[发明专利]一种矿井排风余热直接用于井口保温的系统及方法

说明书

一种矿井排风余热直接用于井口保温的系统及方法，适用于矿井回风余热利用领域。包括设置在矿井排风管道中的风盘管换热系统、设置在矿井新风管道中的喷淋换热系统和凝结水固化取热装置，喷淋换热系统、盘管换热系统和凝结水固化取热装置之间通过管路相连接；凝结水固化取热装置设于喷淋换热装置之前；排风余热通过盘管换热装置将热量传递给载热介质，再由载热介质在新风管内的喷淋换热装置将热量传递给新风，盘管换热装置内的凝结水通过管道系统进入凝结水固化取热装置，在固化取热装置内将热量传递给新风。其结构简单，换热效率高，能耗低、占用空间小，充分利用排风余热的同时避免了排风混入新风的安全隐患。

技术领域

发明了一种矿井排风余热直接用于井口保温的系统及方法，尤其适用于一种矿井回风余热利用领域的矿井排风余热直接用于井口保温的系统及方法。

技术背景

矿井通风是为保障采矿生产安全必须采取的措施，根据矿区生产规模的不同，其总新风通风量一般为3000-20000m³/min，规范要求井口新风的通风温度不得低于2℃，这使得寒冷地区井口保温需要大量的热能。冬季矿井排风温度一般为15-25℃，相对湿度大于90%，含有大量的显热与潜热，是一种优良的可再生绿色能源。充分利用矿井排风余热具有显著的经济与环保价值。由于矿井排风湿度较大，余热利用过程中会产生凝结水，其温度一般为5-10℃，水量为3-20t/h。对这部分水的显热与潜热的充分利用同样具有可观的经济价值。

为了降低能耗、简化系统矿井排风余热通过换热系统可直接用于井口保温，当前可用的换热措施主要包括风-风间壁式换热器换热、热管技术换热。考虑到稳定性、经济性与可行性，目前应用较多的为风-风间壁式换热器取热，但由于换热系数较小，该系统普遍存在换热器体积庞大、风道布置复杂导致排凝结水困难、排风管与新风管布置困难等问题。同时由于矿井排风内含有大量气态与固态有害物质，其中部分有害物质对换热壁面有一定的侵蚀作用，如果换热器的设计、加工、运行管理不合理该系统还存在换热时排风漏入新风的潜在风险，这对矿井通风安全是难以接受的。

发明内容

技术目的：针对上述技术问题，提供一种结构简单，适合寒冷与严寒地，充分获取排风侧凝结水的固化潜热，安全、可靠、高效地实现排风余热直接用于井口保温的系统及方法。

技术方案：为实现上述技术目的，本发明的矿井排风余热直接用于井口保温的系统，它包括设置在矿井排风管道中的风盘管换热系统、设置在矿井新风管道中的喷淋换热系统和凝结水固化取热装置，喷淋换热系统、风盘管换热系统和凝结水固化取热装置之间通过管路相连接；

所述喷淋换热系统包括设置在地面上的载热剂水池，载热剂水池内上方设有多组喷淋管，每组喷淋管上设有多个喷淋头，载热剂水池尺寸与新风管道相匹配，新风管道在新风管道新风出风一侧设有挡水板，载热剂水池内还设有补水系统，所述补水系统包括通过阀门f管路与载热剂水池连接的补水箱，补水箱内装有载热剂，阀门f为浮球阀可以实现自动补水；

所述风盘管换热系统包括凝结水池，凝结水池中顺风流方向蛇形设置有换热盘管，所述换热盘管为光管，其中换热盘管进水一端通过管路与喷淋换热系统中的载热剂水池底部相连接，热盘管进水管上前后设有阀门a和阀门b，阀门a和阀门b之间设有喷淋水泵，换热盘管出水一端通过管路与喷淋换热系统中的喷淋管相连接；

所述凝结水固化取热装置包括设置在载热剂水池前的集水坑，具体是集水坑设置在新风管道进风一侧的地面上，集水坑底部设有排水口，集水坑上设有尺寸与集水坑匹配的方形布水盘，集水坑上口与方形布水盘侧壁密封相连，方形布水盘侧面板下部外壁设有温度传感器，方形布水盘外侧设有支架，方形布水盘与集水坑之间通过电机a活动连接有可开启底部面板，方形布水盘的可开启底部面板可绕固定于方形布水盘侧面面板上的水平轴旋转，方形布水盘与可开启底部面板连接处设有密封橡胶垫，所述方形布水盘外侧设有保温材料，方形布水盘内设有碎冰装置旋转叶片，碎冰装置旋转叶片的中轴上设有可以使碎冰装置旋转叶片轴向旋转的电机b，其中方形布水盘一侧通过管路与凝结水池相连接;