專利名稱：一種高速礦井回風換熱器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種換熱器，特別是關于一種用于回收煤礦礦井總回風中低溫熱量或冷量的高速礦井回風換熱器。
背景技術：
一般在煤礦工業(yè)廣場建筑中包括行政福利建筑、工業(yè)建筑等的冬季供暖、井筒防凍和全年職工的洗浴用的熱水，其熱量均由燃煤鍋爐來提供。因此可以看出，煤礦供暖要消耗大量煤炭，同時煤炭燃燒會造成環(huán)境污染，影響礦區(qū)大氣環(huán)境，不利于企業(yè)的節(jié)能減排。 在煤礦生產環(huán)節(jié)中，產生的廢熱資源卻未得到有效利用，如礦井總回風。對于大部分礦井來說，通風線路長，在礦井通風過程中，由于井下圍巖散熱，機電設備散熱等使得風流的溫度升高。從風井排出的風流溫度相對恒定，受季節(jié)性因素影響較小，同時礦井回風量大，回風流相對濕度也大，一般為90%左右，故而礦井總回風中蘊含了大量的低溫熱能。這部分熱能隨著風流排入大氣而被白白的浪費。
發(fā)明內容針對上述問題，本實用新型的目的是提供一種用于回收煤礦礦井總回風中低溫熱量或冷量的高速礦井回風換熱器及其使用方法。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采取以下技術方案一種高速礦井回風換熱器，它包括一殼體，在所述殼體內設置有一噴霧裝置，在所述殼體上方出口位置設置有一排擋水板； 其特征在于所述噴霧裝置包括一給水干管，所述給水干管設置有若干給水主支管，每根所述給水主支管上均設置有若干副支管，在每一所述副支管上安裝有噴嘴；所述高速礦井回風換熱器設置在擴散塔頂部，所述擴散塔左側的下部設置一礦井主通風機，所述通風機的前部所述擴散塔底部設置一匯水池，所述匯水池通過管路連接一集水池的頂部，所述集水池的下部通過管路連接一熱泵機組，所述集水池與所述熱泵機組相連的回風換熱供水管路上設置一全自動過濾器，所述熱泵機組再通過回風換熱回水管路連接所述高速礦井回風換熱器，進而形成一水霧循環(huán)回路；同時所述熱泵機組通過兩條管路連接一組用戶設備，進而形成一用戶設備循環(huán)系統(tǒng)。所述水霧循環(huán)系統(tǒng)中的所述回風換熱供水管路出口和所述回風換熱回水管路的進口連接在所述熱泵機組中的冷凝器的換熱管兩端；所述用戶循環(huán)系統(tǒng)中的進口管的進口和回路管的出口連接所述熱泵機組中蒸發(fā)器的殼體兩端。所述水霧循環(huán)系統(tǒng)中的所述回風換熱供水管路出口和所述回風換熱回水管路的進口連接在所述熱泵機組中蒸發(fā)器的殼體兩端，所述用戶循環(huán)系統(tǒng)中的進口管的進口和回路管的出口連接所述熱泵機組中冷凝器的換熱管兩端。所述擋水板呈S形豎直安裝，采用鍍鋅薄鋼板或塑料板加工制成，或采用玻璃鋼、 不銹鋼、鋁合金、PVC或ABS材質。所述高速礦井回風換熱器內風流的流速度達6 7m/s。[0009]所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述噴霧裝置的噴淋形式為給水干管設置的四根，其設置為每層兩根，能實現(xiàn)上層給水干管的噴嘴朝下噴淋，下層給水干管的噴嘴朝上噴淋，進而形成上、下相對的噴射水霧；也能實現(xiàn)兩層噴嘴均逆氣流方向同時朝下逆噴；所述給水干管若設置為六根，每層設置兩根可以分三層，均能實現(xiàn)兩層噴嘴朝下、 一層噴嘴朝上的兩逆一順形式噴淋或兩層噴嘴朝上、一層噴嘴朝下的兩順一逆的形式噴淋；或者設置成兩排噴嘴對噴、逆噴，或者三排噴嘴兩順一逆或兩逆一順的形式進行噴淋； 所述噴嘴為梅花形布置，類型為PY-I型離心式噴嘴。所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述高速礦井回風換熱器采用模塊化設計；每個擴散塔頂部裝有若干個結構相同的高速礦井回風換熱器。本實用新型由于采取以上技術方案，其具有以下優(yōu)點1、本實用新型在高速礦井回風換熱器內設置有噴霧裝置，通過噴霧裝置噴灑水霧，水霧與礦井回風直接進行氣-水換熱，換熱效率高，不僅可以回收礦井回風顯熱熱量，還可以回收潛熱熱量。2、本實用新型采用高速礦井回風換熱器的熱交換單元無任何電氣裝置，在熱交換過程中不會引起瓦斯積聚，無需防爆，安全性高。3、本實用新型采用高速礦井回風換熱器在礦井反風時，反風風量可以正常通過，不影響礦井反風。4、本實用新型采用高速礦井回風換熱器通風阻力小于 50Pa，對礦井主通風機影響較小。5、本實用新型采用高速礦井回風換熱器噴淋水霧，水霧吸收礦井回風中的粉塵顆粒，可降低回風中的粉塵濃度，減少空氣污染，同時還可以起到很好的降噪作用，可降低主扇噪音為< 30dB。6、本實用新型采用高速礦井回風換熱器的模塊化設計、便于能量的調節(jié)和維修。它可廣泛用于煤礦中需要冷、熱能的地方。

圖1是本實用新型的立面結構示意圖圖2是本實用新型的內部結構示意圖圖3是本實用新型的噴嘴與支管連接示意圖圖4是礦井回風源熱泵系統(tǒng)工藝流程示意圖圖5是熱泵機組冬季供熱工況循環(huán)示意圖圖6是熱泵機組夏季制冷工況循環(huán)示意圖
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細的描述。如圖1所示，本實用新型的高速礦井回風換熱器10包括一由1.5mm 2mm厚鍍鋅鋼板加工制成的殼體11，在殼體11內設置有一噴霧裝置12 (如圖中虛線部分)，在殼體11 上方出口位置設置有一排呈S形豎直安裝的擋水板13。擋水板13可以采用鍍鋅薄鋼板或塑料板加工制成，也可是玻璃鋼、不銹鋼、鋁合金、PVC或ABS等材質。擋水板13的設計既不影響通風，又可以防止細小的水滴被氣流帶走，對循環(huán)水起到很好的回收作用。如圖2所示，本實用新型的噴霧裝置12包括一數(shù)量為四根或六根給水干管121， 其水干管121分層布置為每層均設置為兩根，每根給水干管121上均設置有若干給水主支管122，每根給水主支管122上均設置有若干副支管123，在每一副支管123上安裝有噴嘴 124，每一噴嘴IM上水孔的分布呈梅花型布置，噴嘴IM為PY-I型離心式噴嘴(如圖3所示)°如圖4所示，本實用新型的高速礦井回風換熱器10分別設置在各擴散塔1頂部， 在擴散塔1左側的下部設置一礦井主通風機2，在通風機2的前部擴散塔1底部設置一匯水池3，每一個匯水池3通過管路連接一集水池4的頂部，集水池4的下部通過管路連接一熱泵機組(熱泵循環(huán)系統(tǒng))5進行換熱，集水池4與熱泵機組5相連的回風換熱供水管路6 上設置一全自動過濾器7，熱泵機組5再通過回風換熱回水管路8連接高速礦井回風換熱器10，進而形成一組水霧循環(huán)回路。同時熱泵機組5通過兩條管路14、15連接一組用戶設備16，進而形成一用戶設備循環(huán)系統(tǒng)，用戶設備可以是空調系統(tǒng)、熱水加熱系統(tǒng)、煤礦井口防凍系統(tǒng)等。如圖5所示，上述實施例中的熱泵機組5為已有技術，其設置有一蒸發(fā)器51，蒸發(fā)器51內的換熱管一端連接一壓縮機52，另一端連接一膨脹閥53后，壓縮機52和膨脹閥53 的另一端連接在一冷凝器M的殼體兩端。本實用新型工作時分為兩種情況一種是在夏季利用高速礦井回風換熱器為用戶設備16制冷；另一種是在冬季利用高速礦井回風換熱器為用戶設備16供熱，下面分別進行描述。如圖6所示，當夏季利用高速礦井回風換熱器10為用戶設備16制冷時，包括以下步驟1)將水霧循環(huán)系統(tǒng)的回風換熱供水管路6出口和回風換熱回水管路8的進口分別連接熱泵機組5內的冷凝器M的換熱管兩端，將熱泵機組5內蒸發(fā)器51的殼體兩端分別連接用戶循環(huán)系統(tǒng)的兩條管路14、15。2)啟動設備后，高速礦井回風換熱器10內的噴霧裝置12中的水分別分配給水干管121，給水干管121分別流向給水主支管122，給水主支管122水流向給水副支管123進入噴嘴1 形成霧化水滴，霧化水滴與礦井主通風機2從井下抽出的礦井總回風在擴散塔 1中進行換熱，換熱后霧化水滴經匯水池3收集進入集水池4，集水池4中水經全自動過濾器7過濾后進入熱泵機組5內冷凝器M的換熱管進行換熱后，再通過回風換熱回水管路8 返回每一高速礦井回風換熱器10繼續(xù)換熱，完成水霧循環(huán)制冷過程。同時熱泵機組5自身的循環(huán)過程，會將與水霧循環(huán)中提取的冷量，通過連接在蒸發(fā)器53殼體上的管路14、15傳遞給用戶設備16，完成用戶設備循環(huán)系統(tǒng)的運行；3)高速礦井回風換熱器的水經過步驟2、不斷將冷媒通過熱泵機組5傳遞給用戶設備16。依次往復循環(huán)，便可以滿足用戶設備16用冷的需求。如圖5所示，當冬季利用高速礦井回風換熱器10為用戶設備16供熱時，包括以下步驟1)將水霧循環(huán)系統(tǒng)的回風換熱供水管路6出口和回風換熱回水管路8的進口分別連接熱泵機組5內的蒸發(fā)器51的殼體兩端，將熱泵機組5內冷凝器M的換熱管兩端分別連接用戶循環(huán)系統(tǒng)的兩條管路14、15。2)啟動設備后，高速礦井回風換熱器10內的噴霧裝置12中的水分別分配給水干管121，水干管121分別流向給水主支管122，水主支管122水流向給水副支管123進入噴嘴IM形成霧化水滴，霧化水滴與礦井主通風機2從井下抽出的礦井總回風在擴散塔1中進行換熱，換熱后霧化水滴經匯水池3收集進入集水池4，集水池4中水經全自動過濾器7過濾后進入熱泵機組5內蒸發(fā)器51殼體，與殼體內換熱管內的制冷劑換熱后，再通過回風換熱回水管路8返回高速礦井回風換熱器10繼續(xù)換熱，完成水霧循環(huán)供熱過程；同時熱泵機組5自身的循環(huán)過程，會將與水霧循環(huán)中提取的熱量，通過連接在冷凝器M的換熱管兩端的管路14和15傳遞給用戶設備16，完成用戶設備循環(huán)系統(tǒng)的運行；3)高速礦井回風換熱器10的水經過步驟幻不斷將熱量通過熱泵機組5傳遞給用戶設備16 ；依次往復循環(huán)，便可以滿足用戶設備16用熱的需求。上述實施例中，本實用新型的給水干管121設置的四根，每層為兩根，可實現(xiàn)上層給水干管121的噴嘴IM朝下噴淋，下層給水干管121的噴嘴IM朝上噴淋，進而形成上、 下相對的噴射水霧；也可實現(xiàn)兩層噴嘴1 均逆氣流方向同時朝下逆噴；若設置有六根給水干管121，每層設置兩根可以分三層，均可實現(xiàn)兩層噴嘴IM朝下、一層噴嘴IM朝上的兩逆一順形式噴淋或兩層噴嘴1 朝上、一層噴嘴1 朝下的兩順一逆的形式噴淋。上述實施例中，噴嘴124的形狀為梅花形分布，噴嘴124為PY-I型離心式噴嘴，也可為其他形式的噴嘴。上述實施例中，高速礦井回風換熱器10采用模塊化設計，便于能量調節(jié)和維修。上述實施例中，高速礦井回風換熱器內風流過流速度可達6 7m/s，具有很高的熱濕交換效率，且在滿足熱濕交換效率的同時減少了占地面積。上述實施例中，本實用新型在熱交換的過程中，水霧吸收礦井回風中的粉塵顆粒， 可降低回風中的粉塵濃度，同時還可以起到很好的降噪作用。上述實施例中，礦井主通風機2排出的礦井總回風進入擴散塔1，在風流上升過程中與高速礦井回風換熱器10內的噴霧裝置12噴出的水霧相遇換熱。在冬季回風溫度高，溫度較低的水吸收礦井總回風的濕熱和潛熱后溫度升高，變成很好的熱泵機組5的熱源。在夏季回風溫度較低，礦井總回風在擴散塔1中與溫度較高的水進行熱、濕交換，吸收熱量后排向大氣，水溫度下降，又變成很好的熱泵機組5的冷源。上述實施例中，本實用新型所使用的熱泵機組5可以是各種已有技術產品。比如礦用防垢渦旋熱泵機組。一主通風機2和一全自動過濾器7都可以采用購買的現(xiàn)成產品。上述實施例中，不同季節(jié)水霧循環(huán)系統(tǒng)和用戶設備循環(huán)系統(tǒng)與熱泵機組5的不同連接方式可以用熱泵系統(tǒng)設置的換向閥實現(xiàn)，此為常規(guī)方式，在此不再贅述。上述各實施例僅用于說明本實用新型，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實用新型技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本實用新型的保護范圍之外。
權利要求1.一種高速礦井回風換熱器，它包括一殼體，在所述殼體內設置有一噴霧裝置，在所述殼體上方出口位置設置有一排擋水板；其特征在于所述噴霧裝置包括一給水干管，所述給水干管設置有若干給水主支管，每根所述給水主支管上均設置有若干副支管，在每一所述副支管上安裝有噴嘴；所述高速礦井回風換熱器設置在擴散塔頂部，所述擴散塔左側的下部設置一礦井主通風機，所述通風機的前部所述擴散塔底部設置一匯水池，所述匯水池通過管路連接一集水池的頂部，所述集水池的下部通過管路連接一熱泵機組，所述集水池與所述熱泵機組相連的回風換熱供水管路上設置一全自動過濾器，所述熱泵機組再通過回風換熱回水管路連接所述高速礦井回風換熱器，進而形成一水霧循環(huán)回路；同時所述熱泵機組通過兩條管路連接一組用戶設備，進而形成一用戶設備循環(huán)系統(tǒng)。
2.如權利要求1所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述水霧循環(huán)系統(tǒng)中的所述回風換熱供水管路出口和所述回風換熱回水管路的進口連接在所述熱泵機組中的冷凝器的換熱管兩端；所述用戶循環(huán)系統(tǒng)中的進口管的進口和回路管的出口連接所述熱泵機組中蒸發(fā)器的殼體兩端。
3.如權利要求1所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述水霧循環(huán)系統(tǒng)中的所述回風換熱供水管路出口和所述回風換熱回水管路的進口連接在所述熱泵機組中蒸發(fā)器的殼體兩端，所述用戶循環(huán)系統(tǒng)中的進口管的進口和回路管的出口連接所述熱泵機組中冷凝器的換熱管兩端。
4.如權利要求1所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述擋水板呈S形豎直安裝，采用鍍鋅薄鋼板或塑料板加工制成，或采用玻璃鋼、不銹鋼、鋁合金、PVC或ABS材質。
5.如權利要求1所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述高速礦井回風換熱器內風流的流速度達6 7m/s。
6.如權利要求1或2或3或4或5所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述噴霧裝置的噴淋形式為給水干管設置的四根，其設置為每層兩根，能實現(xiàn)上層給水干管的噴嘴朝下噴淋，下層給水干管的噴嘴朝上噴淋，進而形成上、下相對的噴射水霧；也能實現(xiàn)兩層噴嘴均逆氣流方向同時朝下逆噴；所述給水干管若設置為六根，每層設置兩根可以分三層，均能實現(xiàn)兩層噴嘴朝下、一層噴嘴朝上的兩逆一順形式噴淋或兩層噴嘴朝上、一層噴嘴朝下的兩順一逆的形式噴淋；或者設置成兩排噴嘴對噴、逆噴，或者三排噴嘴兩順一逆或兩逆一順的形式進行噴淋；所述噴嘴為梅花形布置，類型為PY-I型離心式噴嘴。
7.如權利要求1或2或3或4或5所述的一種高速礦井回風換熱器，其特征在于所述高速礦井回風換熱器采用模塊化設計；每個擴散塔頂部裝有若干個結構相同的高速礦井回風換熱器。
專利摘要本實用新型涉及一種高速礦井回風換熱器，它包括一殼體，在殼體內設置有一噴霧裝置，在殼體上方出口位置設置有一排擋水板；其特征在于噴霧裝置包括一給水干管、若干給水主支管、若干副支管，在每一副支管上安裝有噴嘴；高速礦井回風換熱器設置在擴散塔頂部，在擴散塔左側的下部安裝一礦井主通風機，在通風機的前部擴散塔底部設置一匯水池，匯水池水通過管路收集到集水池再通過過濾后流到熱泵機組，熱泵機組通過回風換熱回水管路連接回到高速礦井回風換熱器，進而形成一水霧循環(huán)回路；同時熱泵機組通過兩條管路連接一組用戶設備，進而形成一用戶設備循環(huán)系統(tǒng)。本實用新型可以廣泛用于各煤礦業(yè)的熱能利用中。
文檔編號F28F25/06GK202250139SQ20112037922
公開日2012年5月30日 申請日期2011年9月27日 優(yōu)先權日2011年9月27日
發(fā)明者夏婷婷, 牛永勝, 王建學, 榮金利, 裴偉 申請人:北京礦大節(jié)能科技有限公司