[发明专利]一种矿用并联压缩式梯级乏风热泵供热系统

说明书

本发明涉及一种矿用并联压缩式梯级乏风热泵供热系统，包括一级直蒸取热并联压缩冷凝循环单元、二级直蒸取热并联压缩冷凝循环单元、一级回油单元、二级回油单元、用户侧供热水单元、二级取热融霜单元以及自清洗单元。本发明利用梯级取热与并联压缩的方式，将矿井乏风的热量通过工质直蒸换热分级转移到系统内部的工质循环系统，然后通过高温冷凝换热方式，把热量传递给热用户回水，从而实现对热用户提供高温水，同时通过在主液路配置变频工质配液泵，由储液罐的液位来控制其运行情况，降低了输液损失，提高系统的取热效率；同时系统设置一次油分离器、二次油分离器、引射器及油路平衡阀，保证了整个系统的平稳运行。

技术领域

本发明涉及一种热泵供热系统，特别是涉及一种矿用并联压缩式梯级乏风热泵供热系统。

背景技术

煤矿在建设生产过程中存在大量的矿井排风，乏风温度一年四季约在18℃，相对湿度接近100％，其中蕴含大量低温余热资源，回收价值很高。煤矿还存在冬季井口防冻、洗浴热水和建筑采暖等用热需求，因此，通过对乏风余热有效利用，可进一步实现煤矿的节能减排。

目前矿井乏风余热利用方法主要有喷淋取热法、分体直蒸取热法、间壁式防冻液取热法和热管取热法等。从实际效果看，这些的方法有着各自的不足和缺陷。例如，喷淋换热法和间接防冻液法中需与水源热泵相结合，回收装置体积大，效率低、易腐蚀；分体直蒸法中连接管线多，安装工程量大；热管法中热管存在传热极限，工程复杂和应用场合限制大等问题，而且回收的余热用途单一等。

发明内容

本发明的目的是针对上述乏风余热回收中存在的问题，在充分研究和掌握矿井乏风物性参数变化机理与规律的基础上，利用梯级取热原理，采用并联压缩的方式，提出一种新型的带融霜和自清洗功能的矿用并联压缩式梯级乏风热泵供热系统，将矿井乏风的热量通过工质直蒸换热方式分级转移到系统内部的工质循环系统，然后通过高温冷凝换热方式，把热量传递给热用户回水，从而实现对热用户提供高温水的目的。

为实现上述目的，本发明提供了一种矿用并联压缩式梯级乏风热泵供热系统，包括一级直蒸取热并联压缩冷凝循环单元、二级直蒸取热并联压缩冷凝循环单元、一级回油单元、二级回油单元、用户侧供热水单元、二级取热融霜单元以及自清洗单元；

所述一级直蒸取热并联压缩冷凝循环单元包括依次循环连接的至少两组并联设置的一级压缩机、一级一次油分离器以及一级单向阀、一级二次油分离器、至少两组并联设置的一级冷凝器、一级储液器、一级变频工质配液泵、至少两组并联设置的一级热力膨胀阀与一级乏风取热器、一级气液分离器；

所述二级直蒸取热并联压缩冷凝循环单元包括依次循环连接的至少两组并联设置的二级压缩机、二级一次油分离器以及二级单向阀、二级二次油分离器、至少两组并联设置的二级冷凝器、二级储液器、二级变频工质配液泵、至少两组并联设置的电磁阀、二级热力膨胀阀与二级乏风取热器、二级气液分离器；

所述一级回油单元包括设置在所述一级气液分离器与一级压缩机之间的一级引射器、设置在所述二级二次油分离器与一级压缩机之间的一级油路平衡阀以及设置在所述一级一次油分离器与一级引射器之间的一级电磁阀；

所述二级回油单元包括设置在所述二级气液分离器与二级压缩机之间的二级引射器、设置在所述二级二次油分离器与二级压缩机之间的二级油路平衡阀以及设置在所述二级一次油分离器与二级引射器之间的二级电磁阀；

所述用户侧供热水单元包括依次管路连接的集水器、供热循环泵、单向阀以及依次与所述一级冷凝器和二级冷凝器相连接的分水器；

所述二级取热融霜单元包括与所述分水器和集水器相连通的融霜管路，所述融霜管路中并联设有融霜支管路，所述融霜支管路设置在每组二级乏风取热器内，所述融霜支管路上设有融霜电磁阀；

所述自清洗单元包括依次管路连接的水箱、清洗循环泵、清洗单向阀、喷淋头以及设置在所述喷淋头进水侧上的清洗电磁阀，所述喷淋头并联设置在每组一级乏风取热器的进风侧。