一种煤矿余热利用及清洁能源制热制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及供热供冷设备技术领域，具体地说是一种煤矿余热利用及清洁能源制热制冷系统。


背景技术：

2.煤矿是一个复杂的生产场所，且主要集中在北方，需要解决主副井筒防冻、矿区冬季供暖夏季制冷、员工洗浴、卫生生活热水等问题。北方地区矿区现行供热方式基本为燃煤锅炉供热方式，燃煤锅炉燃烧产生蒸汽，用于矿区冬季采暖，加热主副井井筒，洗浴及生活热水，不仅能耗高，而且不够环保。


技术实现要素：

3.针对上述问题，本实用新型提供了一种煤矿余热利用及清洁能源制热制冷系统，该系统充分利用空压机余热及清洁能源制热制冷，为用户节约成本，节能减排。
4.本实用新型解决其技术问题所采取的技术方案是：
5.一种煤矿余热利用及清洁能源制热制冷系统，包括空压机余热回收单元和空气源热泵单元；
6.所述的空压机余热回收单元包括空压机、第一换热器和用于供给生活热水的第一蓄热水箱，所述第一蓄热水箱通过管路与所述第一换热器的一次侧相连，形成第一循环回路，且所述的第一循环回路上设置有第一循环泵组；
7.所述第一换热器的二次侧通过管路与所述空压机的冷却油泵相连，第二循环回路；
8.所述的空气源热泵单元包括空气源热泵，所述的空气源热泵通过管路与制冷设备相连，形成制冷循环回路，所述的空气源热泵通过管路与第二蓄热水箱相连，形成制热循环回路，所述的制热循环回路和制冷循环回路上分别设置有第三循环泵组和第四循环泵组；
9.所述的第二蓄热水箱通过管路分别与供暖设备、用于加热主副井筒的加热设备的进口和用于给生活热水的设备相连。
10.进一步地，还包括第二换热器，所述第二换热器的一次侧接入市政供热管网，所述第二换热器的二次侧通过管路与所述的第二蓄热水箱相连，形成第三循环回路，所述的第三循环回路上社会中有第五循环泵组。
11.进一步地，所述的第三循环回路上并联设置有两组第五循环泵组。
12.进一步地，所述的第一蓄热水箱和第二蓄热水箱上分别设置有用于补水的第一进水口和第二进水口。
13.进一步地，所述的第一蓄热水箱、第二蓄热水箱和末端设备之间的管路上均设置有恒压供水设备。
14.进一步地，所述的恒压供水设备包括若干组并联设置的第二循环泵组，且位于第二循环泵组下游侧的公共管路上设置有定压膨胀水箱。
15.进一步地，所述的第一循环回路上并联设置有两组第一循环泵组。
16.进一步地，所述的制热循环回路上并联设置有两组第三循环泵组。
17.进一步地，所述的制冷循环回路上并联设置有两组第四循环泵组。
18.本实用新型的有益效果是：
19.1、目前煤矿厂都设有多台大型空压机用于矿井通风及生产作业用气，空压机运行时空气被压缩后产生高温，被冷却油冷却散热到周围环境中白白浪费，没有被回收利用。该系统对空压机的余热进行回收利用，充分利用空压机余热及清洁能源制热制冷，为用户节约成本，节能减排。
20.2、该系统兼容了空气源热泵供热、空压机余热回收利用和市政供热，采用多渠道供热，相互辅助配合，在保证供热稳定性的同时，实现了最大化的节能减排。
21.3、该系统中的空气源热泵部分和市政供热部分共用第一蓄热水箱，空压机余热回收部分采用第二蓄热水箱，这样，在冬季供暖时，白天可以使空气源热泵部分暂停工作，通过市政供热和空压机余热回收部分来维持矿区的供热，在夜间的时候，利用夜间谷电通过空气源热泵进行蓄热，以备白天使用，这样不仅能够降低用电成本，而且积极应和了电力移峰填谷的倡导。
附图说明
22.图1为本系统的系统原理图。
23.图中：11-第一蓄热水箱，111-第一进水口，12-空压机，13-第一换热器，14-第一循环泵组，15-分油器，16-集油器，171-第一管路，172-第二管路，1731-第三主管路，1732-第三支管路，1741-第四主管路，1742-第四支管路，175-第五管路，
24.21-空气源热泵，22-第二蓄热水箱，221-第二进水口，23-第三循环泵组，24-第四循环泵组，25-第二换热器，26-第五循环泵组，271-第六管路，272-第七管路，273-第八管路，274-第九管路，275-第十管路，276-第十一管路，277-第十二管路，278-第十三管路，
25.31-第二循环泵组，32-定压膨胀水箱。
具体实施方式
26.如图1所示，一种煤矿余热利用及清洁能源制热制冷系统包括空压机余热回收单元和空气源热泵单元。
27.所述的空压机余热回收单元包括第一蓄热水箱11、空压机12和若干台第一换热器13，所述的第一蓄热水箱11上设置有用于补水的第一进水口111，所述的第一进水口111通过管道与自来水相连。
28.所述第一蓄热水箱11的进口通过第一管路171分别与所述第一换热器13的一次侧出口相连，所述第一蓄热水箱11的出口通过第二管路172分别与所述第一换热器13的一次侧进口相连，且所述的第二管路172上设置有第一循环泵组14。所述的第一蓄热水箱11和第一换热器13的一次侧通过第一管路171和第二管路172共同形成第一循环回路。
29.进一步地，如图1所示，所述的第二管路172上并联设置有两组第一循环泵组14。优选的，所述的第一循环泵组14包括第一循环泵，所述第一循环泵的下游侧沿介质流向依次设置有止回阀和蝶阀，所述第一循环泵的上游侧设置有蝶阀。
30.进一步地，如图1所示，所述的第二管路172上位于所述第一循环泵组14的上游侧沿介质的流动方向依次设置有止回阀、截止阀和过滤器。
31.所述第一换热器13的二次侧进口通过第三管路与所述空压机12的冷却油泵出口相连，所述第一换热器13的二次侧出口通过第四管路与所述空压的冷却油泵进口相连。所述的空压机12和第一换热器13的二次侧通过第三管路和第四管路共同形成第二循环回路。
32.由于在厂区中往往设置有多台空压机12，因此，如图1所示，所述的空压机12和第一换热器13之间设置有分油器15和集油器16。其中所述第一换热器13的二次侧进口通过第三主管路1731与集油器16的出口相连，所述集油器16的进口通过第三支管路1732分别与多台所述空压机12的冷却油泵出口相连；所述第一换热器13的二次侧出口通过第四主管路1741与所述分油器15的进口相连，所述分油器15的出口通过第四支管路1742分别与多台所述空压的冷却油泵进口相连。
33.所述第一蓄热水箱11的供水口通过第五管路175与用于供给生活热水的设备的进口相连。在这里所述的用于供给生活热水的设备包括但不限于洗浴设备等。
34.进一步地，为了保证供水压力的稳定性，所述的第五管路175上设置有恒压供水设备。
35.所述的恒压供水设备包括若干组并联设置的第二循环泵组31，所述的第五管路175上位于所述第二循环泵组31的下游侧设置有定压膨胀水箱32。作为一种具体实施方式，本实施例中所述的恒压供水设备包括三组并联设置的第二循环泵组31。所述的第二循环泵组31包括第二循环泵，所述第二循环泵的下游侧沿介质流向依次设置有压力表、止回阀和蝶阀，所述第二循环泵的上游侧逆着介质的流动方向依次设置有过滤器和蝶阀。
36.所述的空压机余热回收单元是利用矿区的多台大型空压机12压缩空气时产生的热力，采用换热器将热量回收用于为员工提供生活热水。
37.所述的空气源热泵21单元包括若干台空气源热泵21，所述空气源热泵21的回水接口通过第六管路271和第八管路273分别与第二蓄热水箱22和空调建筑内的制冷设备的进口相连，所述空气源热泵21的供水口通过第七管路272和第九管路274分别与第二蓄热水箱22和空调建筑内的制冷设备的出口相连。所述的空气源热泵21和空调建筑内的制冷设备通过第八管路273和第九管路274形成制冷循环回路；所述的空气源热泵21和第二蓄热水箱22通过第六管路271和第七管路272形成制热循环回路。所述的第二蓄热水箱22上设置有用于补水的第二进水口221，所述的第二进水口221通过管道与自来水相连。
38.所述的第七管路272上设置有用于驱动循环水在制热循环回路内循环流动的第三循环泵组23。
39.进一步地，如图1所示，所述的第七管路272上并联设置有两组第三循环泵组23。优选的，所述的第三循环泵组23包括第三循环泵，所述第三循环泵的下游侧沿介质流向依次设置有压力表、止回阀和蝶阀，所述第三循环泵的上游侧逆着介质的流动方向依次设置有过滤器和蝶阀。
40.所述的第九管路274上设置有用于驱动循环水在制冷循环回路内循环流动的第四循环泵组24。
41.进一步地，如图1所示，所述的第九管路274上并联设置有两组第四循环泵组24。优选的，所述的第四循环泵组24包括第四循环泵，所述第四循环泵的下游侧沿介质流向依次
设置有压力表、止回阀和蝶阀，所述第四循环泵的上游侧逆着介质的流动方向依次设置有过滤器和蝶阀。
42.所述第二蓄热水箱22的供水口通过第十管路275分别与供暖设备的进口、用于加热主副井筒的加热设备的进口和用于给生活热水的设备的进口相连，且所述的第十管路275上设置有恒压供水设备。所述第二蓄热水箱22的回水口通过第十一管路276与用于加热主副井筒的加热设备的出口和用于给生活热水的设备的出口相连。
43.由于设置于所述第十管路275上的恒压供水设备与设置于所述的第五管路175上的恒压供水设备相同，在此不再对设置于第十管路275上的恒压供水设备进行赘述。
44.在这里，所述的空气源热泵21选用高温型空气源热泵21机组，利用空气能这一清洁能源，采用喷气增焓涡旋式压缩机和r410a环保冷媒，供暖(制冷)效率更高、振动和噪音更小、不破坏臭氧层。本机组可在-25℃高效运行，适用范围很广。夏季给矿区办公区域、宿舍区域等需要制冷场所提供冷源，冬季不需要制冷时，可以利用夜间谷电进行蓄热。
45.进一步地，由于在矿区中一旦主副井筒发生结冰现象，将无法保证安全生产，因此在矿区中是不允许主副井筒结冰的。为了保证热量供应的可靠性和稳定性，如图1所示，本系统还包括第二换热器25，所述第二换热器25的一次侧接入市政供热管网，所述第二换热器25的二次侧进口通过第十二管路277与所述第二蓄热水箱22的出口相连，且所述的第十二管路277上设置有第五循环泵组26。所述第二换热器25的二次侧出口通过第十三管路278与所述第二蓄热水箱22的进口相连。这样，一旦所述空气源热泵21所产生的的热量无法满足使用要求时，可以通过供热稳定的市政热源作为补充，以维持第二蓄热水箱22内的温度，从而保证主副井筒加热设备热量供应的可靠性和稳定性，以保证安全生产。
46.进一步地，所述的第十二管路277上并联设置有两组第五循环泵组26。优选的，所述的第五循环泵组26包括第五循环泵，所述第五循环泵的下游侧沿介质流向依次设置有止回阀和蝶阀，所述第五循环泵的上游侧设置有蝶阀。所述的第十二管路277上位于所述的第五循环泵组26的上游侧沿着介质的流动方向依次设置有蝶阀和过滤器。
47.在夏季，由于生活热水需求量小，因此仅通过空压机12余热回收单元便能够满足生活用水的要求。此时，所述的空气源热泵21单元用于给矿区办公区域、宿舍区域等需要制冷场所提供冷源。
48.在冬季，由于生活热水需求量大，回收空压机12余热已不能满足用水需求，且此时不需要制冷，因此空气源热泵21单元可以切换为制热模式，并将热量储存在第二蓄热水箱22内，从而与空压机12余热回收单元一起提供热源。另外，由于本系统中设置有第二换热器25，从而将市政的一次热源水换热为二次采暖水并储存在第二蓄热水箱22内，因此在白天可以关闭空气源热泵21，通过市政热源维持矿区的热量供应，晚上再启动空气源热泵21，利用夜间谷电进行蓄热，这样不仅能够降低用户的用电成本，而且积极应和了电力移峰填谷的倡导。