包括水源热泵机组(11)、换热循环水泵(12)、换热塔回收管路(13)、换热塔进水管路(14)、供水管路(15)和回水管路(16)，水源热泵机组(11)的热水进口通过换热塔进水管路(14)与喷淋层(10-3)连通，冷水出口通过换热塔回收管路(13)与集水池(10-1)连通，在所述的换热塔回收管路(13)上安装有水泵(12)，在所述的水源热泵机组(11)上还连通有供水管路(15)和回水管路(16)。
所述喷淋层(10-3)处安装两层离心式喷嘴进行对冲喷淋。
所述风机(10-5)为可调叶片角度的防爆轴流式风机。
本实用新型的优点是：解决了煤矿企业完全采用热泵技术技术路线投资大运行费用高，且传统喷淋换热塔无法适用于与矿井回风加热新风的联合供暖系统的问题，完全采用矿井回风直接加热技术仅仅能够解决井筒防冻供热需求无法解决建筑供暖洗浴热水加热及夏季制冷的局限。
附图说明
图1是本实用新型的主体结构示意图。
图2喷淋换热塔剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本实用新型，本实用新型的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本实用新型的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本实用新型的精神和范围下可以对本实用新型技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本实用新型的保护范围内。
参见图1和图2，本实用新型涉及一种自吸喷淋式换热塔与矿风换热联合供暖系统，包括依次设置的回风井筒1、矿井回风输送机构、换热器7、喷淋换热塔10和供暖系统，该供暖系统与所述的喷淋换热塔进行热交换；所述的矿风回风输送机构包括回风管道，该回风管道的一端通过第一连接管2与所述的回风井筒1连通，另一端通过第二连接管4与三通5的进气口连通；在该回风管道内安装有矿井风机3；在所述的三通内转动的安装有一活动挡板6，该活动挡板往复与两个出气口之间，工作时，活动挡板将三通上端的出气口关闭，保持与第三连接管连通的出气口打开；三通的其中一出气口与换热器7的进气口之间通过第三连接管18的一端口连通，在所述换热器7的出气口出连通有热新风输送风道8。
所述的喷淋换热塔包括塔体和塔体输送风道9，在所述的塔体输送风道内安装有三通挡板阀17，该塔体输送风道9的一端与第三连接管18的另一端口连通，另一端延伸至塔体内部，在所述的塔体内从下至上依次设置有集水池10-1、填料层10-2、喷淋层10-3和挡水层10-4，风机10-5位于塔体的顶部；所述的塔体输送风道位于集水池10-1与填料层10-2之间。
所述的供暖系统包括水源热泵机组11、换热循环水泵12、换热塔回收管路13、换热塔进水管路14、供水管路15和回水管路16，水源热泵机组11的热水进口通过换热塔进水管路与喷淋层10-3连通，冷水出口通过换热塔回收管路13与集水池10-1连通，在所述的换热塔回收管路13上安装有水泵12，在所述的水源热泵机组11上还连通有供水管路15和回水管路16。
所述喷淋层10-3处安装两层离心式喷嘴进行对冲喷淋。
所述风机10-5为可调叶片角度的防爆轴流式风机。
本实用新型的工作原理是：矿井回风由回风井筒1进入回风管道，经过风机3后进入三通5，换热季节活动挡板6水平放置，矿井回风进入矿井回风与换热系统连接风道18，矿井回风被引入喷淋换热塔后，自下而上首先进入填料层，在填料层中，与填料表面的水膜进行对流换热，将一部分热量传递给循环水，从填料层出来后进入喷淋层，在喷淋层矿，井回风与由离心式喷嘴产生的细雾状的循环水进行及直接接触换热，换热后一部分循环水组合成较大的液滴，在重力的作用下向下自由落体运动，进入填料层继续换热，另一部分跟随着矿井回风向上运动，在向上运动的过程中进行进一步充分的热交换，通过喷淋层后，风水混合物进入挡水层，在挡水层中，将气水分离，水滴被分离出来，在重力作用下向下穿过喷淋层和填料层进入集水池。
在喷淋换热塔的塔体中，冬季18℃左右的矿井回风与2～6℃喷淋循环水逆流换热，将循环水加热至10～15℃送入热泵机组的热水进口。热泵机组的供水管路上出水温度45～60℃，用于建筑采暖和洗浴热水加热。夏季25℃左右的矿井回风与35～40℃喷淋循环水逆流换热，将循环水温度冷却至30～32℃送入热泵机组进水口。当夏季矿井回风温度高于28℃或低于28℃但高于室外环境温度时，通过喷淋换热塔进口处的三通电磁阀将风道切换，直接利用室外空气冷却35～40℃喷淋循环水，以提高热泵机组的工作效率。利用18℃左右的矿井回风直接将-30～-4℃的新风通过换热器加热至2～10℃送入回风井口用于井筒防冻。