[发明专利]一种自适应控制的矿井回风余热回收供热系统

说明书

本发明公开了一种自适应控制的矿井回风余热回收供热系统，包括矿井回风喷淋换热系统、低品位热能提升系统、负荷侧供热系统和自适应控制系统；所述矿井回风喷淋换热系统回收矿井回风中的显热量和潜热量，经过所述低品位热能提升系统提升为较高品位热量，提供给所述负荷侧供热系统使用；所述自适应控制系统对矿井回风喷淋换热系统、低品位热能提升系统和负荷侧供热系统进行监测、控制、反馈和调节。本发明提高了系统运行的准确性和目标性，节能和节水效果明显，解决了外界环境状态和用热负荷时刻变化与热湿交换效率适应性低的问题，系统应用参数化调节和变频器等控制方法实现了变工况矿井回风喷淋换热器高效调节。

技术领域

本发明涉及喷淋热湿交换领域，尤其涉及一种自适应控制的矿井回风余热回收供热系统。

背景技术

矿井回风的温湿度常年保持恒定，温度范围约为15℃～30℃，相对湿度大于90％以上，矿井回风的流量约为50m³/s～500m³/s，是一种低温余热资源，目前用于矿井回风余热回收的装置或系统，多利用热交换器或喷淋塔回收矿井回风中的余热资源，其中喷淋式是矿井回风与循环喷淋水直接逆流接触的热湿交换方式，夏季循环喷淋水的温度约为32℃～37℃，矿井回风与循环喷淋水热湿交换后，循环喷淋水的部分热能转移到矿井回风中，矿井回风吸热吸湿，其温度、相对湿度和焓均升高，循环喷淋水温度降低；冬季循环喷淋水的温度约为8℃～12℃，经热湿交换后矿井回风温度和相对湿度均降低，循环喷淋水吸热后温度升高，矿井回风的部分热能转移到循环喷淋水中。

目前实际应用于矿井回风喷淋换热装置常根据经验设定喷淋参数，缺少系统控制方法，由于矿井回风的温度和相对湿度是影响热湿交换效率的主要因素，经验调节方法不易得到较高热湿交换效率，与用户侧负荷匹配困难，与大气环境参数的适应性低，同时造成机械设备能耗浪费，此外矿井回风的风量大、风井阻力大，合理调节矿井回风风量和循环喷淋水水量的配比成为影响矿井回风余热回收供热系统效率的重要因素。

一种矿井回风部分废能回收利用系统(公布号：CN202442550U)、一种矿井回风余热回收利用系统(公布号：CN205980886U)、矿井乏风余热利用装置(公布号：CN202281419U)、矿井回风能量利用方法与装置(公布号：CN101696833A)、矿井回风热回收利用的方法及装置(公布号：CN1916368A)通过热交换器实现能量传递，但是热交换器只能回收余热中的显热部分，余热资源中的潜热量仍无法回收，单一显热回收效率较全热交换效率低；矿井回风余热回收利用装置(公布号：CN204373452U)、矿井热及湿源能量采集利用系统(公布号：CN103398510A)、一种基于矿井回风热能的水源热泵(公布号：CN205174927U)、一种矿井通风降温及余热利用系统(公布号：CN104213931A)、矿井回风热能提取装置(公布号：CN201133774Y)、一种矿井回风部分废能回收利用系统(公布号：CN202442550U)、一种矿井回风源热泵系统(公布号：CN201852361U)、矿井热及湿源能量采集利用系统(公布号：CN203432151U)都提出了一种矿井回风喷淋系统，但未对系统调节和控制方法进行研究；一种基于多参数的矿井喷淋换热效率计算方法的喷淋系统(公布号：CN105807609A)提出了一种矿井回风喷淋系统的控制方法，但是没有考虑大气环境参数和供热负荷的动态变化；一种利用云处理的矿井余热回收的系统与方法(公布号：CN105806144A)通过云处理的手段在运行管理方面对矿井余热回收系统进行管理和控制，但对系统参数的优化研究和控制不足；一种喷淋式矿井回风换热器性能评价指标的确定方法(公布号：CN105139117A)提出了矿井回风换热器的效率计算方法，但对计算参数的内在规律和换热优化方法研究不足。

发明内容

本发明的目的是提供了一种自适应控制的矿井回风余热回收供热系统，要解决的核心技术是通过控制方程动态控制矿井回风余热回收供热系统喷淋换热的最优水气比，使得矿井回风喷淋换热系统的热湿交换效率最优，且矿井回风余热回收供热系统的能效比最高。