[发明专利]一种煤矿双热源热能利用系统及其运行方式

说明书

技术领域

本发明涉及一种热能利用系统及其运行方式，特别是关于一种针对矿井回风与矿井排水双热源进行回收利用的系统及其运行方式。

背景技术

煤矿建筑采暖、井筒防冻及职工浴室的洗浴热水需要大量热能，大多数煤矿均采用燃煤锅炉供热，这种供热方式不仅消耗大量的不可再生能源，同时还会排放大量的温室气体等不利于环境保护的污染物。如何能使这些潜在的能源加以利用，以减少锅炉煤耗或完全替代锅炉，是广大工程技术人员需要思考的一个问题。

矿井通风是矿井生产中最基本的环节，当地面风流送入进风井筒，供给新鲜空气的同时也吸收来自围岩、机械设备、人员等方面的散热，因此，矿井回风风量大、温度较高，矿井回风中低温热能资源丰富；煤矿矿井水是指煤炭开采过程中产生的地下涌水，煤矿矿井水在开采过程中排放量较大，且相对稳定，矿井排水水温一年四季变化不大，一般在18～20℃左右，可见，矿井水中蕴藏着丰富的低温热能。

目前我国已开展单一的矿井回风废热资源利用技术或矿井排水废热资源的利用技术的研究，且有一定的应用实例，但存在有一定局限性：缺乏矿井回风、矿井排水双热源热泵技术工艺开发及应用研究，即利用一套系统实现矿井回风与矿井排水综合利用。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种可以回收矿井回风、矿井排水中热源的热能回收利用系统及其运行方式。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

一种煤矿双热源热能利用系统，其特征在于：它包括设置在矿井通风扩散塔顶部的矿井回风换热器、回风换热蓄水池、回风换热循环水池、矿井水池、在线水处理设备、板式换热器、热泵机组单元、用户设备；

所述热泵机组单元可以为一个或一个以上并联的热泵机组；

所述矿井通风扩散塔内部弯道处设置若干弧形导流板，所述导流板与矿井通风扩散塔内壁两侧连接；

所述矿井回风换热器底部设置所述回风换热蓄水池，所述回风换热蓄水池管道连接所述回风换热循环水池，所述回风换热循环水池通过回风换热输出、输回管道连接所述热泵机组单元的能量提取侧，所述回风换热蓄水池还通过喷淋循环泵连接所述矿井回风换热器，形成回风换热循环管路；

所述矿井水池中设置矿井水一次换热循环泵和排水泵，所述矿井水池通过矿井水一次换热输出、输回管道连接所述板式换热器的热源侧，形成矿井水一次换热循环管路；所述板式换热器的冷源侧通过矿井水二次换热输出、输回管道连接所述热泵机组单元的能量提取侧，形成矿井水二次换热循环管路；

所述热泵机组单元通过循环泵连接所述用户设备。

优选地，所述导流板由水平导流段和弧形导流段组成，所述导流板长度由内而外依次增大，所述弧形导流段的弧度与所述矿井通风扩散塔外弧度一致。

优选地，所述矿井通风扩散塔底部在所述回风换热蓄水池之前设置挡水装置。

优选地，所述热泵机组单元包括两个并联的第一热泵机组和第二热泵机组；所述第一热泵机组能量提取侧的输入端、输出端分别连接第一管道，第二管道，所述第二热泵机组能量提取侧的输入端、输出端分别连接第三管道，第四管道。

优选地，所述第一热泵机组能量提取侧的输入端通过所述第一管道分别连接所述回风换热输出管道、所述矿井水二次换热输出管道；所述第一热泵机组能量提取侧的输出端通过所述第二管道分别连接所述回风换热输回管道、所述矿井水二次换热输回管道；

所述第二热泵机组能量提取侧的输入端通过所述第三管道分别连接所述回风换热输出管道、所述矿井水二次换热输出管道；所述第二热泵机组能量提取侧的输出端通过所述第四管道分别连接所述回风换热输回管道、所述矿井水二次换热输回管道。

优选地，所述回风换热输出、输回管道，所述矿井水二次换热输出、输回管道上分别设置第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀。

优选地，所述矿井水一次换热管路上设置有并联的所述在线水处理设备。

一种煤矿双热源热能利用系统的运行方式，其运行步骤为：

1)开启第一截止阀、第二截止阀，矿井通风扩散塔排出的矿井回风通过矿井回风换热器将热量传递给喷淋水，携带热能的喷淋水汇集到扩散塔下方设置的回风换热蓄水池，并通过管道输送到回风换热循环水池，回风换热循环泵将循环水输送到热泵机组单元，经热泵机组提热后输回到回风换热循环水池，喷淋循环泵将提热后的循环水输送到矿井回风换热器继续与矿井回风接触换热，从而实现矿井回风侧热能的提取；