專利名稱:礦井回風(fēng)熱能提取裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本實(shí)用新型涉及熱能利用技術(shù),尤其是在回風(fēng)中用于能量提取的熱交換裝置。
背景技術(shù):
進(jìn)入21世紀(jì),國家更加重視節(jié)約資源,發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì),保護(hù)生態(tài)環(huán)境。以科學(xué) 發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展全局,節(jié)能降耗和污染減排,加快建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境 友好型社會,堅(jiān)持節(jié)約發(fā)展、清潔發(fā)展、安全發(fā)展,實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為今后 經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基本國策。
根據(jù)《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展第十一個(gè)五年(2006 2010年)規(guī) 劃綱要》,國家發(fā)展改革委和國家環(huán)??偩致?lián)合印發(fā)了《煤炭工業(yè)節(jié)能減排工作意 見》,提出了煤炭企業(yè)節(jié)能減排的發(fā)展目標(biāo)到"十一五"末,煤炭企業(yè)單位生產(chǎn)總 值能耗比2005年下降20%。目前,我國經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)不合理,經(jīng)濟(jì)增長方式粗放,又 處在工業(yè)化進(jìn)程和消費(fèi)結(jié)構(gòu)升級加快的歷史階段,節(jié)約能源資源和保護(hù)生態(tài)環(huán)境形 勢十分嚴(yán)峻,完成節(jié)能降耗和污染減排的任務(wù)非常艱巨。煤炭行業(yè)作為能源消耗重 點(diǎn)行業(yè),節(jié)能減排工作勢在必行。國家為鼓勵節(jié)能,約束能源浪費(fèi)行為,制定了一 系列節(jié)能減排監(jiān)督考核管理辦法,突出加強(qiáng)了對超標(biāo)準(zhǔn)能耗的處罰和治理,節(jié)能減 排已經(jīng)成為企業(yè)生存與發(fā)展、產(chǎn)業(yè)升級與經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵問題。
目前,在我國利用地源熱泵系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的鍋爐供暖系統(tǒng),已經(jīng)取得非常成功 的應(yīng)用。地源熱泵系統(tǒng)能否正常運(yùn)行的關(guān)鍵在于是否有穩(wěn)定的熱源。對于煤礦來說 適合地源熱泵利用的熱源主要為井下排水和生活污水,由于大部分煤礦礦井排水量 較少或不能滿足地源熱泵的水量,故極大的限制了地源熱泵技術(shù)在煤礦上的推廣和 應(yīng)用。
另一方面,煤礦工業(yè)廣場大部分都有回風(fēng)井, 一般礦井回風(fēng)在冬季可以保持在 溫度22"C,相對濕度95%以上,單個(gè)礦井的回風(fēng)中能量達(dá)到兆瓦級也屬平常,是可 利用的熱能載體,風(fēng)量較大且穩(wěn)定,若結(jié)合噴淋換熱的技術(shù),則可以提取回風(fēng)中的 大量熱能,并用此熱源滿足地源熱泵系統(tǒng)的熱源供應(yīng)要求。目前未有專門的對礦井 的回風(fēng)能量提取的裝置。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提出一種礦井回風(fēng)熱能提取裝置,并使回風(fēng)中的大量地 熱能轉(zhuǎn)移到水中的熱能提取裝置,為水源熱泵提供穩(wěn)定的水源(熱源),替代目前的 燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)。本實(shí)用新型的目的尤其是提出一種高效、充分利用能量并且成 本低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的礦井回風(fēng)熱能提取裝置。本實(shí)用新型目的還在于利用本裝 置可以低成本并高效的在礦井回風(fēng)中提取地?zé)崮埽崃?或冷量)通過熱泵提 升后運(yùn)用,如于煤礦企業(yè)生產(chǎn)和生活,包括采暖、洗浴、井筒防凍,以及夏天制冷降溫。
本實(shí)用新型目的是這樣實(shí)現(xiàn)的,礦井回風(fēng)熱能提取裝置,包括擴(kuò)散塔1,噴排2, 擋水板3,集水池5,泵6構(gòu)成,噴排2安裝于擴(kuò)散塔1上,擋水板3安裝于順著回 風(fēng)流動方向的噴排2的后方,擴(kuò)散塔下方設(shè)有積水池5。
設(shè)有水處理裝置7,泵6的出水端與水處理裝置7的進(jìn)水端連結(jié)。
另設(shè)有熱泵機(jī)組利用回收的熱水,水處理裝置7的出水端與熱泵機(jī)組8的進(jìn)水 端連結(jié),熱泵機(jī)組8的出水端連結(jié)噴排2的進(jìn)水端。
經(jīng)熱泵機(jī)組提取熱量后的低溫冷水,進(jìn)入安裝于所述擴(kuò)散塔上的噴排,通過噴 排上的離心式噴嘴。具有一定壓力的水,通過進(jìn)水管,由切線方向進(jìn)入旋流室。產(chǎn) 生軸向速度,至噴口處,繞噴嘴軸線的旋轉(zhuǎn)速度按動量矩守恒定律而加大,水由噴 口射出后,沿軸向切向遠(yuǎn)動形成錐形水膜,在重力、氣動力的表面張力作用下失去 穩(wěn)定性,使水膜破碎而霧化,與空氣接觸進(jìn)行熱濕交換,達(dá)到處理空氣的目的。從 噴嘴出來的霧狀冷水與從井下出來的高溫污濁回風(fēng)發(fā)生熱濕交換,溫度升高后經(jīng)擋 水板將水檔下后,由擴(kuò)散塔下方的水溝4流入積水池5中,再通過潛水泵6將高溫 水泵入水處理裝置7,經(jīng)過適當(dāng)處理后進(jìn)入熱泵機(jī)組8提取熱量?;仫L(fēng)通過噴排和 檔水板的阻力由礦井主扇負(fù)擔(dān)。
本實(shí)用新型的具體工作方式是熱泵機(jī)組提取循環(huán)水中的熱量,循環(huán)水通過噴 淋式熱交換器吸收回風(fēng)中的熱量,熱泵機(jī)組最終的熱源為回風(fēng)中的地?zé)?。熱泵機(jī)組 將提取的地?zé)崮苡糜诘V區(qū)建筑采暖,洗浴以及井筒防凍。
本實(shí)用新型的有益效果是提出了礦井回風(fēng)熱能提取裝置,而且可以方便制成 大功率的熱量回收裝置,使回風(fēng)中的大量地?zé)崮苻D(zhuǎn)移到水中,為水源熱泵提供穩(wěn)定 的熱源,替代目前的燃煤鍋爐供熱系統(tǒng)。其裝置的成本低、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。綜上所 述,本實(shí)用新型充分利用礦井的擴(kuò)散塔的結(jié)構(gòu),以較少的投資和較高的效率提取了 礦井回風(fēng)中的熱量,并將之用于礦區(qū)建筑采暖,洗浴以及井筒防凍。節(jié)能環(huán)保。本 實(shí)用新型在井下排水量較少的礦井推廣,必將給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效 益,給節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。并可用于回收巨大的能量。
圖1本實(shí)用新型工作原理及系統(tǒng)示意圖
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。如圖1所示,本實(shí)用新型實(shí) 施示例,風(fēng)口安裝擴(kuò)散塔l,噴排2,擋水板3,排水溝4,集水池5,潛水泵6,水 處理裝置7,熱泵機(jī)組8組成。本實(shí)用新型既可以裝在礦井通風(fēng)機(jī)的出口也可以是 風(fēng)機(jī)的進(jìn)口。用于已建的礦井通風(fēng)改造一般裝在通風(fēng)的出口。本實(shí)用新型正常運(yùn)行 時(shí),循環(huán)水通過噴排2噴出與回風(fēng)進(jìn)行熱交換,提取回風(fēng)中的熱能后流入排水溝4, 然后沿著排水溝的坡度流入積水池5,通過潛水泵6將循環(huán)水泵入水處理裝置7經(jīng)適當(dāng)處理后進(jìn)入熱泵機(jī)組8,被熱泵機(jī)組提取熱量后的循環(huán)使用的低溫冷水再次進(jìn) 入噴排2,通過噴排上的離心式噴嘴,循環(huán)使用。
擴(kuò)散塔l主要是一外殼;噴排可以是各種噴水噴霧的噴嘴構(gòu)成的噴霧排,也可 以是低壓雙流體噴嘴構(gòu)成;擋水板3采用金屬或高分子材料板制成的具有彎曲流道 結(jié)構(gòu)的擋水板,帶水霧的氣流流過時(shí)將水霧。典型的是玻璃鋼或者ABS工程塑料制 成的,如噴淋式空調(diào)器使用的YX-1擋水板。擋水板3是單片波形擋水板疊合的回收 水裝置。所述波形擋水板是采用薄形、高強(qiáng)度優(yōu)質(zhì)玻璃鋼制成,它由三段圓弧和一 段直線連續(xù)組成,每段內(nèi)有3—4條齒形槽,當(dāng)帶有大量水滴的空氣進(jìn)入波形擋水板 后,在選定的氣流速度下,作不同幅度的曲折流動,使水滴與波形擋水板發(fā)生撣擊, 慣性較大的水滴就落入水池,剩余的水滴嵌入齒形槽領(lǐng)先重力往下流下水池,以達(dá) 到水滴與空氣分離的目的,當(dāng)氣流速度愈大時(shí),則水氣分離效果愈好。設(shè)有與集水 池5連通的水處理裝置7,泵6的出水端與水處理裝置7的進(jìn)水端連接。水處理裝 置主要是過濾和沉淀,必要時(shí)加上絮凝和離子交換,盡可能使噴排正常工作,也保 證熱泵工作時(shí)對其熱交換器無太大的影響。
本實(shí)用新型回收的熱能的量取決于風(fēng)口的氣流溫度與環(huán)境的溫度之差、噴水水 霧的流量,利用離心式噴嘴可以將出風(fēng)的溫差降到最低,即近似全部回收,為了保 證水的回收回用,在冬季尤其需要回收熱量,擋水板在風(fēng)道中需要有一定的長度, 在夏季可能不需要使用,因?yàn)榄h(huán)境溫度也很高,但如熱泵處于致冷狀態(tài),當(dāng)風(fēng)口的 溫度低于夏季環(huán)境溫度時(shí),本實(shí)用新型則用于回收冷量,熱泵機(jī)組處于致冷時(shí),冷 量回收使熱泵機(jī)組的散熱端降溫,提高機(jī)組的工作效率。因此,本實(shí)用新型范圍包 括熱量和冷量的回收。
權(quán)利要求1、礦井回風(fēng)熱能提取裝置,其特征是包括擴(kuò)散塔(1),噴排(2),擋水板(3),集水池(5),泵(6)構(gòu)成,噴排(2)安裝于擴(kuò)散塔(1)上,擋水板(3)安裝于順著回風(fēng)流動方向的噴排(2)的后方,擴(kuò)散塔下方設(shè)有集水池(5)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述礦井回風(fēng)熱能提取裝置,其特征是設(shè)有與集水池(5) 連通的水處理裝置(7),泵(6)的出水端與水處理裝置(7)的進(jìn)水端連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述礦井回風(fēng)熱能提取裝置,其特征是設(shè)有熱泵機(jī)組, 水處理裝置(7)的出水端與熱泵機(jī)組(8)的進(jìn)水端連結(jié),熱泵機(jī)組(8)的出水端 連結(jié)噴排(2)的進(jìn)水端。
專利摘要礦井回風(fēng)熱能提取裝置,包括擴(kuò)散塔(1),噴排(2),擋水板(3),集水池(5),泵(6)構(gòu)成,噴排(2)安裝于擴(kuò)散塔(1)上,擋水板(3)安裝于順著回風(fēng)流動方向的噴排(2)的后方,擴(kuò)散塔下方設(shè)有集水池(5)。設(shè)有與集水池(5)連通的水處理裝置(7),泵(6)的出水端與水處理裝置(7)的進(jìn)水端連接。低溫冷水由噴嘴噴出與高溫回風(fēng)進(jìn)行熱濕交換,水的溫度升高后,通過熱泵機(jī)組提取其熱量。熱泵機(jī)組的最終熱源為礦井回風(fēng)。熱泵機(jī)組將提取的礦井回風(fēng)熱能用于礦井的建筑采暖,洗浴以及井筒防凍。
文檔編號F28C3/06GK201133774SQ20072004335
公開日2008年10月15日 申請日期2007年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月30日
發(fā)明者唐金秀, 朱曉彥, 汪瑞華, 巖 王, 王元明, 范振忠, 陳元艷 申請人:江蘇中科華譽(yù)能源技術(shù)發(fā)展有限公司;新汶礦業(yè)集團(tuán)設(shè)計(jì)研究院有限公司