專利名稱：礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及礦井通風(fēng)技術(shù)、傳熱技術(shù)和空調(diào)技術(shù)領(lǐng)域。尤其是礦井回風(fēng)熱回 收利用的裝置。
技術(shù)背景礦井通風(fēng)系統(tǒng)是礦井生產(chǎn)保障的重要系統(tǒng)，目前一般礦井的通風(fēng)系統(tǒng)為中央式通 風(fēng)系統(tǒng)，采用專用風(fēng)井回風(fēng)，利用通風(fēng)機(jī)抽出通風(fēng)后直接排入大氣。煤礦一般為地下 開采，由于坑道的溫度較高，達(dá)到30-40攝氏度，甚至溫度更高的礦井坑道也經(jīng)常碰 到，通常在恒溫帶以下每向下降100米地溫度將會升高3攝氏度左右，恒溫帶的溫度一 般在15攝氏度左右，如一個(gè)地下600米的礦井地溫能夠達(dá)到30攝氏度左右?？諝饬鹘?jīng) 地下巷道時(shí)與巷道發(fā)生熱濕交換，在加上礦井下面的大型設(shè)備散熱也都排入回風(fēng)中， 使得回風(fēng)中蘊(yùn)含著大量的可利用的熱量，但目前煤礦的回風(fēng)都是直接排入大氣，大量 熱量沒有得到使用。另一方面在冬季為了保證進(jìn)風(fēng)井井筒的防凍要求，煤礦企業(yè)一般 還需要采用燃煤鍋爐生產(chǎn)蒸汽通過換熱設(shè)備對進(jìn)風(fēng)進(jìn)行加熱。對于煤礦企業(yè)來說，雖 然燃燒本礦井生產(chǎn)的煤炭非常方便，但同時(shí)煤礦用燃煤鍋爐效率低，管理復(fù)雜，而且 煤炭屬于不可再生能源，燃燒后還會造成環(huán)境污染，不符合國家可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，也 減少了可以外銷的煤炭，降低了企業(yè)的利潤。目前，還未見有對礦井回風(fēng)熱回收利用 的方法和裝置。 發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型目的是提出一種礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置。尤其是為了充分利用 礦井回風(fēng)中的大量可再生的熱量，提供礦井回風(fēng)熱回收的方法和裝置，將礦井回風(fēng)的 熱量提取后用于井筒的防凍、礦區(qū)采暖和洗浴等其他用熱單體，取消傳統(tǒng)的以燃煤鍋 爐的供熱裝置，積極利用礦井回風(fēng)熱這種可再生能源，降低煤礦等企業(yè)的運(yùn)行成本， 提高礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量。本實(shí)用新型目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的礦井回風(fēng)熱回收利用裝置換熱器 法直接回收礦井回風(fēng)熱量。在回風(fēng)井出口的風(fēng)道或另設(shè)有旁路風(fēng)道，在出口風(fēng)道或旁 路風(fēng)道里設(shè)有熱交換器。所述熱交換器具有一定的除塵防腐功能或前置除塵過濾器裝 置。所述熱交換器是雙氣流道型熱交換器；也可以是旋轉(zhuǎn)式或轉(zhuǎn)輪換熱器，中間熱媒 式換熱器，板式換熱器，熱管式換熱器或其他適合的換熱裝置；所述熱交換器還可以 是熱泵機(jī)組吸熱端的熱交換器。熱泵機(jī)組的吸熱端熱交換器是表面式熱交換器、噴水 式熱交換器。換熱介質(zhì)在熱交換器的內(nèi)部流動進(jìn)行熱交換，可以與熱泵機(jī)組吸熱端交換器相結(jié) 合，熱泵機(jī)組吸熱端交換器浸漬換熱介質(zhì)的容器內(nèi)，使熱泵機(jī)組具有高效的熱平臺。 在出口的風(fēng)道上和旁路風(fēng)道上均設(shè)有開啟與切斷調(diào)節(jié)閥。所述熱交換器的放熱端 在新風(fēng)進(jìn)風(fēng)風(fēng)道內(nèi)。本實(shí)用新型特點(diǎn)是通過提供兩種礦井回風(fēng)的熱回收利用裝置，在換熱工程中因 克服的風(fēng)道和換熱器阻力所需的負(fù)壓由煤礦通風(fēng)機(jī)提供。礦井回風(fēng)的熱量提取后回用 于礦井進(jìn)風(fēng)井筒的防凍，也用于其它生產(chǎn)和生活的供熱，如用于礦區(qū)釆暖和洗浴等其 他用熱單體，甚至可以取消傳統(tǒng)的以后燃煤鍋爐的供熱裝置，積極利用礦井回風(fēng)熱這 種可再生能源，降低煤礦企業(yè)的運(yùn)行成本，提高礦區(qū)環(huán)境質(zhì)量。

圖l是本實(shí)用新型換熱器法直接回收礦井回風(fēng)熱量示意圖 圖2是熱泵法間接回收礦井回風(fēng)熱量示意圖圖3是轉(zhuǎn)輪換熱器換熱示意圖 圖4是中間熱媒式換熱器換熱示意圖 圖5是板式換熱器換熱示意圖 圖6是熱管式換熱器熱示意圖圖中l(wèi).是供熱回水管，2.是供熱出水管，3是熱泵機(jī)組，4是空氣一水換熱器進(jìn) 水管，5是空氣一水換熱器出水管，6是空氣一水換熱器，7是調(diào)節(jié)閥，8是旁通風(fēng)道， 9.是回風(fēng)風(fēng)道，IO是礦井通風(fēng)機(jī)，ll是回風(fēng)風(fēng)井，12.進(jìn)風(fēng)風(fēng)道，13是.雙氣流道型熱 交換器，14是轉(zhuǎn)輪換熱器，15.是中間熱媒式換熱器，16是板式換熱器，17是熱管式 換熱器，18是礦井回風(fēng)流向箭頭、19是礦井新風(fēng)、20是去進(jìn)風(fēng)井。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型的方案作進(jìn)一步說明。 如圖1和圖2所示，礦井回風(fēng)熱回收利用裝置，換熱器法直接回收礦井回風(fēng)熱量。 如圖1所示實(shí)施裝置主要包括調(diào)節(jié)閥7，旁通風(fēng)道8，回風(fēng)風(fēng)道9，礦井通風(fēng)機(jī)IO，回風(fēng) 風(fēng)井ll，進(jìn)風(fēng)風(fēng)道12，雙氣流道型熱交換器(換熱器)13。在回風(fēng)井出口的風(fēng)道9上 可另設(shè)有旁路風(fēng)道8，在旁路風(fēng)道里，尤其是安裝具有除塵裝置功能的雙氣流道型熱 交換器13，還安裝開啟與切斷調(diào)節(jié)閥7，調(diào)節(jié)閥可以是方型蝶閥，通過方型蝶閥的調(diào) 節(jié)使礦井回風(fēng)可以通過旁通風(fēng)道8并通過旁路風(fēng)道中的換熱器13對礦井進(jìn)風(fēng)道12中的 進(jìn)風(fēng)直接經(jīng)行加熱，將進(jìn)風(fēng)加熱到15攝氏度左后，通過專用鳳管送入進(jìn)風(fēng)井口與未加 熱的冷空氣混合到2攝氏度送入進(jìn)風(fēng)井，達(dá)到井筒防凍的目的。在出口的風(fēng)道上和旁路風(fēng)道上均設(shè)有調(diào)節(jié)閥，閥的調(diào)節(jié)使礦井回風(fēng)可通過旁通風(fēng) 道，通過旁通通道中的熱交換器從回風(fēng)中吸取熱量并在進(jìn)風(fēng)風(fēng)道向進(jìn)風(fēng)放出熱量實(shí)現(xiàn) 對進(jìn)風(fēng)的直接加熱。在將進(jìn)風(fēng)通過專用的風(fēng)道送入井口，達(dá)到井筒防凍的要求。在旁 路風(fēng)道里安裝的熱交換器是具有除塵防腐功能的空氣一水熱交換器6，所述空氣一水 熱交換器為熱泵機(jī)組吸熱端交換器；通過熱交換器可與熱泵機(jī)組相結(jié)合，利用空氣一 水熱交換器吸熱再經(jīng)過熱泵機(jī)組將溫度提升后實(shí)現(xiàn)間接供熱。檢修或特殊情況時(shí)可以 通過出口的風(fēng)道上和旁路風(fēng)道上調(diào)節(jié)閥，使主出風(fēng)口開通，而旁路風(fēng)道關(guān)閉。
所述空氣一水熱交換器應(yīng)有一定的除塵防腐裝置；包括前置除塵設(shè)備。所述空氣一水熱交換器為表面式換熱器、噴水式換熱器、或其他合適的換熱裝置。礦井回風(fēng)可通過旁通風(fēng)道并與空氣一水熱交換器進(jìn)行熱交換，將回風(fēng)中的熱量提 取到水中，通過專用的熱泵裝置利用空氣一水熱交換器中的低溫水，制取溫度較高的 熱水，再通過管路將熱水用于礦區(qū)的供熱。由于回風(fēng)的溫度較高一般在20到30攝氏度 相對濕度接近100%，在放熱端的溫度設(shè)定為60-80攝氏度,通過選用合適的工質(zhì)，按照 目前的熱泵供熱能效比可以達(dá)到4. 5-6，即利用lkw的電能就可以從礦井的回風(fēng)中制取 4.5kw以上的熱能，尤其是冬季時(shí)一般熱泵的效率很低時(shí)，本實(shí)用新型仍保證極高效 率。需要運(yùn)行費(fèi)用比普通燃煤鍋爐減少50%以上。同時(shí)泵機(jī)組的運(yùn)行沒有任何污染， 沒有燃燒，沒有排煙，也沒有廢棄物，不需要堆放燃料及廢物的場地?zé)岜每照{(diào)系統(tǒng)的 應(yīng)用既符合國家提出的節(jié)能、環(huán)保可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，又能為煤礦企業(yè)帶來良好的社會 效益和自身的巨大對經(jīng)濟(jì)效益。通過方型蝶閥的調(diào)節(jié)使礦井回風(fēng)可以通過旁通風(fēng)道并與空氣一水熱交換器6進(jìn)行 熱交換，將回風(fēng)中的熱量提取到水中，通過專用的熱泵裝置3利用空氣一水熱交換器 中的低溫水，制取溫度較高的熱水，再通過管路將熱水進(jìn)風(fēng)井筒的防凍，也用于其它 生產(chǎn)和生活的供熱。在緊急情況或需要的場合可以將調(diào)節(jié)閥切換到關(guān)閉旁路風(fēng)道，打 開回風(fēng)井與礦井通風(fēng)機(jī)之間的風(fēng)道。本實(shí)用新型換熱器可以是雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換 器、板式熱交換器、中間熱媒式熱交換器，并可作為熱泵機(jī)組吸熱端交換器；熱媒式 熱交換器一般以水作為換熱介質(zhì)的熱交換器，上述熱交換器在風(fēng)道內(nèi)以二種或三種可 以進(jìn)行組合安裝。如雙氣流道型熱交換器與熱管型熱交換器和熱媒式熱交換器(以水 作為換熱介質(zhì)的熱交換器，作為熱泵機(jī)組的中熱換熱器，圖中15所示)三者串聯(lián)，二 者串聯(lián)亦可。雙氣流道型熱交換器16如圖5所示， 一路用于礦井回風(fēng)，另一路用于礦 井新風(fēng)通過。熱交換器14和熱管熱交換器17也可用于上述裝置。上述熱交換器安裝在主風(fēng)道或旁路風(fēng)道，旁路風(fēng)道是門形管或弧形曲線開管道， 在門形管的三段直線位置或弧形曲線開管道均設(shè)雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換 器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器、中間熱媒式熱交換器或熱泵機(jī)組吸熱端交換器。本實(shí)用新型的換熱器法直接回收礦井回風(fēng)熱量與熱泵法間接回收礦井回風(fēng)熱量， 這兩種裝置并不是相互孤立的，在實(shí)際應(yīng)用中可以有條件的組合使用，以達(dá)到最佳的 節(jié)能效果達(dá)到礦井回風(fēng)能量的充分利用，充實(shí)現(xiàn)煤礦等礦企企業(yè)能源利用的可持續(xù)發(fā) 展。本實(shí)用新型所述礦井回風(fēng)經(jīng)過旁同通道和換熱器時(shí)，克服阻力所需負(fù)壓由礦井通 風(fēng)機(jī)提供。或在旁同通道增加新的風(fēng)機(jī)。具體實(shí)施方案換熱介質(zhì)在熱交換器的內(nèi)部流動進(jìn)行熱交換，可以與熱泵機(jī)組吸 熱端交換器相結(jié)合，熱泵機(jī)組吸熱端交換器浸漬換熱介質(zhì)的容器內(nèi)，使熱泵機(jī)組具有 高效的熱平臺。出口的風(fēng)道上和旁路風(fēng)道上均設(shè)有開啟與切斷調(diào)節(jié)閥。 所述熱管型熱交換器的放熱端在新風(fēng)進(jìn)風(fēng)風(fēng)道內(nèi)。雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換器、熱泵機(jī)組吸熱端交換器；和水作為換熱 介質(zhì)的熱交換器在風(fēng)道內(nèi)二種或三種進(jìn)行組合安裝。礦井回風(fēng)11從礦井回風(fēng)風(fēng)井進(jìn)入回風(fēng)風(fēng)道9，通過蝶閥7的啟閉將礦井回風(fēng)引入 旁同風(fēng)道8，在旁同風(fēng)道中與空氣一水換熱器6進(jìn)行熱交換，在通過是空氣一水換熱 器進(jìn)水管4是空氣一水換熱器出水管5將熱量送入熱泵機(jī)組3，然后再經(jīng)過供熱回水 管l，供熱出水管2，將熱泵機(jī)組制取的熱量輸送到各個(gè)用熱地點(diǎn)，達(dá)到礦區(qū)供熱的 目的。礦井回風(fēng)經(jīng)過旁同通道和換熱器時(shí)，設(shè)有克服阻力的礦井通風(fēng)機(jī)。 實(shí)施方式方案在回風(fēng)通道邊建旁同風(fēng)道，并在旁同風(fēng)道邊修建礦井的進(jìn)風(fēng)風(fēng)道， 在兩個(gè)風(fēng)道之間用換熱器(轉(zhuǎn)輪換熱器，中間熱媒式換熱器，板式換熱器，熱管式換 熱器或其他適合的換熱裝置)對新風(fēng)加熱，考慮傳熱溫差和效率新風(fēng)被加熱到15攝氏 度左右再通過專用風(fēng)道送入進(jìn)風(fēng)井口房，再與部分未加熱的空氣混合到2度送入進(jìn)風(fēng) 井，保證井筒防凍的要求。本實(shí)用新型方案的特點(diǎn)是充分利用礦井回風(fēng)的熱量不需要 消耗電能或者消耗很少的電能，達(dá)到井筒防凍的要求，而且礦井回風(fēng)熱為可再生能源， 整個(gè)裝置沒有任何污染，只需要克服相應(yīng)的通風(fēng)管道的阻力即可。此發(fā)明如果在煤礦 中利用，將會為煤礦企業(yè)節(jié)省大量的運(yùn)行費(fèi)用。雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器、中間 熱媒式熱交換器熱泵機(jī)組吸熱端交換器和水作為換熱介質(zhì)的熱交換器在風(fēng)道內(nèi)以二 種或三種進(jìn)行組合安裝。即旁路風(fēng)道是門形管或弧形曲線管道，在門形管的三段直線位置或弧形曲線管道 均設(shè)雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器、中間 熱媒式熱交換器或熱泵機(jī)組吸熱端交換器的二種或三種組合。本實(shí)用新型的上述方案并不是相互孤立的，在冬季時(shí)先保證進(jìn)風(fēng)井筒的防凍，余 熱再加熱熱泵的吸熱端，或加熱熱管的吸熱端，熱管的放熱端置于容器內(nèi)用于升高容 器內(nèi)水溫(可用于提高熱泵的吸熱端的溫度)，或進(jìn)行其它有條件的組合使用；夏季 時(shí)開動熱泵加熱熱水時(shí)可以將冷量用于致冷(如可用于礦井的夏季空調(diào))。通過組合 調(diào)節(jié)達(dá)到最佳的節(jié)能效果，達(dá)到礦井回風(fēng)能量的充分利用，充實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)能源利用 的可持續(xù)發(fā)展。
權(quán)利要求1、礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是在回風(fēng)井出口的風(fēng)道或另設(shè)有旁路風(fēng)道，在出口風(fēng)道或旁路風(fēng)道里設(shè)有熱交換器。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是所述熱交換器是 雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器或中間熱媒 式熱交換器。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是所述熱交換器是 熱泵機(jī)組吸熱端的熱交換器；熱泵機(jī)組的吸熱端熱交換器是表面式熱交換器或噴水式 熱交換器。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是所述的換熱器是 具有除塵防腐功能的熱交換器或換熱器前置過濾器。
5、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是熱泵機(jī)組吸熱端交換器浸漬換熱介質(zhì)的容器內(nèi)，熱泵機(jī)組具有高效的熱平臺。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是出口的風(fēng)道上和旁路風(fēng)道上均設(shè)有開啟與切斷調(diào)節(jié)閥。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是所述熱交換器的 放熱端在新風(fēng)進(jìn)風(fēng)風(fēng)道內(nèi)。
8、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是雙氣流道型熱交 換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器、中間熱媒式熱交換器熱泵 機(jī)組吸熱端交換器和水作為換熱介質(zhì)的熱交換器在風(fēng)道內(nèi)以二種或三種進(jìn)行組合安 裝。
9、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，其特征是所述旁路風(fēng)道是 門形管或弧形曲線管道，在門形管的三段直線位置或弧形曲線管道均設(shè)雙氣流道型熱 交換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器、中間熱媒式熱交換器或 熱泵機(jī)組吸熱端交換器的二種或三種組合。
10、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的礦井回風(fēng)熱回收利的用裝置，其特征是礦井回風(fēng)經(jīng)過 旁同通道和換熱器時(shí)，設(shè)有克服阻力的礦井通風(fēng)機(jī)。
專利摘要礦井回風(fēng)熱回收利用的裝置，在回風(fēng)井出口的風(fēng)道或另設(shè)有旁路風(fēng)道，在出口風(fēng)道或旁路風(fēng)道里設(shè)有熱交換器。所述熱交換器是雙氣流道型熱交換器、熱管型熱交換器、旋轉(zhuǎn)式熱交換器、板式熱交換器或中間熱媒式熱交換器。本實(shí)用新型通過提供礦井回風(fēng)的熱回收利用裝置，在換熱工程中因克服的風(fēng)道和換熱器阻力所需的負(fù)壓由煤礦通風(fēng)機(jī)提供。礦井回風(fēng)的熱量提取后回用于礦井進(jìn)風(fēng)井筒的防凍，也用于其它生產(chǎn)和生活的供熱，如用于礦區(qū)采暖和洗浴等其他用熱單體。
文檔編號F24J3/00GK201025057SQ20062007817
公開日2008年2月20日 申請日期2006年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月11日
發(fā)明者朱曉彥 申請人:朱曉彥