[发明专利]一种大温差井口加热器及其运行方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种井口加热器，特别是针对寒冷地区利用低温热源对井筒进行保温以达到井筒防冻效果的装置。

背景技术

根据《煤矿安全规程》第一百零二条规定：“进风井口以下的空气温度（干球温度）必须在2℃以上”。然而在北方大部分地区的冬季，新风温度远低于这一要求。为了达到规定，保证生产工作正常运行，一般需要对矿井进风进行加热。传统做法是通过燃煤锅炉提供热源以满足上述要求。这样，不仅消耗大量煤炭，而且煤炭燃烧时排放大量污染物极易造成环境污染。

地面新鲜风流送入进风井筒以后，供给工作面新鲜空气的同时也吸收来自沿程围岩散热、机械设备散热、煤体氧化、人员等方面的散热，当风流从回风井排出时，矿井回风的温度比进风高出许多，加之矿井回风量大，因此，矿井回风中蕴藏着大量的低温热能，而这部分热能未被利用，直接排到大气，会造成热能的极大浪费。

针对进风井筒冬季保温需求，研究回收矿井回风中的低温热能来实现井筒进风预热节能意义重大。目前，现有技术回收矿井回风热能以供井筒防冻热源一般都是第三方的间壁换热，所以不可避免出现热能的损耗，换热效率降低。

加之，我国北方地区部分矿井建设在高海拔山区，冬季气候极其寒冷，远离工业广场，集中供热困难，矿井井筒防冻形势极其严峻，采用一般的以热泵为热源的井筒加热方式供热能力无法满足，达不到《煤矿安全规程》的要求，并且存在系统管路结冰等问题。因此，必须研制出一种适应于寒冷地区的高效、节能的井筒防冻装置。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种回收利用低温热源对井筒进行防冻处理的节能装置。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种大温差井口加热器，它包括低温热源单元和井筒进风加热单元；所述低温热源单元包括一与矿井回风口相连接的扩散塔，一导流风罩和一吸热器；所述导流风罩包括一进风口、一排风口和一回风口，所述导流风罩的进风口与扩散塔顶部连接，所述导流风罩的排风口直接与大气相通，所述导流风罩的回风口通过一风阀连接一风道的一侧，所述风道的另一侧连接所述吸热器；所述井筒进风加热单元包括一进风口、一过滤段、一预热段、一风机段、一均风段、一再热段、一消音段和一出风口；所述预热段内设置一预热器，所述预热器通过一蒸汽上升管和下降管与所述低温热源单元中的吸热器相连接，形成一工质循环回路，所述吸热器的安装高度要低于所述预热器的安装高度；所述再热段内设置一再热器，所述再热器的上端出水口设置一上集水箱，所述再热器的下端进水口设置一下集水箱，所述上集水箱与下集水箱之间设置数排并列的换热管，所述再热器内填充热媒，所述上集水箱与所述下集水箱分别通过管道外接一提供热源的热泵机组。

所述低温热源单元中的风道内设置一防爆风机。

所述均风段处设置一温度传感器，所述再热器的热进管道上设置一电动阀。

所述低温热源单元中的吸热器与风道的连接处设置一除尘过滤器。

一个所述低温热源单元可以对应设置多个所述井筒进风加热单元。

所述低温热源单元中吸热器内对应设置与所述井筒进风加热单元同等数目的吸热模块，所述吸热器中的每一个吸热模块分别通过并联管道与对应的所述井筒进风加热单元中预热器相连接，从而形成多个独立的工质循环回路。

所述吸热器和预热器采用ND碳钢材质，碳钢外加防腐处理。

所述井筒进风加热单元的风机段并联设置多台风机，所述风机为小功率防爆轴流风机，所述风机段设置一检修口。

所述再热器的换热管为翅片换热管，所述再热器中填充的低温热媒为乙二醇水溶液。

一种大温差井口加热器的运行方式，它包括以下两种工况：

1）冬季工况

①冬季矿井回风温度较高，湿度大，蕴含大量低温热能，本发明在冬季运行时，开启导流风罩的回风口处风阀，矿井回风顺着扩散塔，在导流风罩的导流作用下进入风道，并在防爆风机的牵引下引至吸热器，以一定的风速横向掠过吸热器，与吸热器换热后的矿井回风温度降低，直接排入大气或作为其他方式的热源继续使用，吸热器中的工质吸收矿井回风中的热能，蒸发为气体，在压力差的作用下蒸汽向上顺着蒸汽上升管流入井筒进风加热单元中预热段内设置的的预热器，蒸汽凝结，放出汽化潜热，在重力的作用下工质顺着下降管回流到吸热器中，循环往复，不断为井筒进风加热单元中的预热段提供热源；

②将井筒进风加热单元的出风口连接到进风井井口房，在风机的牵引下外部的冷空气通过进风口进入过滤段，过滤掉空气中的大颗粒杂质后，进入预热段，与预热段内的预热器中工质换热；