一种基于热管的防挂冰多级取热装置的制作方法

1.本实用新型一种基于热管的防挂冰多级取热装置，属于煤矿矿井回风余热高效利用的回风取热装置技术领域。


背景技术：

2.现有的矿井回风余热利用技术，主要有四种不同的技术路线：
3.一是喷淋式取热，喷淋式回风取热存在取热量小，大量的煤粉尘易积易堵，同时在回风温度低于10℃以后，需要不断加抗冻剂等缺陷，适用于我国南方矿井或回风温度高于15℃的回风环境中，可以用于采暖、井口防冻或提供洗浴热水。
4.第二种是直接蒸发式取热，直接蒸发式由于回风中混有较多的灰尘，回风换热器容易被堵塞等问题，造成回风换热器的风阻力较大，同时直接蒸发式取热还存在单台蒸发器的换热面积较小，在回风温度较低时蒸发器结霜融霜问题影响回风源热泵制热效率、多台蒸发器之间存在制冷剂溶液分配与回油问题，可靠性低，制约了直接蒸发式回风源热泵的应用与推广。
5.第三种是乙二醇间壁换热式回风取热，采用间壁式换热并作为低温型水源热泵的热源。此种换热方式避免了上述两种技术路线存在的缺陷，但如果井筒防冻所需的热负荷大，需要对回风深度提热时，存在融霜困难、清洗及运行成本较高的问题，需要进一步改进方能满足供热需求。
6.第四种是热管换热或风换热实现回风取热，应用低温热管作为主要换热单元，可以利用热管技术直接利用回风加热新风，这类井口防冻系统的运行过程中没有燃烧，没有排烟，不产生任何废弃物。但矿井回风具有风温更低、湿度更高的特点，矿井回风温度一般＜18℃、相对湿度＞85%（冬季常以雾化状态排出）；矿井回风同时还伴随着含尘大、腐蚀性等技术难点，这无疑增加了热管换热技术的应用难度，不能实现回风余热资源充分有效的利用。


技术实现要素：

7.本实用新型为了克服现有技术中存在的不足，所要解决的技术问题为：提供一种基于热管的防挂冰多级取热装置结构的改进。
8.为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：一种基于热管的防挂冰多级取热装置，包括箱体，所述箱体的进风侧设置有可调节风阀，所述箱体内部设置有清洗管路、热管换热装置，所述清洗管路的进水管设置在箱体底部，所述进水管与外部水源相连；
9.所述箱体内底部设置有集水盘，其中清洗管路、热管换热装置均设置在集水盘上，所述集水盘上开设有多个排水孔，排水孔连接在排水管路上，排水管路通过排水出口与外部排水管路连接；
10.所述热管换热装置包括蒸发端、冷凝端、一级换热器和二级换热器，其中蒸发端设
置在进风侧，冷凝端设置在出风侧，所述冷凝端的出风侧设置有挡水板；
11.所述蒸发端和冷凝端的顶部通过热管气相管相连通，蒸发端和冷凝端的底部通过热管液相管相连通。
12.所述一级换热器包括一级进液管和一级出液管，所述二级换热器包括二级进液管和二级出液管，其中一级进液管、二级进液管分别设置在一级换热器、二级换热器的底部，一级出液管、二级出液管分别设置在一级换热器、二级换热器的顶部。
13.所述清洗管路上设置有多个清洗喷头。
14.所述箱体通过螺栓固定在底座上。
15.所述一级换热器和二级换热器内部根据不同的回风温度和换热量，采用不同的载冷剂，载冷剂可采用水或乙二醇水溶液或无机盐类配方的水溶液。
16.所述一级换热器和二级换热器，具体采用铜管套翅片式换热器，翅片材质采用不锈钢或紫铜或防腐亲水铝箔。
17.本实用新型相对于现有技术具备的有益效果为：本实用新型在换热器设置了挡水板，可以最大限度的防止了水气外接导致挂冰，运行风阻小，换热效率高，无需融霜。可充分利用煤矿回风中的余热，特别适用于我国北方矿井回风温度低于15℃的回风环境中，可以实现多级换热，配合回风源热泵系统，能可靠从煤矿矿井回风中吸收热量，同时可以分级换热，本装置作为煤矿回风余热热泵系统的取热部分，可以替代燃煤锅炉，实现煤矿减煤减排，节省运行费用与清洁能源，降低环境污染，有效利用回风余热资源，节能环保，具有很好的实用性。
附图说明
18.下面结合附图对本实用新型做进一步说明：
19.图1为本实用新型的结构示意图；
20.图2为本实用新型的左视图；
21.图中：1为可调节风阀、2为箱体、3为清洗管理、4为热管气相管、5为蒸发端、6为一级出液管、7为一级换热器、8为二级出液管、9为二级换热管、10为挡水板、11为冷凝端、12为底座、13为二级进液管、14为一级进液管、15为热管液相管、16为排水管路、17为进水管、18为排水出口、19为集水盘。
具体实施方式
22.如图1和图2所示，本实用新型一种基于热管的防挂冰多级取热装置，包括箱体2，所述箱体2的进风侧设置有可调节风阀1，所述箱体2内部设置有清洗管路3、热管换热装置，所述清洗管路3的进水管17设置在箱体2底部，所述进水管17与外部水源相连；
23.所述箱体2内底部设置有集水盘19，其中清洗管路3、热管换热装置均设置在集水盘19上，所述集水盘19上开设有多个排水孔，排水孔连接在排水管路16上，排水管路16通过排水出口18与外部排水管路连接；
24.所述热管换热装置包括蒸发端5、冷凝端11、一级换热器7和二级换热器9，其中蒸发端5设置在进风侧，冷凝端11设置在出风侧，所述冷凝端11的出风侧设置有挡水板10；
25.所述蒸发端5和冷凝端11的顶部通过热管气相管4相连通，蒸发端5和冷凝端11的
底部通过热管液相管15相连通。
26.所述一级换热器7包括一级进液管14和一级出液管6，所述二级换热器9包括二级进液管13和二级出液管8，其中一级进液管14、二级进液管13分别设置在一级换热器7、二级换热器9的底部，一级出液管6、二级出液管8分别设置在一级换热器7、二级换热器9的顶部。
27.所述清洗管路3上设置有多个清洗喷头。
28.所述箱体2通过螺栓固定在底座12上。
29.所述一级换热器7和二级换热器9内部根据不同的回风温度和换热量，采用不同的载冷剂，载冷剂可采用水或乙二醇水溶液或无机盐类配方的水溶液。
30.所述一级换热器7和二级换热器9，具体采用铜管套翅片式换热器，翅片材质采用不锈钢或紫铜或防腐亲水铝箔。
31.本实用新型提供的基于热管的防挂冰多级取热装置，放置在煤矿回风管路末端专门设计的回风取热室中，包括了箱体2，箱体2内部设有清洗管路3、热管换热装置，清洗管路3、热管换热装置均设置于集水盘19上，集水盘19上开有多个排水孔，排水孔连接在排水管路16上，并通过排水出口18与外部排水管路连接，用于排除凝结水及清洗废水。清洗管路3的进水管17与外部水源相连，在清洗泵的作用下，对热管换热装置进行自动清洗，以提高换热效果，减少换热器表面的煤粉积聚减少换热器表面的煤粉积聚并减少回风风阻，通常可以通过检测回风换热器的风阻作为判断是否需要进行换热器清洗的前提条件。
32.其中热管换热装置包括一级换热器7、二级换热器9、挡水板10，热管换热装置的蒸发端5设置于取热装置的进风侧，吸收回风中的热量后，液态的热管工质蒸发成为气态，通过热管气相管4进入冷凝端11。冷凝端11设置于取热装置的出风侧，气态的热管工质将经过一级换热器7和二级换热器9降温后的回风再次加热，主要是将回风中的水蒸汽加热，避免结霜，形成凝结水，流入集水盘19后，通过排水管路16排出本取热装置。蒸发端5和冷凝端11顶部由热管气相管4相连通，蒸发端5和冷凝端11的底部由热管液相管15相连通。
33.本实用新型取热装置在进风侧设置有可调节风阀1，在非采暖季，可以直接关闭可调节风阀1，打开反风门，避免煤矿回风直接通过本取热装置造成换热器表面积灰。在最后热管换热器的冷凝端11的出风侧设置有挡水板10，可以最大限度的防止了水气外接导致挂冰，运行风阻小，换热效率高，无需融霜。
34.本实用新型的一级换热器7和二级换热器9分别设置有一级进出液管和二级进出液管，一级换热器7包括了一级进液管14和一级出液管6，二级换热器9包括了二级进液管13和二级出液管5。本装置作为煤矿回风余热热泵系统的取热部分，一级换热器7可以直接用于对新风加热，二级换热器9可以用于给回风源热泵机组提供源源不断的热源。进出液管道内可以根据不同的回风温度和换热量，采用不同的载冷剂，载冷剂可以是水，也可以乙二醇水溶液，也可以无机盐类配方的水溶液（如氯化钙、氯化镁的水溶液）。
35.本实用新型取热装置的一级换热器7和二级换热器9，采用的是高效铜管套翅片式换热器，翅片材质可以是满足回风防腐要求的不锈钢、紫铜或防腐亲水铝箔，翅片的间壁应符合井下回风换热的翅片间壁要求。
36.本实用新型针对现有煤矿回风余热利用技术中存在的不足，目的是提供一种运行风阻小，系统能耗低，换热效率高，无需解决融霜、换热器挂冰的取热装置。本取热装置不受场地限制，可大幅度增加换热面积，通过设置一级换热和二级换热，可以在不同环境下，选
择不同的换热方式。本实用新型充分利用回风中的热能，提高了回风源热泵系统的整体效率，节能环保，以满足客户的使用要求。
37.本实用新型可以设置于煤矿回风管路末端专门设计的回风取热室中，避免现有回风取热装置在运行中的缺陷，换热效率高，可任意台数组合，在换热器的表面杜绝挂冰现象，设置了挡水板，可以最大限度的防止了水气外接导致挂冰，运行风阻小，换热效率高，无需融霜。可充分利用煤矿回风中的余热，特别适用于我国北方矿井回风温度低于15℃的回风环境中，可以实现多级换热，配合回风源热泵系统，能可靠从煤矿矿井回风中吸收热量，同时可以分级换热，本装置作为煤矿回风余热热泵系统的取热部分，可以替代燃煤锅炉，实现煤矿减煤减排，节省运行费用与清洁能源，降低环境污染，有效利用回风余热资源，节能环保，具有很好的实用性。
38.关于本实用新型具体结构需要说明的是，本实用新型采用的各部件模块相互之间的连接关系是确定的、可实现的，除实施例中特殊说明的以外，其特定的连接关系可以带来相应的技术效果，并基于不依赖相应软件程序执行的前提下，解决本实用新型提出的技术问题，本实用新型中出现的部件、模块、具体元器件的型号、连接方式除具体说明的以外，均属于本领域技术人员在申请日前可以获取到的已公开专利、已公开的期刊论文、或公知常识等现有技术，无需赘述，使得本案提供的技术方案是清楚、完整、可实现的，并能根据该技术手段重现或获得相应的实体产品。
39.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。