[实用新型]一种矿用并联压缩冷凝式梯级乏风热泵供热系统

说明书

本实用新型涉及一种矿用并联压缩冷凝式梯级乏风热泵供热系统，包括一级直蒸取热压缩冷凝并联循环单元、二级直蒸取热压缩冷凝并联循环单元、用户侧供热水系统单元、二级取热融霜单元以及自清洗单元。本实用新型利用梯级取热原理，采用并联压缩冷凝技术，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。本实用新型的冷凝换热侧采用两级串联方式，增大了用户侧供回水的温差，降低了管道施工量，可提升供热系统整体能效。

技术领域

本实用新型涉及矿井乏风余热利用技术领域，特别是涉及一种矿用并联压缩冷凝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。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对上述乏风余热回收中存在的问题，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，采用并联压缩冷凝技术，提出一种带融霜和自清洗功能的矿用并联压缩冷凝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，本实用新型提供了一种矿用并联压缩冷凝式梯级乏风热泵供热系统，包括一级直蒸取热压缩冷凝并联循环单元、二级直蒸取热压缩冷凝并联循环单元、用户侧供热水系统单元、二级取热融霜单元以及自清洗单元；

所述一级直蒸取热压缩冷凝并联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冷凝机组、一级储液器、一级工质配液泵、一级单向阀、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，所述一级储液器与一级气液分离器之间设有一级压差平衡阀；

所述二级直蒸取热压缩冷凝并联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冷凝机组、二级储液器、二级工质配液泵、二级单向阀、至少两组并联设置的二级电磁阀、至少两组并联设置的二级热力膨胀阀与二级乏风取热器、二级气液分离器，所述二级储液器与二级气液分离器之间设有二级压差平衡阀；

所述用户侧供热水系统单元包括依次管路连接的集水器、供热循环泵、供热单向阀、设置在所述二级压缩冷凝机组内的二级冷凝换热器、设置在所述一级压缩冷凝机组内的一级冷凝换热器、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。

优选地，矿井乏风依次经过一级乏风取热器、二级乏风取热器。

优选地，所述用户侧供热水系统单元还包括设置在所述供热循环泵进水侧上的补水单元，所述补水单元包括与补水源依次相连的补水箱、补水循环泵、补水单向阀。