[发明专利]主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置

说明书

技术领域

该发明属于矿井通风、热能利用技术领域，涉及一种主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置。

背景技术

矿井排风的温度与湿度一年四季基本保持恒定，其中蕴藏着大量的低温热能，目前这部分热能没有被充分利用。热泵技术作为一种高效、节能、环保的制热/制冷方式，可利用这些低温热能，制取热量与冷量，以满足矿区热量的需求，从而减少燃煤锅炉的应用，达到节能减排的目的。

目前，学者们提出了很多方法和措施以利用矿井排风中的热量，有的将喷嘴安装在扩散塔内，利用喷嘴喷出的低温水与矿井回风换热，有的在扩散塔顶设置喷淋管提取热量，这些换热设备设置在扩散塔内，会增加扩散塔排风阻力，影响主扇的静压回收，改变原有主扇风量，给矿井通风带来不利影响。例如：范振忠等设计了一种矿井回风热能提取装置(专利号：ZL212721243354.X)，该装置的低温水由喷嘴喷出与高温回风进行热湿交换，水温升高后，通过热泵机组提取其热量，热泵机组的取热热源为矿井回风。热泵机组制取的热量用于矿区的喷淋管建筑空调、采暖、洗浴以及矿井进风预热等。王玉环等设计了一种矿井回风综合处理扩散塔(授权公告号：CN211871653U)，在扩散塔塔体顶端设置矿井回风换热器，矿井回风换热器内设置有多个喷雾装置，在外部设有集水池为喷淋管供水，在扩散塔内下部设置有汇水池，汇水池和集水池相连，构成循环回路为热泵机组提供热量。因此，为了回收扩散塔排风中的余热，同时不影响主扇扩散塔的排风，不改变扩散塔原有风量，本发明提出利用一种新型多级集风器汇集扩散塔内的热风流，为热泵机组提供低温热源，进而为风机盘管、洗浴热水、矿井进风预热以及其它供热设备提供热量。利用该新型多级集风器有效地收集扩散塔排出的热风流，且不改变此风流在扩散塔内原有的流态，不会影响主扇的静压回收。

发明内容

本发明的目的是提供一种集矿井排风与热泵技术于一体的新型主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置，解决矿井排风中低位热能的流失问题，同时不改变主扇扩散塔内原有的热风流流态。

本发明的技术方案是：本发明由扩散塔1、扩散塔出风口2、多级集风器3、一级集风段7、二级集风段10、风管11、除尘净化装置12、热泵机组13、制冷剂管路14、压缩机15、冷凝器16、节流阀17、蒸发器18、水管19、水泵20、电动风量调节阀21和风机22组成，其中一级集风段7包含有一级集风段第一引风口4、一级集风段第二引风口5和一级集风段第三引风口6，二级集风段10包含有二级集风段第一引风口8和二级集风段第二引风口9。其特征在于：将多级集风器3设置在扩散塔内部，与除尘净化装置12之间用风管11连接，除尘净化装置12的引出风管插入蒸发器18中，在蒸发器的引出风管末端安装风量调节阀21和风机22；热泵机组13中的压缩机15、冷凝器16、节流阀17和蒸发器18通过制冷剂管路14连接成循环环路。来自主扇的风流23在经扩散塔出风口2排出前，利用多级集风器3汇集风流，接着通过风管11输送到除尘净化设备12中，净化后的风流流经蒸发器18后被排风机22排到大气环境中。在蒸发器18中，矿井排风与制冷剂换热，加热制冷剂，为热泵机组13提供热量；在冷凝器16中热泵机组与水循环回路换热，加热循环水，为风机盘管、洗浴用热、矿井进风预热以及其他供热设备提供热量。

本发明扩散塔1内安装至少一个多级集风器3，各多级集风器3分别设立引风管或集中共用单根引风管，引风管数目由热泵机组14的数量确定，为至少一台热泵机组供热。

本发明扩散塔1内安装的多级集风器3至少由一级集风段组成，各级集风段之间采用串联方式以刚性或柔性风管相连接，间距可调。

本发明多级集风器3的各级集风段至少包括一个引风口，各引风口采用并联的方式连接，按需分配集风器引风动力，并根据引风口周边流场情况设计引风口阻力，以确保各引风口进气量和风流速度与其周边流场相匹配。

本发明的效果和益处是：本发明将矿井排风和热泵技术有机地结合在一起，利用新型多级集风器汇集矿井回风流，输送热气流到热泵机组的蒸发器端，为热泵机组提供热量，实现了矿井余热的利用。这种设计使得位于多级集风器上风侧的风流流型与风速大小基本保持不变，不影响主扇的静压回收。

附图说明

图1是主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置示意图。

图2是主扇扩散塔内多级集风及其热能利用装置A-A剖面图。