煤矿在用设备的余热回收利用装置的制作方法

本实用新型属于煤矿瓦斯利用、余热回收利用领域，具体涉及煤矿在用设备的余热回收利用装置。

背景技术：

瓦斯是仅次于二氧化碳的主要温室气体，单位质量瓦斯所产生的温室效应相当于同质量二氧化碳的21倍。煤炭在开采中，往往同时伴生大量瓦斯气体，这是主要的瓦斯工业排放源之一，减少煤矿的瓦斯排放，可以有效减少温室气体的排放。同时，煤矿瓦斯的主要成分为甲烷，是优质洁净的气体能源。

我国是能源消费大国，2017年中国能源产量为359000万吨标准煤，其中天然气产量占能源总产量的比重在不断上升，从2013年的4.4%上升到2017年的5.4%。近年来，我国未被利用的煤矿瓦斯绝对量也呈逐年增加趋势，且总量巨大。如果将煤矿生产过程中的不同浓度的瓦斯收集起来加以利用，既可以有效地解决煤矿瓦斯事故，改善矿区生产生活条件，又有利于增加清洁能源供应、减少温室气体排放，达到保护生命、节约资源、保护环境的多重目标。

我国煤矿空压机及内燃机使用量非常大，机组运行过程中65%~85%的能源消耗转化为热量排放到空气中，造成大量的能源浪费。这些热量如果得不到及时有效控制，还会对机械设备造成严重损坏。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理，性能可靠的煤矿在用设备的余热回收利用系统。

本实用新型解决上述问题所采用的技术方案是：该煤矿在用设备的余热回收利用装置，其结构特点在于，它包括：内燃机组、发电机组、通风冷却装置、水水换热器、余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、冷却塔、第一空压机、第二空压机、第一气水换热器、第二气水换热器、电动机、烟气型吸收式热泵、热水储罐、烟囱、循环水泵和水处理装置，所述内燃机组的进气口连接有煤矿瓦斯，所述内燃机驱动发电机组发电，所述内燃机组的缸套水出口同时与通风冷却装置的进水口和水水换热器的高温进水口连接，且在通风冷却装置的进水口和水水换热器的高温进水口分别安装有第二阀门和第三阀门，所述内燃机组的缸套水进口同时与通风冷却装置的出水口和水水换热器的高温出水口连接，且在通风冷却装置的出水口和水水换热器的高温出水口分别安装有第一阀门和第四阀门，所述内燃机的烟气出口与余热锅炉的烟气进口连接，所述余热锅炉的蒸汽出口与汽轮机组的进汽口连接，所述汽轮机组的排汽口与凝汽器的乏汽进口连接，所述凝汽器的凝结水出口与余热锅炉的给水进口连接，所述凝汽器的循环水出口同时与冷却塔的进水口和烟气型吸收式热泵的低温进水口连接，且在冷却塔的进水口和烟气型吸收式热泵的低温进水口分别安装有第五阀门和第七阀门，所述凝汽器的循环水进口同时与冷却塔的出水口和烟气型吸收式热泵的低温出水口连接，且在冷却塔的出水口和烟气型吸收式热泵的低温出水口分别安装有第六阀门和第八阀门，所述汽轮机组驱动第一空压机做功，所述第一空压机的进气口连接有新鲜空气，所述第一空压机的出气口与第一气水换热器的进气口连接，所述电动机驱动第二空压机做功，所述第二空压机的进气口连接有新鲜空气，所述第二空压机的出气口与第二气水换热器的进气口连接，所述水水换热器的低温进水口与供热给水管的出水端连接，且在水水换热器的低温进水口安装有第十五阀门，所述供热给水管上沿着水流动方向依次安装有循环水泵和水处理装置，所述水水换热器的低温出水口与热水储罐的进水口连接，且在水水换热器的低温出水口安装有第十六阀门，所述第一气水换热器的低温进水口与供热给水管的出水端连接，且在第一气水换热器的低温进水口安装有第十一阀门，所述第一气水换热器的低温出水口与热水储罐的进水口连接，且在第一气水换热器的低温出水口安装有第十二阀门，所述第二气水换热器的低温进水口与供热给水管的出水端连接，且在第二气水换热器的低温进水口安装有第十三阀门，所述第二气水换热器的低温出水口与热水储罐的进水口连接，且在第二气水换热器的低温出水口安装有第十四阀门，所述烟气型吸收式热泵的中温进水口与供热给水管的出水端连接，且在烟气型吸收式热泵的中温进水口安装有第九阀门，所述烟气型吸收式热泵的中温出水口与热水储罐的进水口连接，且在烟气型吸收式热泵的中温出水口安装有第十阀门，所述烟气型吸收式热泵的驱动烟气进口与余热锅炉的烟气出口连接，所述烟气型吸收式热泵的驱动烟气出口与烟囱的烟气进口连接，所述热水储罐的出水口与供生活热水管的进水端连接，且在热水储罐的出水口安装有第十九阀门。

进一步而言，所述内燃机组的高温缸套水侧同时与通风冷却装置和水水换热器连接，既可以利用对外散热排放的方式进行缸套水的冷却，又可以利用余热回收供热的方式进行缸套水的冷却。

进一步而言，所述凝汽器的低温循环水侧同时与烟气型吸收式热泵和冷却塔连接，可以利用对外散热排放的方式进行低温循环水的冷却，又可以利用余热回收供热的方式进行低温循环水的冷却。

进一步而言，所述水水换热器、第一气水换热器、第二气水换热器和烟气型吸收式热泵为并联连接，利用水水换热器、第一气水换热器、第二气水换热器和烟气型吸收式热泵同时为煤矿用户提供生活热水。

本实用新型与现有技术相比，具有以下优点和效果：设计合理，结构简单，性能可靠，合理设计煤矿在用设备的余热回收利用装置，从而实现：以煤矿各类用能的需求，有效回收利用余热锅炉的排烟余热、空压机的高温压缩空气、内燃机的高温缸套水余热和汽轮机的低温循环水余热，提高了煤矿整体系统的能源利用效率，满足了煤矿对不同用能的需求，在有效减少环境污染的同时，保护了机械设备运行安全。因此，本实用新型具有非常大的实际应用价值。

附图说明

图1是本实用新型实施例中煤矿在用设备的余热回收利用装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本实用新型作进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。

实施例。

参见图1，本实施例中的煤矿在用设备的余热回收利用装置包括内燃机组1、发电机组2、通风冷却装置3、水水换热器4、余热锅炉5、汽轮机组6、凝汽器7、冷却塔8、第一空压机9、第二空压机10、第一气水换热器11、第二气水换热器12、电动机13、烟气型吸收式热泵14、热水储罐15、烟囱16、循环水泵17和水处理装置18。

本实施例中的内燃机组1的进气口连接有煤矿瓦斯101，内燃机1驱动发电机组2发电，内燃机组1的缸套水出口同时与通风冷却装置3的进水口和水水换热器4的高温进水口连接，且在通风冷却装置3的进水口和水水换热器4的高温进水口分别安装有第二阀门22和第三阀门23，内燃机组1的缸套水进口同时与通风冷却装置3的出水口和水水换热器4的高温出水口连接，且在通风冷却装置3的出水口和水水换热器4的高温出水口分别安装有第一阀门21和第四阀门24，内燃机1的烟气出口与余热锅炉5的烟气进口连接。

本实施例中的余热锅炉5的蒸汽出口与汽轮机组6的进汽口连接，汽轮机组6的排汽口与凝汽器7的乏汽进口连接，凝汽器7的凝结水出口与余热锅炉5的给水进口连接，凝汽器7的循环水出口同时与冷却塔8的进水口和烟气型吸收式热泵14的低温进水口连接，且在冷却塔8的进水口和烟气型吸收式热泵14的低温进水口分别安装有第五阀门25和第七阀门27，凝汽器7的循环水进口同时与冷却塔8的出水口和烟气型吸收式热泵14的低温出水口连接，且在冷却塔8的出水口和烟气型吸收式热泵14的低温出水口分别安装有第六阀门26和第八阀门28。

本实施例中的汽轮机组6驱动第一空压机9做功，第一空压机9的进气口连接有新鲜空气102，第一空压机9的出气口与第一气水换热器11的进气口连接，电动机13驱动第二空压机10做功，第二空压机10的进气口连接有新鲜空气102，第二空压机10的出气口与第二气水换热器12的进气口连接，水水换热器4的低温进水口与供热给水管103的出水端连接，且在水水换热器4的低温进水口安装有第十五阀门35，供热给水管103上沿着水流动方向依次安装有循环水泵17和水处理装置18，水水换热器4的低温出水口与热水储罐15的进水口连接，且在水水换热器4的低温出水口安装有第十六阀门36。

本实施例中的第一气水换热器11的低温进水口与供热给水管103的出水端连接，且在第一气水换热器11的低温进水口安装有第十一阀门31，第一气水换热器11的低温出水口与热水储罐15的进水口连接，且在第一气水换热器11的低温出水口安装有第十二阀门32，第二气水换热器12的低温进水口与供热给水管103的出水端连接，且在第二气水换热器12的低温进水口安装有第十三阀门33，第二气水换热器12的低温出水口与热水储罐15的进水口连接，且在第二气水换热器12的低温出水口安装有第十四阀门34。

本实施例中的烟气型吸收式热泵14的中温进水口与供热给水管103的出水端连接，且在烟气型吸收式热泵14的中温进水口安装有第九阀门29，烟气型吸收式热泵14的中温出水口与热水储罐15的进水口连接，且在烟气型吸收式热泵14的中温出水口安装有第十阀门30，烟气型吸收式热泵14的驱动烟气进口与余热锅炉5的烟气出口连接，烟气型吸收式热泵14的驱动烟气出口与烟囱16的烟气进口连接，热水储罐15的出水口与供生活热水管104的进水端连接，且在热水储罐15的出水口安装有第十九阀门39。

在本实施例中，内燃机组1的高温缸套水侧同时与通风冷却装置3和水水换热器4连接，既可以利用对外散热排放的方式进行缸套水的冷却，又可以利用余热回收供热的方式进行缸套水的冷却。

在本实施例中，凝汽器7的低温循环水侧同时与烟气型吸收式热泵14和冷却塔8连接，既可以利用对外散热排放的方式进行低温循环水的冷却，又可以利用余热回收供热的方式进行低温循环水的冷却。

在本实施例中，水水换热器4、第一气水换热器11、第二气水换热器12和烟气型吸收式热泵14为并联连接，利用水水换热器4、第一气水换热器11、第二气水换热器12和烟气型吸收式热泵14同时为煤矿用户提供生活热水。

本实施例涉及的煤矿在用设备的余热回收利用装置的运行方法如下：

煤矿瓦斯101进入内燃机组1燃烧做功来驱动发电机组2进行发电，此时，关闭第一阀门21和第二阀门22，打开第三阀门23、第四阀门24、第十五阀门35和第十六阀门36，内燃机组1形成的高温烟气进入余热锅炉5，内燃机组1形成的高温缸套水进入水水换热器4，加热来自供热给水管103的低温供热水，被降温后的缸套水再返回内燃机组1对其进行冷却，形成一个循环；

利用发电机组2产生的电能驱动电动机13做功，来带动第二空压机10对新鲜空气102进行压缩，此时，打开第十三阀门33和第十四阀门34，第二空压机10形成的高温高压空气进入第二气水换热器12，加热来自供热给水管103的低温供热水；

余热锅炉5产生的蒸汽进入汽轮机组6进行做功驱动第一空压机9压缩新鲜空气102，汽轮机组6的排汽进入凝汽器7冷凝后形成凝结水再返回余热锅炉5，形成一个循环，此时，打开第十一阀门31和第十二阀门32，第一空压机9形成的高温高压空气进入第一气水换热器11，加热来自供热给水管103的低温供热水；

关闭第五阀门25和第六阀门26，打开第七阀门27、第八阀门28、第九阀门29和第十阀门30，余热锅炉5输出的高温烟气进入烟气型吸收式热泵14作为驱动热源，以凝汽器7输出的低温循环水作为低温热源，加热来自供热给水管103的低温供热水；

经过水水换热器4、第一气水换热器11、第二气水换热器12和烟气型吸收式热泵14同时加热后的低温供热先进入热水储罐15，然后打开第十七阀门37，通过供生活热水管104为煤矿用户提供生活热水，此时，利用热水储罐15来缓冲生活热水需求负荷的波动；

在本实施例涉及的运行方法中，水水换热器4、第一气水换热器11、第二气水换热器12和烟气型吸收式热泵14均为独立运行。当打开第一阀门21和第二阀门22，关闭第三阀门23、第四阀门24、第十五阀门35和第十六阀门36的时候，内燃机组1形成的高温缸套水不再进入水水换热器4中加热低温供热水，而是进入通风冷却装置3利用对外散热排放的方式进行冷却；当打开第五阀门25和第六阀门26，关闭第七阀门27、第八阀门28、第九阀门29、第十阀门30、第十一阀门41和第十二阀门42的时候，凝汽器7中加热后的低温循环水不再进入烟气型吸收式热泵14，而是进入冷却塔8利用对外散热排放的方式进行冷却；当关闭第十一阀门31和第十二阀门32的时候，不再利用第一气水换热器11加热来自供热给水管103的低温供热水；当关闭第十三阀门33和第十四阀门34的时候，不再利用第二气水换热器12加热来自供热给水管103的低温供热水。

此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同，本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本实用新型结构所作的举例说明。凡依据本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效变化或者简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。