專利名稱：利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種防凍供暖系統(tǒng)，具體地說，是涉及一種利用礦井水余熱供熱
的井口防凍供暖系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
井口的防凍設施對于我國北方地區(qū)所有進行地下采礦的企業(yè)都是十分重要的，井 口或井道一旦發(fā)生結(jié)冰現(xiàn)象，整個礦井的生產(chǎn)將停滯，所以國家有關(guān)行業(yè)設計規(guī)范對井口 防凍有著一整套完整的技術(shù)規(guī)定，規(guī)定中要求生產(chǎn)礦井必須設置完善可靠的供暖設備，以 確保井口溫度不低于2°C 。在實際工程應用中，由于井口是井下通風的入口 ，通風量相當大， 在冬季若要長時間穩(wěn)定地保證將進入井口的大量寒冷空氣加熱到不低于技術(shù)標準規(guī)定的 溫度，所需要的供熱量是相當大的。 長期以來，各采礦企業(yè)采用的傳統(tǒng)礦井口防凍方式都是使用燃煤工業(yè)鍋爐向井口 暖氣片系統(tǒng)提供蒸汽來保證井口溫度的。但是，由于一個冬季只有不足5%的時段處于最低 溫度狀態(tài)，處于最低溫度狀態(tài)時的礦井口才需要燃煤工業(yè)鍋爐的滿負荷運行，因此，在大多 數(shù)時段里以這種傳統(tǒng)礦井口防凍方式供熱的燃煤工業(yè)鍋爐都是處于低負荷、低效率的運行 狀態(tài)，其不能正常有效地發(fā)揮設備能力，同時，燃煤工業(yè)鍋爐排放的廢渣廢氣還會對周圍環(huán) 境造成一定的影響。 面對目前各采礦企業(yè)冬季井口防凍方式所具有的高能耗、高排放和高費用的現(xiàn) 狀，可見，為礦井口設計出一種既實用又省錢的井口防凍供暖技術(shù)方案是目前亟需解決的 問題。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)，該系 統(tǒng)利用現(xiàn)有礦井水的余熱來解決井口防凍用的熱源問題，系統(tǒng)在運行中不產(chǎn)生廢氣、廢水 和廢渣，運行費用低。 為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用了以下技術(shù)方案 —種利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于它包括礦井水緩沖 池、自清式過濾器、礦井水泵、污水換熱器、第一直接供熱水泵、第二直接供熱水泵、第一末 端供暖設備和第二末端供暖設備，其中該礦井水緩沖池用于存儲和調(diào)節(jié)從礦井排出的經(jīng) 過凈化處理或未經(jīng)過凈化處理的礦井水；該礦井水緩沖池的出水口與該自清式過濾器的輸 入端相接，該自清式過濾器的輸出端與多臺該礦井水泵的輸入端相接，多臺該礦井水泵的 輸出端與該污水換熱器的加熱側(cè)的輸入端相接，該污水換熱器的加熱側(cè)的輸出端分兩路， 一路與礦井水處理站相接，另一路經(jīng)由一第一溫控流量調(diào)節(jié)閥與多臺該礦井水泵的輸入端 相接，該污水換熱器的被加熱側(cè)的輸出端分別與第一直接供熱水泵的輸入端、第二直接供 熱水泵的輸入端相接，該第一直接供熱水泵的輸出端與多臺第一末端供暖設備的輸入端相 接，該多臺第一末端供暖設備的輸出端與該污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端相接，該第二
4直接供熱水泵的輸出端與多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，該多臺第二末端供暖設備 的輸出端與該污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端相接；該第一末端供暖設備和第二末端供暖 設備設置在井口房兩側(cè)的暖風機房內(nèi)，該第一末端供暖設備的供暖送風口和第二末端供暖 設備的供暖送風口穿過井口房的墻壁而置于井口房內(nèi)，以將加熱的室外空氣送入井口房。 所述井口防凍供暖系統(tǒng)還包括熱泵熱源水泵、熱泵供熱循環(huán)水泵、水源熱泵機組， 其中該水源熱泵機組包括蒸發(fā)器和冷凝器；該熱泵熱源水泵的輸入端與所述污水換熱器 的被加熱側(cè)的輸出端相接，該熱泵熱源水泵的輸出端與該水源熱泵機組的蒸發(fā)器的輸入端 相接，該蒸發(fā)器的輸出端與所述污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端相接，該水源熱泵機組的 冷凝器的輸出端與所述多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，所述多臺第二末端供暖設備 的輸出端經(jīng)由該熱泵供熱循環(huán)水泵與該水源熱泵機組的冷凝器的輸入端相接，在該冷凝器 的輸出端與該熱泵供熱循環(huán)水泵的輸入端之間設置一第二溫控流量調(diào)節(jié)閥；在所述多臺第 二末端供暖設備的輸出端與所述污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端之間設有一關(guān)斷閥。所述 第一末端供暖設備和第二末端供暖設備為空調(diào)機組。 —種利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于它包括礦井水緩沖 池、第一自清式過濾器、第一直接供熱水泵、第二直接供熱水泵、第一末端供暖設備和第二 末端供暖設備，其中該礦井水緩沖池用于存儲和調(diào)節(jié)從礦井排出的經(jīng)過凈化處理的礦井 水；該礦井水緩沖池的出水口與該第一自清式過濾器的輸入端相接，該第一自清式過濾器 的輸出端分別與第一直接供熱水泵的輸入端、第二直接供熱水泵的輸入端相接，該第一直 接供熱水泵的輸出端與多臺第一末端供暖設備的輸入端相接，該多臺第一末端供暖設備的 輸出端分兩路， 一路與礦井水處理站相接，另一路經(jīng)由第一溫控流量調(diào)節(jié)閥與該第一直接 供熱水泵的輸入端相接，該第二直接供熱水泵的輸出端與多臺第二末端供暖設備的輸入端 相接，該多臺第二末端供暖設備的輸出端分兩路，一路與該礦井水處理站相接，另一路經(jīng)由 第二溫控流量調(diào)節(jié)閥與該第二直接供熱水泵的輸入端相接；該第一末端供暖設備和第二末 端供暖設備設置在井口房兩側(cè)的暖風機房內(nèi)，該第一末端供暖設備的供暖送風口和第二末 端供暖設備的供暖送風口穿過井口房的墻壁而置于井口房內(nèi)，以將加熱的室外空氣送入井 口房。 所述井口防凍供暖系統(tǒng)還包括第二自清式過濾器、熱泵熱源水泵、熱泵供熱循環(huán) 水泵、水源熱泵機組，其中該水源熱泵機組包括蒸發(fā)器和冷凝器；該第二自清式過濾器的 輸入端與所述礦井水緩沖池的出水口相接，該第二自清式過濾器的輸出端經(jīng)由該熱泵熱源 水泵與該水源熱泵機組的蒸發(fā)器的輸入端相接，該蒸發(fā)器的輸出端分兩路， 一路與所述礦 井水處理站相接，另一路經(jīng)由第三溫控流量調(diào)節(jié)閥與該熱泵熱源水泵的輸入端相接，該水 源熱泵機組的冷凝器的輸出端與所述多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，所述多臺第二 末端供暖設備的輸出端經(jīng)由該熱泵供熱循環(huán)水泵與該水源熱泵機組的冷凝器的輸入端相 接，在該冷凝器的輸出端與該熱泵供熱循環(huán)水泵的輸入端之間設置一第四溫控流量調(diào)節(jié) 閥；在多臺第二末端供暖設備的輸出端與第二溫控流量調(diào)節(jié)閥的輸入端之間設有一關(guān)斷 閥。所述第一末端供暖設備和第二末端供暖設備為空調(diào)機組。 本實用新型的優(yōu)點是 1、本實用新型主要提供了兩種冬季供暖方式第一種，在冬季供暖期的大多數(shù)時 段里，即室外氣溫不是很低的情況下，本實用新型可通過第一、第二直接供熱水泵直接供暖的方式來將礦井水提供的低溫水直接供應給末端設備，從而使井口房內(nèi)的井口進風溫度保 持在行業(yè)技術(shù)規(guī)定的2t:以上；第二種，當室外氣溫很低，第一種供暖方式不能保證井口進 風溫度在2°C以上時，本實用新型可通過第一直接供熱水泵與水源熱泵機組相結(jié)合供暖的
方式來向末端設備提供所需熱量的水，以使井口房內(nèi)的井口進風溫度維持在2t:以上。 因此，可以看到，通過有效合理安排兩種供暖方式的供暖時間，準確控制供熱量的
方式，可以充分利用礦井水提供的熱能，有效減少水源熱泵機組的運行時間和供熱量，這 樣，供暖所消耗的電量可被降低到最小，最大限度地降低了井口防凍的供暖運行費用。 2、在本實用新型中，各采礦企業(yè)可以利用現(xiàn)有礦井水余熱資源來解決井口防凍供 暖的熱源問題，這是一種新型的能源利用方式(地熱資源的利用)，這種能源利用方式取代 了傳統(tǒng)礦井口防凍方式采取的燃煤工業(yè)鍋爐，本實用新型井口防凍供暖系統(tǒng)在運行中不產(chǎn) 生廢氣、廢水和廢渣，與傳統(tǒng)的燃煤工業(yè)鍋爐供熱方式相比較，本實用新型的運行費用降低 了50%以上，且當?shù)V井水溫較高、水量較大時，運行費用甚至可降低70%以上。本實用新型
適用于具備礦井水余熱條件的采礦企業(yè)。
圖1是本實用新型的一實施例示意圖； 圖2是本實用新型的另一實施例示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型進行詳細描述。
圖1是本實用新型的一實施例圖。在冬季供暖期的大多數(shù)時段里，當室外氣溫不
是很低的情況下，井口房內(nèi)的井口進風溫度(行業(yè)規(guī)定為2t:以上)可采用如下井口防凍
供暖系統(tǒng)來保證，如圖1所示，該井口防凍供暖系統(tǒng)包括礦井水緩沖池210、自清式過濾器 220、礦井水泵230、污水換熱器240 (可為板式污水換熱器或殼管式污水換熱器)、第一直 接供熱水泵251、第二直接供熱水泵252、第一末端供暖設備291和第二末端供暖設備292。 如圖，該礦井水緩沖池210用于存儲和調(diào)節(jié)從礦井排出的經(jīng)過凈化處理或未經(jīng)過凈化處理 的礦井水。設立礦井水緩沖池210的目的是為了使井下排水設備有條件避開峰電時段，同 時可將礦井水中的一些較大顆粒沉積在池內(nèi)，避免其進入系統(tǒng)。礦井水ioo可從礦井水緩 沖池210的進水口進入到礦井水緩沖池210內(nèi)，對于大多數(shù)采礦企業(yè)而言，該礦井水100的 溫度應在15至25t:之間；該礦井水緩沖池210的出水口與該自清式過濾器220的輸入端 相接，該自清式過濾器220的輸出端與多臺該礦井水泵230 (圖中示出了兩臺礦井水泵)的 輸入端相接，多臺該礦井水泵230的輸出端與該污水換熱器240的加熱側(cè)的輸入端相接， 該污水換熱器240的加熱側(cè)的輸出端分兩路， 一路與礦井水處理站300 (即污水處理站)相 接，另一路經(jīng)由一第一溫控流量調(diào)節(jié)閥231與多臺該礦井水泵230的輸入端相接，采用這種 回流接管方式的目的在于進一步有效利用礦井水中的熱能，即更有效地利用礦井水中的熱 能。該污水換熱器240的被加熱側(cè)的輸出端分別與第一直接供熱水泵251的輸入端、第二 直接供熱水泵252的輸入端相接，該第一直接供熱水泵251的輸出端與多臺第一末端供暖 設備291的輸入端相接，該多臺第一末端供暖設備291的輸出端與該污水換熱器240的被 加熱側(cè)的輸入端相接(圖中僅示意性地示出了兩臺第一末端供暖設備291)，該第二直接供
6熱水泵252的輸出端與多臺第二末端供暖設備292的輸入端相接，該多臺第二末端供暖設 備292的輸出端與該污水換熱器240的被加熱側(cè)的輸入端相接(圖中僅示意性地示出了兩 臺第二末端供暖設備292);該第一末端供暖設備291和第二末端供暖設備292設置在井口 房400兩側(cè)的暖風機房內(nèi)，該第一末端供暖設備291的供暖送風口和第二末端供暖設備292 的供暖送風口穿過井口房400的墻壁而置于井口房400內(nèi)，以將加熱的室外空氣送入井口 房400。實際中，第一末端供暖設備291和第二末端供暖設備292可為由盤管與風機組成的 強制換熱空氣加熱裝置，即空調(diào)機組；由于井口房400相對于室外環(huán)境有一定的負壓，所以 上述空調(diào)機組應按"大風量小余壓大電機"的原則來配置。 當室外氣溫進一步降低，上述供暖方式不能將井口進風溫度保持在行業(yè)技術(shù)規(guī)范 規(guī)定的2°C以上時，可采用如下井口防凍供暖系統(tǒng)來保證，如圖1所示，在上述井口防凍供 暖系統(tǒng)的基礎上增加熱泵熱源水泵260、熱泵供熱循環(huán)水泵280、水源熱泵機組270。如圖， 該水源熱泵機組270包括蒸發(fā)器271和冷凝器272 ;該熱泵熱源水泵260的輸入端與污水 換熱器240的被加熱側(cè)的輸出端相接，該熱泵熱源水泵260的輸出端與該水源熱泵機組270 的蒸發(fā)器271的輸入端相接，該蒸發(fā)器271的輸出端與污水換熱器240的被加熱側(cè)的輸入 端相接，該水源熱泵機組270的冷凝器272的輸出端與多臺第二末端供暖設備292的輸入 端相接，多臺第二末端供暖設備292的輸出端經(jīng)由該熱泵供熱循環(huán)水泵280與該水源熱泵 機組270的冷凝器272的輸入端相接，在該冷凝器272的輸出端與該熱泵供熱循環(huán)水泵280 的輸入端之間設置一第二溫控流量調(diào)節(jié)閥281 ;在多臺第二末端供暖設備292的輸出端與 污水換熱器240的被加熱側(cè)的輸入端之間設有一關(guān)斷閥600。污水換熱器240的被加熱側(cè)、 冷凝器272的管道中循環(huán)流動的是經(jīng)由各自相應的水處理器提供的軟化水。 實際的工程設計中，礦井水泵230、第一直接供熱水泵251、第二直接供熱水泵 252、熱泵熱源水泵260、熱泵供熱循環(huán)水泵280都應各自設有一臺備用水泵。 圖1所示的井口防凍供暖系統(tǒng)的工作原理為 在冬季供暖期的大多數(shù)時段里，當室外氣溫不是很低的情況下，可采用直接供暖 方式來保證井口進風溫度保持在2t:以上，具體為開啟礦井水泵230、污水換熱器240、第 一直接供熱水泵251、第二直接供熱水泵252 (此時關(guān)斷閥600為開啟狀態(tài))。從進水口進 入礦井水緩沖池210的礦井水IOO(溫度在15至25t:之間)從出水口進入自清式過濾器 220進行過濾處理，然后經(jīng)由礦井水泵230的加壓抽取而進入污水換熱器240的加熱側(cè)的輸 入端，礦井水100在污水換熱器240的加熱側(cè)將自身的熱量傳遞給污水換熱器240的被加 熱側(cè)后，從污水換熱器240的加熱側(cè)的輸出端流出(此時礦井水的溫度在12°C以下)，從加 熱側(cè)的輸出端流出的一部分礦井水100被排到礦井水處理站300進行污水處理，而另一部 分礦井水100則經(jīng)由第一溫控流量調(diào)節(jié)閥231與從自清式過濾器220新輸出的礦井水一起 被經(jīng)由礦井水泵230送入污水換熱器240的加熱側(cè)，以實現(xiàn)進一步地將熱量傳遞給被加熱 側(cè)的目的。被加熱側(cè)中的循環(huán)軟化水吸收了加熱側(cè)傳遞過來的熱量后，經(jīng)由第一直接供熱 水泵251提供給第一末端供暖設備291，同時經(jīng)由第二直接供熱水泵252提供給第二末端供 暖設備292，使第一、第二末端供暖設備291、292向井口房400提供熱風。從第一、第二末端 供暖設備291、292的輸出端被排出的失去熱量的循環(huán)軟化水經(jīng)由污水換熱器240的被加熱 側(cè)的輸入端送入污水換熱器240而繼續(xù)吸收加熱側(cè)傳遞過來的熱量，從而繼續(xù)經(jīng)由第一、 第二直接供熱水泵251、252提供給第一、第二末端供暖設備291、292。就這樣，被加熱側(cè)的軟化水在第一直接供熱水泵251、第一末端供暖設備291與污水換熱器240的被加熱側(cè)間進 行不斷循環(huán)，同時在第二直接供熱水泵252、第二末端供暖設備292與污水換熱器240的被 加熱側(cè)間進行不斷循環(huán)，以達到不斷向第一、第二末端供暖設備291、292提供熱量，從而第 一、第二末端供暖設備291、292通過供暖送風口向井口房400供熱，保證井口 410的進風溫 度維持在2°C以上。實際中，空調(diào)機組的溫度自動控制裝置依據(jù)井口 410的實際溫度與2°C 之間的差值，以變頻控制方式不斷調(diào)整第一、第二直接供熱水泵251、252的流量，以改變第 一、第二末端供暖設備291、292的供熱量，從而控制井口 410的溫度始終穩(wěn)定在2±0. 5°C。 當室外氣溫進一步降低，上述的直接供暖方式不能保證井口進風溫度保持在2t:
以上時，可采用第一直接供熱水泵251與水源熱泵機組270相結(jié)合的供暖方式，具體為關(guān) 閉第二直接供熱水泵252，關(guān)閉關(guān)斷閥600，開啟熱泵熱源水泵260、熱泵供熱循環(huán)水泵280、 水源熱泵機組270。第一末端供暖設備291仍然經(jīng)由第一直接供熱水泵251獲取帶有熱量 的軟化水，在這里不再詳述，但需要說明的是在這種運行狀態(tài)下，第一直接供熱水泵251 應改為定速運行。而污水換熱器240的被加熱側(cè)的軟化水從加熱側(cè)吸收熱量后，一部分從 被加熱側(cè)的輸出端流入第一直接供熱水泵251夕卜，另一部分經(jīng)由熱泵熱源水泵260流入水 源熱泵機組270的蒸發(fā)器271 ，帶有熱量的軟化水在蒸發(fā)器271中通過機械壓縮和蒸發(fā)過程 將其熱量傳遞給冷凝器272中的軟化水，使冷凝器272中的軟化水的溫度得到提高(理論 上可達到45t:)，并向第二末端供暖設備292供熱，使第二末端供暖設備292向井口房400 提供熱風，此時第二末端供暖設備292提供的熱風比第一末端供暖設備291提供的熱風要 高。向冷凝器272提供熱量的軟化水從蒸發(fā)器271輸出端流出，經(jīng)由污水換熱器240的被 加熱側(cè)繼續(xù)吸收加熱側(cè)傳遞過來的熱量后，繼續(xù)經(jīng)由熱泵熱源水泵260流入蒸發(fā)器271，以 將自身熱量不斷提供給冷凝器272中的循環(huán)軟化水。而失去熱量的循環(huán)軟化水(溫度在 4(TC左右)從第二末端供暖設備292的輸出端被排出，經(jīng)由熱泵供熱循環(huán)水泵280送入水 源熱泵機組270的冷凝器272后，繼續(xù)吸收蒸發(fā)器271中的循環(huán)軟化水傳遞過來的熱量，從 而繼續(xù)提供給第二末端供暖設備292。就這樣，蒸發(fā)器271中的循環(huán)軟化水在熱泵熱源水 泵260、蒸發(fā)器271與污水換熱器240的被加熱側(cè)間進行不斷循環(huán)，以向冷凝器272中的循 環(huán)軟化水傳遞熱量，而冷凝器272中的循環(huán)軟化水在熱泵供熱循環(huán)水泵280、冷凝器272與 第二末端供暖設備292間進行不斷循環(huán)，從蒸發(fā)器271獲取熱量而不斷向第二末端供暖設 備292提供，以與第一末端供暖設備291提供的熱風一起來保證井口 410的進風溫度維持 在2t:以上。實際運行中，當井口 410的溫度高于2t:時，第二溫控流量調(diào)節(jié)閥281可自動控 制微調(diào)，增加旁通流量，即第二溫控流量調(diào)節(jié)閥281向上微調(diào)，增加從冷凝器272出來的高 溫水，并令該流量增大的高溫水經(jīng)由第二溫控流量調(diào)節(jié)閥281、熱泵供熱循環(huán)水泵280返回 冷凝器272，從而由于進入水源熱泵機組270的循環(huán)回水溫度有微量的上升，水源熱泵機組 270自身的控制系統(tǒng)會自動向下微量調(diào)整供熱負荷，相應地，其自身機組的用電負荷也隨之 向下作微量調(diào)整，與此同時，由于流經(jīng)第二末端供暖設備292的供熱循環(huán)水流量有微量下 降，因此，其向井口房400的供熱量也隨之有微量下降，井口 410的實際溫度也開始微量向 下變化?？梢姡@種溫控方式可以準確控制井口溫度，有效節(jié)省電耗。 圖2是本實用新型的另一實施例圖(這是經(jīng)過凈化處理的礦井水直接作為供熱循 環(huán)水的實施例)。在冬季供暖期的大多數(shù)時段里，當室外氣溫不是很低的情況下，井口房內(nèi) 的井口進風溫度(行業(yè)技術(shù)規(guī)定為2t:以上)可采用如下井口防凍供暖系統(tǒng)來保證，如圖2所示，該井口防凍供暖系統(tǒng)包括礦井水緩沖池510、第一自清式過濾器521、第一直接供熱 水泵531、第二直接供熱水泵532、第一末端供暖設備571和第二末端供暖設備572。如圖， 該礦井水緩沖池510用于存儲和調(diào)節(jié)從礦井排出的經(jīng)過凈化處理的礦井水100'，設立礦井 水緩沖池510的目的是為了使井下排水設備有條件避開峰電時段，對于大多數(shù)采礦企業(yè)而 言，該礦井水100'的溫度應在15至25t:之間；該礦井水緩沖池510的出水口與該第一自清 式過濾器521的輸入端相接，該第一自清式過濾器521的輸出端分別與第一直接供熱水泵 531的輸入端、第二直接供熱水泵532的輸入端相接，該第一直接供熱水泵531的輸出端與 多臺第一末端供暖設備571的輸入端相接(圖中僅示意性地示出了兩臺第一末端供暖設備 571)，該多臺第一末端供暖設備571的輸出端分兩路，一路與礦井水處理站300(即污水處 理站)相接，另一路經(jīng)由第一溫控流量調(diào)節(jié)閥533與該第一直接供熱水泵531的輸入端相 接，該第二直接供熱水泵532的輸出端與多臺第二末端供暖設備572的輸入端相接(圖中 僅示意性地示出了兩臺第二末端供暖設備572)，該多臺第二末端供暖設備572的輸出端分 兩路， 一路與該礦井水處理站300相接，另一路經(jīng)由第二溫控流量調(diào)節(jié)閥534與該第二直接 供熱水泵532的輸入端相接。該第一末端供暖設備571和第二末端供暖設備572設置在井 口房400兩側(cè)的暖風機房內(nèi)，該第一末端供暖設備571的供暖送風口和第二末端供暖設備 572的供暖送風口穿過井口房400的墻壁而置于井口房400內(nèi)，以將加熱的室外空氣送入井 口房400。實際中，第一末端供暖設備571和第二末端供暖設備572可為由盤管與風機組成 的強制換熱空氣加熱裝置，即空調(diào)機組；由于井口房400相對于室外環(huán)境有一定的負壓，所 以上述空調(diào)機組應按"大風量小余壓大電機"的原則來配置。 當室外氣溫進一步降低，上述供暖方式不能保證井口進風溫度保持在行業(yè)技術(shù)規(guī) 范規(guī)定的2°C以上時，可采用如下井口防凍供暖系統(tǒng)來保證，如圖2所示，在上述井口防凍 供暖系統(tǒng)的基礎上增加第二自清式過濾器522、熱泵熱源水泵540、熱泵供熱循環(huán)水泵560、 水源熱泵機組550。如圖，該水源熱泵機組550包括蒸發(fā)器551和冷凝器552 ;該第二自清式 過濾器522的輸入端與礦井水緩沖池510的出水口相接，該第二自清式過濾器522的輸出 端經(jīng)由該熱泵熱源水泵540與該水源熱泵機組550的蒸發(fā)器551的輸入端相接，該蒸發(fā)器 551的輸出端分兩路，一路與礦井水處理站300相接，另一路經(jīng)由第三溫控流量調(diào)節(jié)閥541 與該熱泵熱源水泵540的輸入端相接，該水源熱泵機組550的冷凝器552的輸出端與多臺 第二末端供暖設備572的輸入端相接，多臺第二末端供暖設備572的輸出端經(jīng)由該熱泵供 熱循環(huán)水泵560與該水源熱泵機組550的冷凝器552的輸入端相接，在該冷凝器552的輸 出端與該熱泵供熱循環(huán)水泵560的輸入端之間設置一第四溫控流量調(diào)節(jié)閥561。在多臺第 二末端供暖設備572的輸出端與第二溫控流量調(diào)節(jié)閥534的輸入端之間設有一關(guān)斷閥700。 蒸發(fā)器551的管道中循環(huán)流動的是礦井水，而冷凝器552的管道中循環(huán)流動的是經(jīng)由相應 的水處理器提供的軟化水。 在實際工程設計中，第一直接供熱水泵531、第二直接供熱水泵532應是變頻控制 的水泵，且各自設有一臺備用水泵。熱泵熱源水泵540、熱泵供熱循環(huán)水泵560也應各自設 有一臺備用水泵。 圖2所示的井口防凍供暖系統(tǒng)的工作原理為 在冬季供暖期的大多數(shù)時段里，當室外氣溫不是很低的情況下，可采用直接供暖 方式來保證井口進風溫度保持在2t:以上，具體為開啟第一直接供熱水泵531、第二直接供熱水泵532(此時關(guān)斷閥700為開啟狀態(tài))，從進水口進入礦井水緩沖池510的礦井水 100'(溫度在15至25t:之間)從出水口進入第一自清式過濾器521進行過濾處理，然后 經(jīng)由第一直接供熱水泵531提供給第一末端供暖設備571，同時經(jīng)由第二直接供熱水泵532 提供給第二末端供暖設備572，使第一、第二末端供暖設備571、572向井口房400提供熱風。 失去熱量的礦井水從第一、第二末端供暖設備571、572的輸出端被排出，一部分被排到礦 井水處理站300進行污水處理，而另一部分相應經(jīng)由第一、第二溫控流量調(diào)節(jié)閥533、534與 從第一自清式過濾器521新輸出的礦井水一起相應經(jīng)由第一、第二直接供熱水泵531、532 被繼續(xù)提供給第一、第二末端供暖設備571、572。第一、第二溫控流量調(diào)節(jié)閥533、534依據(jù) 人為設定的排水溫度而控制旁通回流量的大小，以使礦井水的熱能可得到合理的利用，這 種旁通調(diào)節(jié)方式可有效降低排往礦井水處理站300的礦井水溫度，達到更有效地利用礦井 水熱能的目的。就這樣，帶有熱量的礦井水在第一直接供熱水泵531與第一末端供暖設備 571間進行不斷循環(huán)，同時在第二直接供熱水泵532與第二末端供暖設備572間進行不斷 循環(huán)，以達到不斷向第一、第二末端供暖設備571、572提供熱量的目的，從而第一、第二末 端供暖設備571、572通過供暖送風口向井口房400供熱，保證井口 410的進風溫度維持在 2t:以上。實際運行中，空調(diào)機組的溫度自動控制裝置依據(jù)井口 410的實際溫度與2t:之間 的差值，以變頻控制方式不斷調(diào)整第一、第二直接供熱水泵531、532的流量，以改變第一、 第二末端供暖設備571、572的供熱量，從而控制井口 410的溫度始終穩(wěn)定在2±0. 5°C。 當室外氣溫進一步降低，直接供暖方式不能保證井口進風溫度保持在2t:以上時，
可采用第一直接供熱水泵531與水源熱泵機組550相結(jié)合的供暖方式，具體為關(guān)閉第二直 接供熱水泵532，關(guān)閉關(guān)斷閥700，開啟熱泵熱源水泵540、熱泵供熱循環(huán)水泵560、水源熱泵 機組550。第一末端供暖設備571仍然經(jīng)由第一直接供熱水泵531獲取帶有熱量的礦井水， 在這里不再詳述，但需要說明的是在這種運行狀態(tài)下，第一直接供熱水泵531應改為定速 運行。而礦井水緩沖池510中的礦井水100'(溫度在15至25t:之間)從出水口進入第一 自清式過濾器521外，還進入第二自清式過濾器522進行過濾處理，然后經(jīng)由熱泵熱源水泵 540進入水源熱泵機組550的蒸發(fā)器551，帶有熱量的礦井水在蒸發(fā)器551中通過機械壓縮 和蒸發(fā)過程將其熱量傳遞給冷凝器552中的循環(huán)軟化水，使得冷凝器552中的循環(huán)軟化水 的溫度得到提高(理論上可達到45°C )，并向第二末端供暖設備572供熱，使第二末端供暖 設備572向井口房400提供熱風，此時第二末端供暖設備572提供的熱風比第一末端供暖 設備571提供的熱風要高。向冷凝器552提供熱量的礦井水流出蒸發(fā)器551后， 一部分被 排到礦井水處理站300進行污水處理，而另一部分經(jīng)由第三溫控流量調(diào)節(jié)閥541與從第二 自清式過濾器522新輸出的礦井水一起繼續(xù)經(jīng)由熱泵熱源水泵540流入蒸發(fā)器551 ，以將自 身熱量不斷提供給冷凝器552中的軟化水。而失去熱量的循環(huán)軟化水(溫度在4(TC左右) 從第二末端供暖設備572的輸出端經(jīng)由熱泵供熱循環(huán)水泵560送入水源熱泵機組550的冷 凝器552后，繼續(xù)吸收蒸發(fā)器551中的礦井水傳遞過來的熱量，從而繼續(xù)提供給第二末端供 暖設備572。就這樣，蒸發(fā)器551中的礦井水在熱泵熱源水泵540與蒸發(fā)器551間進行不斷 循環(huán)，以向冷凝器552中的軟化水傳遞熱量，而冷凝器552中的循環(huán)軟化水在熱泵供熱循環(huán) 水泵560、冷凝器552與第二末端供暖設備572間進行不斷循環(huán)，獲取蒸發(fā)器551中的礦井 水提供的熱量而不斷向第二末端供暖設備572提供，以與第一末端供暖設備571提供的熱 風一起來保證井口 410的進風溫度維持在2t:以上。
10[0030] 實際運行中，當井口 410的溫度高于2t:時，第四溫控流量調(diào)節(jié)閥561可自動控制 微調(diào)，增加旁通流量，即第四溫控流量調(diào)節(jié)閥561向上微調(diào)，增加旁通從冷凝器552出來的 高溫水，并令該流量增大的高溫水經(jīng)由第四溫控流量調(diào)節(jié)閥561、熱泵供熱循環(huán)水泵560返 回冷凝器552，從而由于進入水源熱泵機組550的循環(huán)回水溫度有微量的上升，水源熱泵機 組550自身的控制系統(tǒng)會自動向下微量調(diào)整供熱熱量，相應地，其自身機組的用電負荷也 隨之向下作微量調(diào)整，與此同時，由于流經(jīng)第二末端供暖設備572的供熱循環(huán)水流量有微 量下降，因此，其向井口房400的供熱量也隨之有微量下降，井口 410的實際溫度也開始向 下變化?？梢?，這種溫控方式可以準確控制井口溫度，有效節(jié)省電耗。 實際中，在室外氣溫很低時，還可以全部停用第一、第二直接供熱水泵531、532，增 加水源熱泵機組550的運行臺數(shù)來向第一、第二末端供暖設備571、572供熱(結(jié)構(gòu)應相應 進行變化，這里不詳述)，通過加強供熱方式來保證井口 410的進風溫度在2°C以上。 本實用新型的優(yōu)點是 1、本實用新型主要提供了兩種冬季供暖方式第一種，在冬季供暖期的大多數(shù)時 段里，即室外氣溫不是很低的情況下，本實用新型可通過第一、第二直接供熱水泵直接供暖 的方式來將礦井水提供的低溫水直接供應給末端設備，從而使井口房內(nèi)的井口進風溫度保 持在行業(yè)技術(shù)規(guī)定的2t:以上；第二種，當室外氣溫很低，第一種供暖方式不能保證井口進 風溫度在2°C以上時，本實用新型可通過第一直接供熱水泵與水源熱泵機組相結(jié)合供暖的
方式來向末端設備提供所需熱量的水，以使井口房內(nèi)的井口進風溫度維持在2t:以上。 因此，可以看到，通過有效合理安排兩種供暖方式的供暖時間，準確控制供熱量的 方式，可以充分利用礦井水提供的熱能，有效減少水源熱泵機組的運行時間和供熱量，這 樣，供暖所消耗的電量可被降低到最小，最大限度地降低了井口防凍的供暖運行費用。 2、在本實用新型中，各采礦企業(yè)可以利用現(xiàn)有礦井水余熱資源來解決井口防凍供
暖的熱源問題，這是一種新型的能源利用方式(地熱資源的利用)，這種能源利用方式取代 了傳統(tǒng)礦井口防凍方式采取的燃煤工業(yè)鍋爐，本實用新型井口防凍供暖系統(tǒng)在運行中不產(chǎn) 生廢氣、廢水和廢渣，與傳統(tǒng)的燃煤工業(yè)鍋爐供熱方式相比較，本實用新型的運行費用降低 了50%以上，且當?shù)V井水溫較高、水量較大時，運行費用甚至可降低70%以上。本實用新型
適用于具備礦井水余熱條件的采礦企業(yè)。 以上所述是本實用新型的較佳實施例及其所運用的技術(shù)原理，對于本領(lǐng)域的技術(shù) 人員來說，在不背離本實用新型的精神和范圍的情況下，任何基于本實用新型技術(shù)方案基 礎上的等效變換、簡單替換等顯而易見的改變，均屬于本實用新型保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求一種利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于它包括礦井水緩沖池、自清式過濾器、礦井水泵、污水換熱器、第一直接供熱水泵、第二直接供熱水泵、第一末端供暖設備和第二末端供暖設備，其中該礦井水緩沖池用于存儲和調(diào)節(jié)從礦井排出的經(jīng)過凈化處理或未經(jīng)過凈化處理的礦井水；該礦井水緩沖池的出水口與該自清式過濾器的輸入端相接，該自清式過濾器的輸出端與多臺該礦井水泵的輸入端相接，多臺該礦井水泵的輸出端與該污水換熱器的加熱側(cè)的輸入端相接，該污水換熱器的加熱側(cè)的輸出端分兩路，一路與礦井水處理站相接，另一路經(jīng)由一第一溫控流量調(diào)節(jié)閥與多臺該礦井水泵的輸入端相接，該污水換熱器的被加熱側(cè)的輸出端分別與第一直接供熱水泵的輸入端、第二直接供熱水泵的輸入端相接，該第一直接供熱水泵的輸出端與多臺第一末端供暖設備的輸入端相接，該多臺第一末端供暖設備的輸出端與該污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端相接，該第二直接供熱水泵的輸出端與多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，該多臺第二末端供暖設備的輸出端與該污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端相接；該第一末端供暖設備和第二末端供暖設備設置在井口房兩側(cè)的暖風機房內(nèi)，該第一末端供暖設備的供暖送風口和第二末端供暖設備的供暖送風口穿過井口房的墻壁而置于井口房內(nèi)，以將加熱的室外空氣送入井口房。
2. 如權(quán)利要求1所述的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于所述井口防凍供暖系統(tǒng)還包 括熱泵熱源水泵、熱泵供熱循環(huán)水泵、水源熱泵機組，其中該水源熱泵機組包括蒸發(fā)器和冷凝器；該熱泵熱源水泵的輸入端與所述污水換熱器的 被加熱側(cè)的輸出端相接，該熱泵熱源水泵的輸出端與該水源熱泵機組的蒸發(fā)器的輸入端相 接，該蒸發(fā)器的輸出端與所述污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端相接，該水源熱泵機組的冷 凝器的輸出端與所述多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，所述多臺第二末端供暖設備的 輸出端經(jīng)由該熱泵供熱循環(huán)水泵與該水源熱泵機組的冷凝器的輸入端相接，在該冷凝器的 輸出端與該熱泵供熱循環(huán)水泵的輸入端之間設置一第二溫控流量調(diào)節(jié)閥；在所述多臺第二 末端供暖設備的輸出端與所述污水換熱器的被加熱側(cè)的輸入端之間設有一關(guān)斷閥。
3. 如權(quán)利要求1所述的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于所述第一末端供暖設備和第 二末端供暖設備為空調(diào)機組。
4. 一種利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于它包括礦井水緩沖 池、第一自清式過濾器、第一直接供熱水泵、第二直接供熱水泵、第一末端供暖設備和第二 末端供暖設備，其中該礦井水緩沖池用于存儲和調(diào)節(jié)從礦井排出的經(jīng)過凈化處理的礦井水；該礦井水緩沖 池的出水口與該第一自清式過濾器的輸入端相接，該第一自清式過濾器的輸出端分別與第 一直接供熱水泵的輸入端、第二直接供熱水泵的輸入端相接，該第一直接供熱水泵的輸出 端與多臺第一末端供暖設備的輸入端相接，該多臺第一末端供暖設備的輸出端分兩路，一 路與礦井水處理站相接，另一路經(jīng)由第一溫控流量調(diào)節(jié)閥與該第一直接供熱水泵的輸入端 相接，該第二直接供熱水泵的輸出端與多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，該多臺第二 末端供暖設備的輸出端分兩路， 一路與該礦井水處理站相接，另一路經(jīng)由第二溫控流量調(diào) 節(jié)閥與該第二直接供熱水泵的輸入端相接；該第一末端供暖設備和第二末端供暖設備設置 在井口房兩側(cè)的暖風機房內(nèi)，該第一末端供暖設備的供暖送風口和第二末端供暖設備的供 暖送風口穿過井口房的墻壁而置于井口房內(nèi)，以將加熱的室外空氣送入井口房。
5. 如權(quán)利要求4所述的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于所述井口防凍供暖系統(tǒng)還包 括第二自清式過濾器、熱泵熱源水泵、熱泵供熱循環(huán)水泵、水源熱泵機組，其中該水源熱泵機組包括蒸發(fā)器和冷凝器；該第二自清式過濾器的輸入端與所述礦井水緩 沖池的出水口相接，該第二自清式過濾器的輸出端經(jīng)由該熱泵熱源水泵與該水源熱泵機組 的蒸發(fā)器的輸入端相接，該蒸發(fā)器的輸出端分兩路， 一路與所述礦井水處理站相接，另一路 經(jīng)由第三溫控流量調(diào)節(jié)閥與該熱泵熱源水泵的輸入端相接，該水源熱泵機組的冷凝器的輸 出端與所述多臺第二末端供暖設備的輸入端相接，所述多臺第二末端供暖設備的輸出端經(jīng) 由該熱泵供熱循環(huán)水泵與該水源熱泵機組的冷凝器的輸入端相接，在該冷凝器的輸出端與 該熱泵供熱循環(huán)水泵的輸入端之間設置一第四溫控流量調(diào)節(jié)閥；在多臺第二末端供暖設備 的輸出端與第二溫控流量調(diào)節(jié)閥的輸入端之間設有一關(guān)斷閥。
6. 如權(quán)利要求5所述的井口防凍供暖系統(tǒng)，其特征在于所述第一末端供暖設備和第 二末端供暖設備為空調(diào)機組。
專利摘要本實用新型公開了一種利用礦井水余熱供熱的井口防凍供暖系統(tǒng)，它主要提供了兩種冬季供暖方式第一種，室外氣溫不是很低的情況下，通過第一、第二直接供熱水泵直接供暖方式向第一末端供暖設備和第二末端供暖設備提供熱源，來保證井口進風溫度在2℃以上；第二種，室外氣溫很低時，通過第一直接供熱水泵與水源熱泵機組相結(jié)合的供暖方式向第一末端供暖設備和第二末端供暖設備提供熱源，來保證井口進風溫度在2℃以上。在本實用新型中，各采礦企業(yè)可以利用現(xiàn)有礦井水余熱資源來解決井口防凍供暖的熱源問題，本實用新型井口防凍供暖系統(tǒng)在運行中不產(chǎn)生廢氣、廢水和廢渣，與傳統(tǒng)的燃煤工業(yè)鍋爐方式相比較，本實用新型的運行費用極低。
文檔編號E21B36/00GK201460813SQ20092010811
公開日2010年5月12日 申請日期2009年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月13日
發(fā)明者刁乃仁, 王芳琳, 鹿松年 申請人:鹿松年;王芳琳;刁乃仁