[发明专利]一种矿井回风余热高效回收系统

说明书

本发明公开了一种矿井回风余热高效回收系统，包括：主风硐，其一端与回风立井相连通；分风硐，包括进风口和两个出风口，进风口与主风硐的另一端相连通；矿井回风除湿装置，配置为其一端与两个出风口通过通风管相连接，用于将经过分风硐的矿井回风除湿；两个通风机，安装在与之相对应的通风管上，被构造成使矿井回风由回风立井沿着多个通风管流向矿井回风除湿装置方向；相变储能装置，其入口端与矿井回风除湿装置的另一端相连通，其内部的相变储热单元用于吸收经过相变储能装置的矿井回风的热量；以及至少一个换热调控室，包括换热池，配置为其一端与高盐矿井水处理车间相连，其另一端适于与相变储能装置的连接端相连。该回收系统换热效率高。

技术领域

本发明涉及矿井煤-热共采研究领域，尤其涉及一种针对中央并列式布井及高地温条件下的矿井回风余热高效回收系统。

背景技术

工业余热是指工业企业在生产过程中产生的废气、废液、废渣所载有的能量，余热资源丰富，根据相关数据统计，中国的余热能量折合成标准煤达到平均四千多万吨/年，就煤炭行业而言，矿井回风余热是一种优质的低温(低于100℃)余热资源，笔者统计了山西、河南、山东等地部分煤矿，大部分矿井回风风流温度在15-30℃，湿度在90％以上，风量约50-500m³/s，具有恒温、高湿、风量大的特点，在张集矿、平顶山六矿等高地温矿井，回风余热参数更加优质。我国矿井回风余热资源数量庞大(70万吨标准煤/年)，但余热资源率仅仅2.2万吨标准煤/年，这部分资源具有较大的回收利用潜力。

目前矿井余热回收主要有下面几种方法：1.空气与水直接接触进行显热、潜热交换，如回风井建造大型喷淋室、冷却塔等，这种方式设备简单，但是换热效率较低，热损和风阻较大。2.热泵技术，空气源热泵、水源热泵等，热泵技术虽然在市场上较为成熟，但在矿井回风的热回收应用方面具有一定的局限性。比如矿井回风中含有大量粉尘，不适合空气源热泵的工作，水源热泵需要的水体温度冬季为12-22℃，夏季为18-35℃，回风井没有水源；3.热管技术，基于相变材料的热管技术近年来在工业余热回收方面广泛研究，其原理是管内相变工质的相态转变(气-气、气-液形式)传递热量，包括重力热管和毛细力驱动热管等。有学者提出将热管换热器的蒸发段布置在回风井，管内工质吸收回风热量，热管冷凝段布置在进风井，材料相变后释放热量达到预热空气的目的。

综上分析目前的研究，方法1和2在矿井余热回收应用方面较为成熟，有学者将1和2方法结合，提出在矿井回风段扩散塔内安装喷雾换热器，集水后(此时的凝结水具有相对稳定的温度)通过水源热泵将热量扩大，方法3热管技术多停留在构想或研究阶段，有极少量工业应用，但应用效果较差，前期投资较大，需进回风系统进行合理布置或改造，应用条件也较为严格(一般需要进风和回风距离较近)。

发明内容

本发明旨在解决上述现有技术存在的问题之一，提出一种矿井回风余热高效回收系统，该矿井回风余热高效回收系统能够储存及释放矿井回风流温度15～30℃范围的稳定热量，换热效率高，热损小，布置方式合理，适应环境能力强。

为了实现上述目的，本发明提出一种矿井回风余热高效回收系统，包括中央并列式布置的回风立井和副井以及高盐矿井水处理车间，所述高盐矿井水处理车间的一端与所述副井相连，用于将副井内提升的冷水进行去盐处理，还包括：

主风硐，其一端与所述回风立井相连通；

分风硐，包括进风口和两个出风口，所述进风口与所述主风硐的另一端相连通；

矿井回风除湿装置，其一端与所述两个出风口通过通风管相连接，用于将经过分风硐的矿井回风除湿；

两个通风机，安装在与之相对应的通风管上，被构造成使所述矿井回风由所述回风立井沿着所述通风管流向所述矿井回风除湿装置方向；