一種礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及能源回收利用領(lǐng)域，特別涉及一種礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺O
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)礦井排風(fēng)井排出的污風(fēng)溫度全年一般維持在15?30°C左右、相對濕度一般高達(dá)90%以上，每個礦井的排風(fēng)量一般約在50?500m3/s，蘊含了大量的低品位能源。已有礦山企業(yè)利用熱栗技術(shù)提取風(fēng)流中的冷/熱量，用于冬季采暖或夏季空調(diào)；提取冷/熱量的方式主要將熱栗系統(tǒng)產(chǎn)出的冷凍水或冷卻水淋到礦井排風(fēng)井排出的污風(fēng)中，吸收礦井排風(fēng)中的冷、熱量。如2008年7月23日公開的CN101225996A發(fā)明專利(專利號:ZL200820014137.7)介紹的一種礦井乏風(fēng)熱能利用裝置和2010年I月13日公開的CN2013381870Y發(fā)明專利(專利號:ZL200920021263.5)介紹的一種礦井回風(fēng)余熱全回收利用裝置都是用于實際礦井排風(fēng)的熱回收裝置。
[0003]雖然上述專利技術(shù)都是采用噴淋水的方式回收礦井排風(fēng)中的熱能，但由于各種技術(shù)采用的噴水方式、噴水參數(shù)的不同，以及礦井地理位置、擴散塔的布置型式、回風(fēng)流狀態(tài)參數(shù)的不同，致使不同礦山企業(yè)利用熱栗技術(shù)提取排風(fēng)中冷/熱量的效果存在很大差異。究其原因，現(xiàn)有工程實例沒有根據(jù)不同排風(fēng)狀態(tài)參數(shù)、不同噴水方式、噴水參數(shù)、風(fēng)水量比等進(jìn)行取冷/熱量及效率的實驗研究，大多采用的步驟為:首先只根據(jù)熱栗技術(shù)原理對礦井排風(fēng)廢熱回收系統(tǒng)及裝置進(jìn)行初步設(shè)計，然后利用計算軟件對初步設(shè)計的排風(fēng)廢熱回收系統(tǒng)及裝置進(jìn)行數(shù)值模擬分析，再根據(jù)數(shù)值模擬分析結(jié)果修正初步設(shè)計，便予以實施。但由于計算軟件內(nèi)置傳熱及流體理論計算模型與礦山實際條件存在偏差，致使得大多數(shù)礦井排風(fēng)廢熱回收利用系統(tǒng)及裝置冷/熱回收效果不理想。因此，開展采用噴淋方式回收礦井排風(fēng)中低品位廢能源的方案與效率的研究，可為實際礦井排風(fēng)廢冷/熱回收方案確定、系統(tǒng)及裝置設(shè)計提供理論依據(jù)。但目前并沒有可以合理模擬礦井排風(fēng)廢冷/熱回收的實驗裝置。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種能夠模擬多種礦井排風(fēng)熱濕狀態(tài)、模擬研究多種噴淋方案的冷熱回收效率、模擬研究各影響因素對冷/熱回收效率影響的礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺。
[0005]本發(fā)明解決上述問題的技術(shù)方案是:一種礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺，包括熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元、噴淋式冷/熱回收單元和熱栗單元，所述熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元包括風(fēng)機、對開調(diào)節(jié)閥、冷/熱水表面換熱器、電輔助加熱器和噴霧加濕器，風(fēng)機安裝在空氣管道的首端，空氣管道內(nèi)依次設(shè)有對開調(diào)節(jié)閥、冷/熱水表面換熱器、電輔助加熱器和噴霧加濕器，所述噴淋式冷/熱回收單元包括冷/熱水集水池、噴淋水栗、第一控制閥和多排噴嘴單元，所述多排噴嘴單元設(shè)置在空氣管道后方的垂直或水平風(fēng)道內(nèi)，冷/熱水集水池位于多排噴嘴單元正下方，噴淋水栗的一端與冷/熱水集水池相連，另一端分別與多排噴嘴單元相連，噴淋水栗與每排噴嘴單元相連的管道上均設(shè)有第一控制閥，所述熱栗單元分別與冷/熱水表面換熱器、冷/熱水集水池相連。
[0006]上述礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺中，所述熱栗單元包括熱栗機組、冷/熱水循環(huán)栗、第二控制閥、換熱循環(huán)栗、冷卻塔，所述熱栗機組經(jīng)冷/熱水循環(huán)栗與冷/熱水集水池相連，熱栗機組經(jīng)換熱循環(huán)栗與冷/熱水表面換熱器相連，熱栗機組與冷/熱水集水池相連的管道上、熱栗機組與冷/熱水表面換熱器相連的管道上均設(shè)有第二控制閥，所述冷卻塔與熱栗機組相連。
[0007]上述礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺中，所述噴淋式冷/熱回收單元還包括汽水分離段，汽水分離段包括直角彎道和半圓形分風(fēng)裝置，所述直角彎道安裝在空氣管道的尾端，直角彎道的出風(fēng)口設(shè)有半圓形分風(fēng)裝置，半圓形分風(fēng)裝置的底部開孔并通過水管與冷/熱水集水池相連。
[0008]上述礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺還包括數(shù)據(jù)檢測單元、數(shù)據(jù)采集單元，數(shù)據(jù)檢測單元包括水溫度傳感器、水流量傳感器、風(fēng)量傳感器和風(fēng)流溫濕度傳感器，熱栗機組與冷/熱水集水池相連的管道上、噴淋水栗與每排噴嘴單元相連的管道上均設(shè)有水溫度傳感器，熱栗機組與冷/熱水集水池相連的管道上、冷/熱水集水池與每排噴嘴單元相連的管道上、熱栗機組與冷/熱水集水池相連的管道上均設(shè)有水流量傳感器，所述風(fēng)量傳感器安裝在空氣管道中噴霧加濕器的后方，空氣管道中冷/熱水表面換熱器的前方、空氣管道中噴霧加濕器的后方以及汽水分離段的直角彎道內(nèi)均設(shè)有風(fēng)流溫濕度傳感器，數(shù)據(jù)采集單元包括數(shù)據(jù)采集器、控制器和顯示器，水溫度傳感器、水流量傳感器、風(fēng)量傳感器、風(fēng)流溫濕度傳感器的信號輸出端與數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連，數(shù)據(jù)采集器的輸出端與控制器相連，控制器與顯示器相連。
[0009]上述礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺中，每排噴嘴單元上的噴嘴方向可調(diào)節(jié)。
[0010]上述礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺中，所述熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元中包括多組營造模塊，每組營造模塊均包括依次設(shè)置的冷/熱水表面換熱器、電輔助加熱器、噴霧加濕器。
[0011 ]本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明包括熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元和噴淋式冷/熱回收單元，熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元可實現(xiàn)多種礦井排風(fēng)熱濕狀態(tài)參數(shù)的模擬;噴淋式冷/熱回收單元可實現(xiàn)多種噴嘴排數(shù)組合、多種噴水方向組合、多種噴水量送風(fēng)量組合、多種噴水溫度送風(fēng)溫度組合下的冷/熱回收量與回收效率的模擬;本礦井排風(fēng)廢冷/熱回收模擬實驗平臺可以根據(jù)需要模擬多種礦井排風(fēng)熱濕狀態(tài)，模擬研究多種噴淋方案的熱回收效率，模擬研究各影響因素對熱回收效率的影響，因此，可針對具體礦山風(fēng)井排風(fēng)參數(shù)模擬其冷/熱回收量與回收效率，進(jìn)而指導(dǎo)礦山現(xiàn)場礦井排風(fēng)冷/熱回收裝置和冷/熱利用系統(tǒng)的設(shè)計。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。
[0014]如圖1所示，本發(fā)明包括熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元、噴淋式冷/熱回收單元、熱栗單元、數(shù)據(jù)檢測單元、數(shù)據(jù)采集單元。
[0015]所述熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元包括風(fēng)機1、對開調(diào)節(jié)閥2、兩組營造模塊，每組營造模塊均包括依次設(shè)置的冷/熱水表面換熱器3、電輔助加熱器4、噴霧加濕器5，風(fēng)機I安裝在空氣管道的首端，空氣管道內(nèi)依次設(shè)有對開調(diào)節(jié)閥2、冷/熱水表面換熱器3、電輔助加熱器4和噴霧加濕器5，由于實驗環(huán)境空氣參數(shù)與礦井排風(fēng)參數(shù)相差甚遠(yuǎn)，熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元通過風(fēng)機I將實驗環(huán)境空氣引入實驗空氣管道內(nèi)，然后經(jīng)空氣管道內(nèi)布置的冷/熱水表面換熱器3、電輔助加熱器4和噴霧加濕器5處理至設(shè)定的礦井排風(fēng)熱濕狀態(tài)。實驗時，通過調(diào)節(jié)冷/熱水表面換熱器3水流量、電輔助加熱器4功率及噴霧加濕器5加濕量等實現(xiàn)各種設(shè)定礦井排風(fēng)熱濕狀態(tài)的模擬;為了高精度地模擬礦井排風(fēng)熱濕狀態(tài)參數(shù)，同時布置兩組營造模塊；其中，冷/熱水表面換熱器3利用熱栗單元產(chǎn)生的冷/熱水。對開調(diào)節(jié)閥2用于調(diào)節(jié)風(fēng)機I送入系統(tǒng)的風(fēng)量。
[0016]所述噴淋式冷/熱回收單元包括冷/熱水集水池6、噴淋水栗10、第一控制閥13、多排噴嘴單元7和汽水分離段18，所述多排噴嘴單元7設(shè)置在空氣管道后方的垂直或水平段風(fēng)道內(nèi)，冷/熱水集水池6位于多排噴嘴單元7正下方，冷/熱水集水池6分設(shè)并作保溫隔熱處理。噴淋水栗10的一端與冷/熱水集水池6相連，另一端分別與多排噴嘴單元7相連，噴淋水栗10與每排噴嘴單元7相連的管道上均設(shè)有第一控制閥13，所述熱栗單元分別與冷/熱水表面換熱器3、冷/熱水集水池6相連。多排噴嘴單元7完全并聯(lián)設(shè)置，通過各第一控制閥13實現(xiàn)每排單獨開啟或多排同時開啟，實現(xiàn)總噴水量調(diào)節(jié)和每排噴嘴單元7噴水量單獨調(diào)節(jié)。通過數(shù)據(jù)檢測單元的各傳感器實現(xiàn)總噴水量、溫度和每排噴嘴噴水量、溫度的監(jiān)控，并通過數(shù)據(jù)采集單元實時上傳到顯示器進(jìn)行實時記錄。多排噴嘴單元7的各噴嘴方向可調(diào)整，可調(diào)整成逆風(fēng)流方向，也可調(diào)整成順風(fēng)流方向，以實現(xiàn)多排噴嘴的逆噴、順噴、對噴方式。
[0017]汽水分離段18用于分離經(jīng)噴淋水提取了冷/熱量后的外排風(fēng)流中夾帶的水汽，以減少外排空氣夾帶水汽對實驗室環(huán)境的影響，其包括直角彎道和半圓形分風(fēng)裝置，所述直角彎道安裝在空氣管道的尾端，直角彎道的出風(fēng)口設(shè)有半圓形分風(fēng)裝置，半圓形分風(fēng)裝置的底部開孔并通過水管與冷/熱水集水池6相連。特別強調(diào)的是，一般情況下多在噴淋段后設(shè)擋水板分離水汽，一是減少噴淋水損失，二是減少對環(huán)境的影響。但由于實驗研究不是長時間運行，同時為了節(jié)省成本，因而采用了簡易離心式汽水分離方式。
[0018]當(dāng)模擬礦井排風(fēng)熱量回收過程時，冷/熱水集水池6的冷水池用于集存熱栗單元冷/熱水循環(huán)栗9送來的冷水并作為多排噴嘴單元7的噴淋水，冷/熱水集水池6冷水池的冷水經(jīng)噴淋水栗10輸送給多排噴嘴單元7噴出并與熱濕狀態(tài)參數(shù)營造單元送來的高溫、高濕熱風(fēng)直接接觸進(jìn)行熱濕交換，吸收熱風(fēng)中的熱量，吸收了風(fēng)流中熱量的噴淋水溫度升高成為熱