本实用新型涉及一种逆流式矿井回风直接加热新风的系统。
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。
目前常规的利用技术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℃。该技术路线系统复杂投资高，系统需要消耗相当于供热能力1/4～1/3的电能，运行费用高，且在寒冷或严寒地区，由于系统需要水循环携带热能，经常会由于系统水流暂停或水流不畅导致系统管道、设备结冰冻裂管道设备导致井筒防冻效果不能保证。
煤矿企业的供热具有自身的特点，矿井井筒防冻负荷一般占总矿井热负荷40％-60％，根据《煤矿安全规程》、《矿井设计规范》等相关要求，矿井进入进风井的入井风温应大于2℃。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在理论上完全是可行的。
目前传统的民用建筑行业排风空气热回收加热新风的技术为，利用转轮热交换器换热，利用金属(多铝箔或不锈钢薄板)或透湿膜板式(板翅)热交换器换热，利带翅片的用热管式热交换器换热等。但这些换热设备无法在矿井回风加热新风的系统中使用，主要有以下原因：
1、矿井回风量大，一般在60～300m3/s，即21.6～108万m3/h，传统的热回收换热器一般风量在300～10000m3/h，若采用传统换热器将需要多台换热并联，需要建设复杂的连接风道。
2、这些换热器使用时两侧的流道均需要克服较大的流通阻力，煤矿主通风机无法负担影响通风安全。一般煤矿通风机只能提供不高于200Pa的压头，若在矿井回风的主通风串联安装用于换热通风机将影响煤矿通风安全。
3、矿井回风中含有大量的粉尘和杂质，传统的空气热回收换热器由于换热流道狭窄，换热流道中积灰严重，无法适用于矿井回风的换热要求。
4、矿井主通风机附近场地有限，若使用传统的热回收换热器占地面积大，在通风机附近无法安装放置。
有鉴于此，本实用新型人针对现有利用矿井回风直接加热新风在实施过程中存在的问题，进行了深入研究及试验，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逆流式矿井回风直接加热新风的系统，本实用新型的技术方案是：
逆流式矿井回风直接加热新风的系统，包括依次设置的回风井筒(1)、矿井回风输送机构、新风输送机构和进风井筒(16)，所述的矿井回风输送机构包括回风风道(2)、矿井主通风机(3)、连接管(4)、三通(5)、活动挡板(6)和预热机构(7)，该回风风道(2)的一端与回风井筒连通；在该回风风道内安装有矿井主通风机(3)，连接管(4)一端的端面为圆形，与所述的回风风道的另一端连通，另一端的端面为方形，与三通(5)的进风口连通，在该三通内转动的安装有一活动挡板(6)，该活动挡板(6)与三通的两个出风口动配合；所述的预热机构(7)包括预热壳体以及安装在预热壳体内的预热管(7-7)和隔板(7-3)，预热壳体的左端形成与三通的一出风口连通的回风预热主风道进口(7-4)，右端形成与新风输送机构的新风进口风道(8)连通的回风预热主风道出口(7-5)，在该预热壳体的上端形成新风预热旁风道进口(7-2)和新风预热旁风道出口(7-3)，所述的隔板(7-3)位于新风预热旁风道进口(7-2)和新风预热旁风道出口(7-1)之间，该预热壳体内的底部形成新风预热中间风道(7-6)，所述的新风预热旁风道进口(7-2)的进风端与新风引入风道(17)连通。
所述的新风输送机构包括换热器(9)和新风输送风道(13)，该换热器(9)的一侧形成新风进口风道(8)，该新风进口风道(8)与所述的新风引入风道(17)连通，该换热器内的上部设置有新风换热中间风道(10)，下部设置有换热器新风出口风道(12)，该换热器新风出口风道(12)的出风端与新风输送风道(13)的进风端连通，该新风输送风道(13)的出风端与进风井筒(16)连通；在所述新风输送风道(13)内依次安装新风输送风机(14)和新风止回阀(15)。
所述换热器内的换热管(11)为数根，沿水平方向设置，整体形成面状的换热板。
所述换热器内的换热管(11)为数根不锈钢管或铝管，每一根换热管呈Z字形设置。
所述的换热管为数根，在与新风引入风道(17)相对一侧的换热器壳体上连通有新风输送风道(13)，所述的新风输送风道(13)位于换热壳体的中部，每一换热管的两端与换热器壳体之间形成间距。
所述换热器内的换热管(11)的截面为方形、圆形或椭圆形。
所述的换热管整体呈螺旋状设置，在该换热管的管体上布满呈椭圆形的凹槽。
本实用新型的优点是：简单可靠，回风侧阻力低，由矿井主通风机克服阻力，无需额外投资风机，新风克服流动阻力实现交叉逆流换热，系统能耗低，热效率高，造价低，占地面积小，实现冬季供热风夏季供凉风，可节约大量能源，并且运行费用低，对环境友好，可有效减少对环境的污染，推广使用的经济效益和社会效益都极其突出。
附图说明
图1是本实用新型的第一种实施例主体结构示意图。
图2是图1中预热机构的结构示意图。
图3是本实用新型第二种实施例主体结构示意图。
图4是本实用新型第三种实施例主体结构示意图。
图5是本实用新型的第一实施例换热器水平放置新风进出口前后方向安装结构示意图。
图6是本实用新型的第一实施例换热器水平放置新风进出口上下方向安装结构示意图。
图7是本实用新型的第二实施例换热器水平放置新风进出口上下安装结构示意图。
图8是本实用新型的第二实施例换热器水平放置新风进出口左右安装结构示意图。
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至图8，本实用新型涉及一种逆流式矿井回风直接加热新风的系统，包括依次设置的回风井筒1、矿井回风输送机构、新风输送机构和进风井筒16，所述的矿井回风输送机构包括回风风道2、矿井主通风机3、连接管4、三通5、活动挡板6和预热机构7，该回风风道2的一端与回风井筒1连通，在该回风风道内安装有矿井主通风机3，连接管4一端的端面为圆形，与所述的回风风道的另一端连通，该连接管另一端的端面为方形，与三通5的进风口连通，在该三通内转动的安装有一活动挡板6，该活动挡板6与三通的两个出风口动配合；所述的预热机构7包括预热壳体以及安装在预热壳体内的预热管7-7和隔板7-3，预热壳体的左端形成与三通的一出风口连通的回风预热主风道进口7-4，右端形成与新风输送机构的新风进口风道8连通的回风预热主风道出口7-5，在该预热壳体的上端形成新风预热旁风道进口7-2和新风预热旁风道出口7-1，所述的隔板7-3位于新风预热旁风道进口7-2和新风预热旁风道出口7-1之间，该预热壳体内的底部形成新风预热中间风道7-6，所述的新风预热旁风道进口7-2的进风端与新风引入风道17连通。
所述的新风输送机构包括换热器9和新风输送风道13，该换热器9的一侧形成新风进口风道8，该新风进口风道8与所述的新风引入风道17连通，该换热器内的上部设置有与换热器的换热管连通的新风换热中间风道10，下部设置有与换热器的换热管连通的换热器新风出口风道12，该换热器新风出口风道12的出风端与新风输送风道13的进风端连通，该新风输送风道13的出风端与进风井筒16连通；在所述新风输送风道13内依次安装新风输送风机14和新风止回阀15。
如图1所示，换热器的换热管包括不同的分布类型，所述换热器内的换热管为数根不锈钢管或铝管，沿水平方向设置，整体形成面状的换热板。
如图3所示，还可以是所述换热器内的换热管11为数根不锈钢管或铝管，每一根换热管呈Z字形设置。
如图4所示，所述的换热管为数根，在与新风引入风道17相对一侧的换热器壳体上连通有新风输送风道13，所述的新风输送风道19位于换热壳体的中部，每一换热管11的两端与换热器壳体之间形成间距。
所述换热器内的换热管11截面为方形、圆形或椭圆形。
所述的换热管整体呈螺旋状设置，在该换热管的管体上布满呈椭圆形的凹槽。
如图5所示，换热器9水平放置，矿井回风由水平方向进入换热器9，矿井回风在换热管11的管外与水平方向呈面状组合的换热管11进行热交换，换热后由扩散器排入大气。新风由新风进口风8进入换热器，在换热管11的管内流动，经由新风换热中间风道10后由新风出口风道12排出。
如图6所示，换热器9水平放置，矿井回风由水平方向进入换热器9，矿井回风在换热管11的管外与垂直方向呈面状组合的换热管11进行热交换，换热后由扩散器排入大气。新风由新风进口8进入换热器，在换热管11的管内流动，经由新风换热中间风道10后由新风出口风道12排出。
如图7所示，换热器9水平放置，矿井回风由水平方向进入换热器9，矿井回风在换热管11的管外与垂直方向呈Z型面状组合的换热管11进行热交换，换热后由扩散器排入大气。新风由新风进口8进入换热器，在换热管11的管内流动，换热后由新风出口风道12排出。
如图8所示，换热器9水平放置，矿井回风由水平方向进入换热器9，矿井回风在换热管11的管外与水平方向呈Z型面状组合的换热管11进行热交换，换热后由扩散器排入大气。新风由新风进口8进入换热器，在换热管11的管内流动，换热后由新风出口风道12排出。
本实用新型的工作原理是：矿井回风由回风井筒1进入地面风道2，经过矿井主通风机3后进入三通5，换热季节活动挡板6水平放置，矿井回风进入预热机构7，在预热机构7中，矿井回风在预热管7-7形成的导流通道中流通，经过均匀导流后进入换热器9，在换热器9中，首先进入由换热器的换热管11外壁组成的圆弧状流道，矿井回风由水平流动转变为垂直流动后沿着换热管11外壁组成的垂直流道向上流动，18℃左右的矿井回风在换热器中被新风冷却至0～10℃左右，从换热器9的上部排入室外大气。室外新风由新风引入风道17进入，一部分矿井回风经预热机构的换热管加热后通过新风预热主风道出口进入换热器新风进口风道8，另一部分直接进入新风进口风道8，预热的新风和未预热的新风在新风进口风道8中混合后，进入由若干换热管11的管内流道中流动，新风在换热管内与换热管外的矿井回风发生热交换，被加热的新风进入换热器新风中间风道10，从换热器中间风道10中再次进入若干换热管11形成的管内流道中流动，新风在管内与管外的矿井回风发生进一步热交换，最终新风被从-30～0℃加热至2～15℃由换热器的新风出口风道12流出，经由新风输送风道13、新风输送风机14、新风止回阀15后送入进风井筒16。
在场地条件允许时，换热器9亦可以水平放置，水平放置时，取消由换热管11形成的圆弧状的的矿井回风流道，换热管11组合形成横向或竖向水平流道的布置方式，换热器9的新风进口风道8处安装扩散器，将矿井回风在扩散器中向上垂直转弯进入换热器。