本发明涉及热泵应用技术领域，具体涉及用于煤矿一种基于回风换热的乏风源热泵井筒防冻系统。
背景技术：
现有的矿井乏风余热利用技术，主要有两种不同的技术路线，一种是喷淋式取热，喷淋式取热存在取热量小，大量的煤粉尘易积易堵，同时在乏风温度低于10度以后，需要不断加抗冻剂等缺陷，另一种是直接蒸发式取热，直接蒸发式由于乏风中混有较多的灰尘，乏风换热器容易被堵塞等问题，造成乏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，在乏风温度较低时蒸发器结霜融霜问题影响乏风源热泵的制热效率，制约了直接蒸发式乏风源热泵的应用与推广。
同时上述两种乏风余热利用技术都存在一个节能率不高的问题，在部分场所基本上节煤不节能，只是解决了采用清洁能源问题，节能效益不明显，因此存在市场竞争力不强，推广难度大等问题。
现有的矿井井筒防冻，主要采用矿井加热机组，利用蒸汽加热盘管或翅片式换热器直接加热新风，能量消耗大。
技术实现要素：
针对现有乏风余热利用中以及矿井加热方式上存在的不足，本发明目的是提供一种运行风阻小，系统综合能耗低且换热效率高，不受使用地域限制并可节约大量能源，降低环境污染的一种基于回风换热的乏风源热泵井筒防冻系统。
为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：
一种基于回风换热的乏风源热泵井筒防冻系统，包括带双级回风换热器的乏风取热装置、低温型水源热泵机组、乏风冲洗融霜装置、双级加热乏矿井加热机组组成；带双级回风换热器的乏风取热装置分别连接低温型水源热泵机组、乏风冲洗融霜装置、双级加热乏矿井加热机组，低温型水源热泵机组连接乏风冲洗融霜装置，双级加热乏矿井加热机组连接低温型水源热泵机组；
在所述的带双级回风换热器的乏风取热装置包括乏风通道，乏风通道，乏风通道与乏风干管相连，乏风通道的进风口设有风量调节阀；乏风通道内设第一级回风换热器和第二级回风换热器，第一级回风换热器安装于第一集水盘的上面，第一级回风换热器的上端设有第一闭式喷淋水箱，第一级回风换热器的进风侧与出风侧通过取压管与第一压差控制器相连，第一级回风换热器通过供水管道和回水管道与第一级加热器相连；在回水管道上设有初级循环泵，在初级循环泵的进口设有定压补水装置。第二级回风换热器安装于第二集水盘的上面，第二级回风换热器的上端设有第二闭式喷淋水箱，第二级回风换热器的进风侧与出风侧通过取压管与第二压差控制器相连，第二级回风换热器通过乙二醇溶液供液管道和乙二醇溶液回液管道与蒸发器相连；
所述低温型水源热泵机组包括压缩机，压缩机通过排气管路与二次油分离器相连，二次油分离器通过制冷剂管路与冷凝器相连，二次油分离器通过回油管路将润滑油回流到压缩机内，在回油管路上，依次设有油过滤器和油路电磁阀；冷凝器通过制冷剂冷凝液管路与液路截止阀、干燥过滤器和电子膨胀阀与蒸发器相连，蒸发器通过制冷剂回气管进入到压缩机，蒸发器的底部的回油管路通过截止阀与引射器相连，来自冷凝器的引射用高压制冷剂管路通过电磁阀与引射器的引射端相连，引射器的出口通过制冷剂润滑油混合管与压缩机的低压端相连。
所述乏风冲洗融霜装置包括沉淀水箱、中间水箱、冲洗水箱，在冲洗水箱内部设有加热盘管和温控器，加热盘管通过加热供水管路及加热回水管路与冷凝器进、出水管路相连；冲洗水箱通过冲洗管路与第一闭式喷淋水箱和第二闭式喷淋水箱相连，在冲洗管路上还设有冲洗循环泵以及第一冲洗电磁阀、第二冲洗电磁阀；沉淀水箱通过排水管与第一集水盘和第二集水盘相连；
所述双级加热矿井加热机组包括新风进口和新风出口，内部设有第一加热器、第二加热器和离心风机。
双级加热的矿井加热装置的热源分别来自于乏风直接换热与低温型水源热泵机组，双级加热的矿井加热装置的数量可以是一台，还可以是多台矿井加热装置的组合。
低温型水源热泵机组是满液式水源热泵机组或干式水源热泵机组或降膜式水源热泵机组。
乏风取热装置内的第一回风换热器翅片材质是不锈钢或紫铜或防腐亲水铝箔。
第二回风换热器翅片材质是不锈钢或紫铜或防腐亲水铝箔。
本发明充分利用乏风中的热能，通过在矿井回风与室外新风温差较大时，直接采用回风换热技术加热新风，运行过程中仅消耗循环泵电能，作为新风的预热使用，低温型水源热泵机组，吸收矿井回风中的空气热能，制取工艺热水在矿井加热机组中加热初次预热后的新风，提高了乏风源热泵系统利用于井筒了防冻的整体效率，节能环保。
本发明将回风换热技术与水源热泵、乏风换热技术以及井筒防冻系统相结合，完全避免现有乏风热泵的系统或回风换热器系统运行中的缺陷，减少了矿井新风加热过程中间环节，与传统的井筒防冻方式相比节能优势明显。
本发明采用回风的热量直接对新风进加预热运行，在换热的过程中基本不耗电，有利于节约大量电能；
采用低温水源热泵机组方面，因为热负荷减少时运行，可以选择较小的热泵机组，可以降低热泵设备的初投资，而且热泵机组运行时间减少，能耗减少非常明显，运行可靠，节能显著，可实现煤矿减煤减排，节省运行费用与采用清洁能源，降低环境污染，有效利用乏风余热资源，节能环保，具有很好的实用性。
附图说明
图1是一种基于回风换热的乏风源热泵井筒防冻系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
如图1所示，一种基于回风换热的乏风源热泵井筒防冻系统，在所述的乏风取热装置内，设有乏风通道1并与乏风干管相连，在乏风的进风口设有风量调节阀2，乏风通道内设第一级回风换热器5，第一级回风换热器5安装于第一集水盘60的上面，第一级回风换热器5的上端设有第一闭式喷淋水箱4，第一级回风换热器5的进风侧与出风侧通过取压管与第一压差控制器3相连，第一级回风换热器5通过供水管道15和回水管道16与双级换热矿井加热装置的第一级加热器35相连。在回水管道16上设有初级循环泵13，在初级循环泵13的进口设有定压补水装置12。乏风通道内设第二级回风换热器8，第二级回风换热器8安装于第二集水盘61的上面，第二级回风换热器8的上端设有第二闭式喷淋水箱7，第二级回风换热器8的进风侧与出风侧通过取压管与第二压差控制器6相连，第二级回风换热器8通过乙二醇供液管道18和乙二醇回液管道19与低温型水源热泵机组的蒸发器62相连。当来自乏风干道的乏风可以通过风量调节阀2，先后被引入第一回风换热器5和第二回风换热器8中与换热器中的载冷剂水或乙二醇水溶液进行换热，换热效率更高。当乏风中的粉尘造成乏风换热器堵塞时，会造成第一回风换热器5或第二回风换热器8前后的压差大于设定值，第一压差控制器3或第二压差控制器6给出启动信号，冲洗循环泵48开始运转，通过第一冲洗电磁阀10或第二冲洗电磁阀11打开，可以分别对第一回风换热器5或第二回风换热器8进行清洗。当乏风温度相对较低时，乏风换热器翅片上有结霜后，可以通过对冲洗水箱内的水进行加热，实现对第一回风换热器5或第二回风换热器8的融霜功能。
第二回风换热器8与蒸发器62的连接管路乙二醇回液管道19上设有源侧乙二醇溶液循环泵17和源侧乙二醇溶液定压箱14；
低温型水源热泵机组包括有压缩机22，压缩机22通过排气管路23与二次油分离器26相连，二次油分离器26通过制冷剂管路28与冷凝器29相连，二次油分离器26通过回油管路24将润滑油再次回流到压缩机22内，在回油管路上，依次设有油过滤器27和油路电磁阀25。冷凝器29通过制冷剂冷凝液管路40与液路截止阀41、干燥过滤器42和电子膨胀阀44与蒸发器62相连。蒸发器62通过制冷剂回气管20进入到压缩机22。蒸发器62的底部设有回油管路通过截止阀46与引射器45相连，来自冷凝器29引射用高压通过制冷剂管路与引射器45的引射端相连，引射器45的出口通过制冷剂润滑油混合管21与压缩机22的低压端相连。
此时本系统可作为空气源热泵，可以利用矿回风热中的余热通过热泵技术在矿井加热机组中加热新风或者采用辅助热源加热新风，提高了乏风源热泵系统利用于井筒了防冻的整体效率，节能环保，以满足生产工艺要求。
乏风冲洗融霜装置通过加热回水管路64及加热供水管路63与冷凝器29进水管路31、出水管路32相连，冲洗水箱49通过冲洗管路9与第一闭式喷淋水箱4和第二闭式喷淋水箱7相连，在冲洗管路9上还设有冲洗循环泵48以及第一冲洗电磁阀10、第二冲洗电磁阀11；沉淀水箱57通过排水管56与第一集水盘60和第二集水盘61相连；
乏风冲洗融霜装置设有一个用两个内部隔板（零件序号分别是56和52）分隔为三个部分的水箱，水箱分别有沉淀水箱57、中间水箱54、冲洗水箱49。两个内部隔板（零件序号分别是56和52）上设有溢流口或溢流槽，冲洗水箱49内部设有加热盘管50，加热盘管50通过加热回水管路64及加热供水管路63与与冷凝器29进水管路31、出水管路32相连。冲洗水箱49内部还设有温控器51。沉淀水箱57还设有补水口与排污口，在补水管路上设有补水电动阀59，在排污口上设有排污电动阀58。
双级加热矿井加热机组38包括新风进口33和新风出口39，内部设有第一加热器35、第二加热器36和离心风机37。
本发明可以充分利用乏风中的热能，通过在矿井回风与室外新风温差较大时，直接采用回风换热技术加热新风，运行过程中仅消耗循环泵电能，作为新风的预热使用，并且利手低温型水源热泵机组，吸收矿井回风中的空气热能，制取工艺热水在矿井加热机组中加热初次预热后的新风，提高了乏风源热泵系统利用于井筒了防冻的整体效率，节能环保。