[发明专利]一种矿井回风余热利用系统及控制方法

说明书

本发明公开了一种矿井回风余热利用系统及控制方法，系统包括回风扩散塔、回风风道、换热器、蓄热装置及井口换热器，回风换热塔内依次设置回风风机、并排换热器。蓄热装置与分水器通过供热管道相连，同时与井口换热器通过输热管路相连，管道设置温度传感器、电动三通阀及循环泵。换热器内的乙二醇溶液与矿井回风间接传热，吸收回风的热量后，进入热泵系统，回风温度降低排出，热泵吸收热量制取热水供建筑采暖及井口防冻。分水器中热水通过水泵将热水输送至蓄热装置，释放热量后进入至分水器。回水管路温度设定值进行比较，自动控制阀门开度，完成系统蓄热和放热。本系统换热效率高，保证供热的同时，可以有效的防止井口加热器故障结冰冻裂。

技术领域：

本发明涉及一种矿井回风余热利用系统及控制方法

背景技术：

矿井回风流温度、湿度常年基本恒定，温度一般在10-25℃，湿度在90％左右。矿井回风具有恒温、高湿、粉尘大、风量大的特点，同时矿井通风是保证井口正常作业的基础，然而冬季室外空气较低，若直接通入会造成严重的结冰现象，因此需对新风进行加热，目前矿井回风余热利用供暖技术并不成熟。矿井回风虽然余热资源较大，但仍存在许多地区回风温度不足15℃，矿井回风余热利用项目仍存在许多需要解决的问题，例如：喷淋换热耦合热泵技术，在回风温度较低时，该技术在取热能力上严重受限，并且存在喷淋水部分结冰、水漂等现象。在热泵井口加热系统运行系统发生故障时，由于热负荷量较大，很短时间内井口加热器就会发生冻裂现象，仍未找到合理的解决途径。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明提供一种矿井回风余热利用系统及控制方法。

一种矿井回风余热利用系统及控制方法系统包括两个部分，矿井回风余热利用装置和系统故障自动保护装置，矿井回风余热利用装置包括回风立井、引风道、1号回风扩散塔、2号回风扩散塔以及回风换热塔。系统故障自动保护装置包括热泵、分水器、集水器、蓄热装置、井口换热器和自动控制装置。

优选的，引风道内设两支路，设1号回风风机、2号回风风机，与回风立井和相连接、1号回风扩散塔、2号回风扩散塔相连接。1号回风扩散塔、2号回风扩散塔与回风风道相连接，1号回风扩散塔与回风风道设有风阀及软连接，2号回风扩散塔与回风风道设有风阀及软连接。优选的，回风风道设有自动平移式密封保温盖板。

优选的，回风风道与回风换热塔相连接，回风换热塔内设有乙二醇溶液换热器。优选的，回风风道做保温处理，乙二醇溶液换热器为耐腐蚀性强且导热性好的金属材质。优选的，乙二醇溶液换热器为设置自动清洗功能。

优选的，所述的系统故障自动保护装置，热泵与分水器、集水器(17)相连接，供水管路设有供水循环泵。优选的，分水器与蓄热装置通过供水管相连接。蓄热装置与井口换热器通过输热管相连，并设置控制系统。

优选的一种矿井回风余热利用系统及控制方法，包括以下步骤，1)矿井回风通过回风风机进入扩散塔，扩散塔和回风风道间设风阀，回风经过风阀进入回风管路，风机开启随之相应的风阀打开，风阀可以实现风机开启或关闭的自动切换。2)回风换热塔内设置乙二醇换热器，与回风通过间壁式换热吸收回风的热量，之后回风排除室外。回风风道内设有自动平移式密封保温盖板，当系统故障、换热量过大、供暖期外时可开启，以减少对主风机的影响。3)分水器中热水通过水泵将热水输送至蓄热装置，通过间壁式传热方式释放热量后进入至分水器。当回水管路温度高于设定值时，阀门关闭，蓄热系统不再蓄热。4)当系统出现故障时，检测到的井口防冻回水温度低于设定值时，关闭热泵供热水阀门，蓄热装置通过三通阀进入井口换热器，系统完成故障修理工作，重新开启热泵供热水阀门。

本发明由于采用以上技术方案，其优点如下：

1、由于本系统取热方式为乙二醇溶液间壁式换热，较喷淋换热系统而言，系统结构简单，而且由于乙二醇溶液凝结点较低，因此不会发生取热介质结冰现象。较喷淋水吸收回风热量而言，喷淋水系统在低温状态极易发生结冰现象，而乙二醇溶液换热器可吸收回风温度降至0℃甚至以下。