本發(fā)明屬于煤礦節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用礦井乏風(fēng)余熱進行井筒保溫的系統(tǒng)及控制方法。

背景技術(shù)：

煤礦井筒保溫，是礦井冬季安全生產(chǎn)必不可缺少的環(huán)節(jié)，尤其淮河以北的北方地區(qū)。

目前，井筒保溫一般都采用燃煤鍋爐提供熱源。但受國家環(huán)保政策影響，煤礦井筒保溫配置的小型燃煤鍋爐面臨關(guān)停。因此，燃煤鍋爐關(guān)停后，冬季如何實現(xiàn)井筒安全生產(chǎn)，成為北方地區(qū)煤礦亟待解決的技術(shù)問題。

一般而言，如果礦區(qū)用于豐富的礦井水資源，或是瓦斯余熱資源，都可以很容易解決井筒保溫問題，甚至能夠供給整個工礦區(qū)采暖、洗浴用熱。但是，對于低瓦斯、少水甚至無礦井水的煤礦，井筒保溫取熱存在一定困難。

低瓦斯、少礦井水的煤礦，礦井乏風(fēng)是唯一的余熱資源。關(guān)于提取乏風(fēng)余熱用于井筒保溫，國內(nèi)某些機構(gòu)做了研發(fā)和研究。例如，名稱為《礦井乏風(fēng)熱能利用裝置》的專利(專利申請?zhí)?008200173439)采用噴淋換熱方式，將乏風(fēng)余熱回收到噴淋循環(huán)水，然后噴淋循環(huán)水供給水源熱泵系統(tǒng)使用，制取供熱熱水供給井筒保溫或工廣區(qū)采暖、洗?。幻Q為《礦井乏風(fēng)余熱利用裝置》的專利(專利申請?zhí)?011203916168)，將空氣源熱泵蒸發(fā)器置于乏風(fēng)環(huán)境中，通過制冷工質(zhì)蒸發(fā)回收乏風(fēng)余熱，然后熱泵機組產(chǎn)出熱水供給井筒保溫或工廣區(qū)采暖、洗浴；或是上述兩者的延深、組合，如名稱為《礦井乏風(fēng)余熱混合式取熱熱泵系統(tǒng)》的專利(專利申請?zhí)?013107037587)等。名稱為《一種利用回風(fēng)熱能實現(xiàn)井筒防凍的裝置》的專利(專利申請?zhí)?01320398077x)，是利用水作為中間介質(zhì)，通過換熱器(未說明換熱器型式、結(jié)構(gòu))獲取乏風(fēng)熱量，然后在通過換熱器將水獲得的余熱加熱井筒送風(fēng)；名稱為《一種大溫差井口加熱器及其運行方式》的專利(專利申請?zhí)?01310600764x)提到采用吸熱器、預(yù)熱器(未說明換熱器機構(gòu)、型式)回收乏風(fēng)余熱用于預(yù)熱井筒送風(fēng)。

綜上，礦井乏風(fēng)余熱回收，存在兩種方式，一種是熱泵取熱，制取熱水用于井筒保溫或工礦區(qū)采暖、洗浴，另一種是通過某種換熱工質(zhì)獲取熱量，然后再通過換熱器，將工質(zhì)獲得的熱量用于井筒送風(fēng)加熱。

對于熱泵取熱方式，無論噴淋換熱還是直蒸換熱，都存在造價高、系統(tǒng)復(fù)雜、能耗高等不足。尤其是噴淋換熱，一旦乏風(fēng)溫度較低，便造成取熱困難，而且很難獲取乏風(fēng)10℃以下溫度段的余熱資源。

對于換熱工質(zhì)取熱方式，由于任何換熱型式必須有合理的、足夠的換熱溫差，否則系統(tǒng)將無法完成熱量的有效輸送，如氣—液換熱方式合理的經(jīng)濟換熱端差(換熱器熱流體入口溫度與冷流體出口溫度差值)應(yīng)在15～40℃，氣—蒸發(fā)(或冷凝)相變換熱方式合理的經(jīng)濟換熱端差應(yīng)在10～20℃。對于15～25℃的礦井乏風(fēng)和-20～2℃井筒進風(fēng)(室外新風(fēng))，無論采用氣—水換熱方式，例如名稱為《一種利用回風(fēng)熱能實現(xiàn)井筒防凍的裝置》的專利(專利申請?zhí)?01320398077x)，還是采用氣—蒸發(fā)(冷凝)相變換熱方式，例如名稱為《一種大溫差井口加熱器及其運行方式》的專利(專利申請?zhí)?01310600764x)，換熱端差，明顯不能滿足兩次換熱，這也就是說實際應(yīng)用存在較大困難。

另外，對于氣—液換熱方式或氣—蒸發(fā)(或冷凝)相變換熱方式，礦井乏風(fēng)在取熱過程中必會凝結(jié)出大量凝水，一旦遇到低于0℃，將會在換熱器上結(jié)冰(霜)，輕則影響換熱效果，重則破壞換熱器造成安全事故。如何解決這些問題在當(dāng)前乏風(fēng)余熱回收研究中并未提及。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了彌補現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明針對乏風(fēng)井、主副井距離較近的煤礦，提供了一種利用礦井乏風(fēng)余熱進行井筒保溫的系統(tǒng)及控制方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案。

一種利用礦井乏風(fēng)余熱進行井筒保溫的系統(tǒng)，包括乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道、a側(cè)風(fēng)道閥門、b側(cè)風(fēng)道閥門、a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)、b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)、高溫段熱管換熱器、乏風(fēng)連通風(fēng)道、a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥、b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥、a側(cè)低溫段熱管換熱器、b側(cè)低溫段熱管換熱器、乏風(fēng)引風(fēng)機、乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道、新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道、新風(fēng)鼓風(fēng)機、新風(fēng)過濾器、a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥、b側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥、新風(fēng)連通風(fēng)道、新風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道。

乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道分別連接a側(cè)風(fēng)道閥門和b側(cè)風(fēng)道閥門，a側(cè)風(fēng)道閥門連接a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)，b側(cè)風(fēng)道閥門連接b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)，a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)和b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)均連接高溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口，高溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口連接乏風(fēng)連通風(fēng)道，乏風(fēng)連通風(fēng)道分別連接a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥、b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥，a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥連接a側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口，b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥連接b側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口,a側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口均連接乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道,乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道上設(shè)有乏風(fēng)引風(fēng)機。

新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道上依次設(shè)有新風(fēng)過濾器、新風(fēng)鼓風(fēng)機，新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道分別通過a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥、b側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥連接a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口，a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口均通過新風(fēng)連通風(fēng)道連接高溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口，高溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口連接新風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道。

高溫段熱管加熱器，包括高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和高溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道分別連接高溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口和高溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口，高溫段熱管加熱器新風(fēng)通道連接高溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和高溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口；高溫段熱管加熱器內(nèi)設(shè)有至少一組熱管管束及排水流道的組合，熱管管束包括叉排布置的四排熱管，熱管包括芯管和肋片，熱管穿過高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和高溫段熱管加熱器新風(fēng)通道。

進一步的，高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)的熱管采用環(huán)形肋片。

a側(cè)低溫段熱管加熱器，包括a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和a側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道分別連接a側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口和a側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口，a側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道連接a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口；a側(cè)低溫段熱管加熱器內(nèi)設(shè)有至少一組熱管管束及排水流道的組合，熱管管束包括叉排布置的四排熱管，熱管包括芯管和肋片，熱管穿過a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和a側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道。

b側(cè)低溫段熱管加熱器，包括b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和b側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道分別連接b側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口，b側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道連接b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口；b側(cè)低溫段熱管加熱器內(nèi)設(shè)有至少一組熱管管束及排水流道的組合，熱管管束包括叉排布置的四排熱管，熱管包括芯管和肋片，熱管穿過b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和b側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道。

進一步的，a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)和b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道的熱管采用螺旋形肋片，并且螺旋形肋片根部纏有電加熱絲。

每組熱管管束和排水流道的組合間距在1000mm以上，方便人工進入清洗管束。

高溫段熱管換熱器新風(fēng)出口處設(shè)有高溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器。

高溫段熱管換熱器新風(fēng)進口處設(shè)有高溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器。

高溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口處設(shè)有高溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器。

高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口處設(shè)有高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器。

a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器。

a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器。

a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器。

a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器。

b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器。

b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器。

b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器。

b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器。

本發(fā)明還提供了一種利用礦井乏風(fēng)余熱進行井筒保溫的系統(tǒng)的控制方法，具體是融冰方法，包括如下步驟。

根據(jù)乏風(fēng)取熱工程實際情況，確定低溫段熱管換熱器的設(shè)計選型工況，并以此對低溫段熱管換熱器選型。設(shè)計選型工況包括：新風(fēng)進口設(shè)計取值溫度新風(fēng)出口設(shè)計取值溫度乏風(fēng)進口設(shè)計取值溫度乏風(fēng)出口設(shè)計取值溫度

根據(jù)下式計算低溫段熱管換熱器的標(biāo)準(zhǔn)θ0：

并設(shè)定比較值θ1、θ2，取θ1＝0.75～0.8θ0，θ2＝0.9θ0。

a側(cè)低溫段熱管換熱器運行時，檢測a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口溫度t24-1、新風(fēng)出口溫度t24-2，a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度t25-1、乏風(fēng)出口溫度t25-2；檢測新風(fēng)鼓風(fēng)機的運行頻率η。按下式計算a側(cè)控制參數(shù)θa：

同理，b側(cè)低溫段熱管換熱器，檢測b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口溫度t24-1'、新風(fēng)出口溫度t24-2'，b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度t25-1'、乏風(fēng)出口溫度t25-2'，獲取b側(cè)控制參數(shù)θb：

計算b側(cè)控制參數(shù)θb：

當(dāng)θa≤θ1，且t25-2＜0℃時啟動a側(cè)融冰措施；當(dāng)θb≤θ1，且t25-2'＜0℃時啟動b側(cè)融冰措施。

a側(cè)、b側(cè)只單側(cè)啟動融冰。

檢測到a側(cè)控制參數(shù)θa≤θ1，且t25-2＜0℃，則打開處于備用狀態(tài)的b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門、新風(fēng)側(cè)融冰切換閥門，啟動b側(cè)低溫?zé)峁軗Q熱器，然后關(guān)閉a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換閥門、乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門。

a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門完全關(guān)閉后，再檢測b側(cè)的控制參數(shù)θb，如果θb＞θ2，則只開啟a側(cè)的乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門，如果θb≤θ2，在開啟a側(cè)的乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門的同時，再啟動a側(cè)低溫?zé)峁軗Q熱器的電加熱絲，實施電加熱進行加快融冰。

融冰過程中，當(dāng)t25-2≥t25-1，時，說明融冰過程結(jié)束，關(guān)閉對應(yīng)的電加熱器，關(guān)閉乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門、新風(fēng)側(cè)融冰切換閥門，a側(cè)低溫?zé)峁軗Q熱器處于備用狀態(tài)，待b側(cè)θb≤θ1，且t25-2'＜0℃，再投入使用。

本發(fā)明還提供了一種利用礦井乏風(fēng)余熱進行井筒保溫的系統(tǒng)的控制方法，具體是極端天氣保護控制方法，包括如下步驟。

高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度t23-2低于3℃，視為極端天氣，做好高溫段熱管換熱器防冰保護。當(dāng)0℃＜t23-2＜3℃時，啟動處于備用狀態(tài)的低溫段熱管換熱器；當(dāng)t23-2＜0℃時，啟動低溫段熱管換熱器電加熱補充加熱；電加熱啟動后仍t23-2＜0℃且維持較長時間時，降低新風(fēng)鼓風(fēng)機運行頻率，減少新風(fēng)通風(fēng)量，同時報警(提示井筒凍害防護)，待t23-2≥3℃后，再恢復(fù)新風(fēng)鼓風(fēng)機運行頻率，并回復(fù)正常運行模式。

本發(fā)明的有益效果是，該系統(tǒng)利用乏風(fēng)余熱，實現(xiàn)乏風(fēng)余熱直接用于井筒保溫，利用熱管換熱器，并通過高溫、低溫分段方式，利用乏風(fēng)余熱加熱新風(fēng)(井筒送風(fēng))，利用新風(fēng)、乏風(fēng)溫度檢測，判斷低溫段熱管換熱器的結(jié)冰情況，并通過無換熱通風(fēng)和電加熱方式進行融冰。本發(fā)明采用熱管換熱器進行氣-氣換熱，通過在熱管芯管上加裝肋片的措施，15～20℃換熱端差就可以獲得較好的換熱效果。熱管具有很好的單向傳熱功能，所以在處理乏風(fēng)側(cè)低溫結(jié)冰問題也較為方便。

當(dāng)然，實施本發(fā)明的任一產(chǎn)品并不一定需要同時達到以上所述的所有優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明結(jié)構(gòu)中溫度傳感器位置結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明高溫段熱管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明a側(cè)低溫段熱管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明b側(cè)低溫段熱管換熱器結(jié)構(gòu)示意圖。

圖6是熱管管束排布示意圖。

圖7是高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)的熱管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖8是低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)的熱管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1、乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道，4、高溫段熱管換熱器，5、乏風(fēng)連通風(fēng)道，8、乏風(fēng)引風(fēng)機，9、乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道，10、新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道，11、新風(fēng)過濾器，12、新風(fēng)鼓風(fēng)機，14、新風(fēng)連通風(fēng)道，15、新風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道，17、排水流道，18、熱管，19、芯管，20、電加熱絲。

其中，2-a為a側(cè)風(fēng)道閥門，2-b為b側(cè)風(fēng)道閥門，3-a為a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)、3-b為b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)，6-1為a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥，6-2為b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥，7-1為a側(cè)低溫段熱管換熱器，7-2為b側(cè)低溫段熱管換熱器，13-1為a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥，13-2為b側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥，16-1為高溫段熱管換熱器的熱管管束，16-2為低溫段熱管換熱器的熱管管束，21-1為環(huán)形肋片，21-2為螺旋形肋片，22-1為高溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器，22-2為高溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器；23-1為高溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器，23-2為高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器；24-1為a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器，24-2為a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器；25-1為a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器，25-2為a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器；24-1’為b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器，24-2’為b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器；25-1’為b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器，25-2’為b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器。

具體實施方式

如圖1-圖8所示，一種利用礦井乏風(fēng)余熱進行井筒保溫的系統(tǒng)，包括乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道1、a側(cè)風(fēng)道閥門2-a、b側(cè)風(fēng)道閥門2-b、a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)3-a、b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)3-b、高溫段熱管換熱器4、乏風(fēng)連通風(fēng)道5、a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥6-1、b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥6-2、a側(cè)低溫段熱管換熱器7-1、b側(cè)低溫段熱管換熱器7-2、乏風(fēng)引風(fēng)機8、乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道9、新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道10、新風(fēng)鼓風(fēng)機12、新風(fēng)過濾器11、a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥13-1、b側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥13-2、新風(fēng)連通風(fēng)道14、新風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道15。

乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道1分別連接a側(cè)風(fēng)道閥門2-a和b側(cè)風(fēng)道閥門2-b，a側(cè)風(fēng)道閥門2-a連接a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)3-a，b側(cè)風(fēng)道閥門2-b連接b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)3-b，a側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)3-a和b側(cè)乏風(fēng)過濾系統(tǒng)3-b均連接高溫段熱管換熱器4的乏風(fēng)進口，高溫段熱管換熱器4的乏風(fēng)出口連接乏風(fēng)連通風(fēng)道5，乏風(fēng)連通風(fēng)道5分別連接a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥6-1、b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥6-2，a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥6-1連接a側(cè)低溫段熱管換熱器7-1的乏風(fēng)進口，b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥6-2連接b側(cè)低溫段熱管換熱器7-2的乏風(fēng)進口,a側(cè)低溫段熱管換熱器7-1的乏風(fēng)出口和b側(cè)低溫段熱管換熱器7-2的乏風(fēng)出口均連接乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道9，乏風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道9上設(shè)有乏風(fēng)引風(fēng)機8。

新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道10上依次設(shè)有新風(fēng)過濾器11、新風(fēng)鼓風(fēng)機12，新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道10分別通過a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥13-a、b側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換風(fēng)閥13-b連接a側(cè)低溫段熱管換熱器7-1的新風(fēng)進口和b側(cè)低溫段熱管換熱器7-2的新風(fēng)進口，a側(cè)低溫段熱管換熱器7-1的新風(fēng)出口和b側(cè)低溫段熱管換熱器7-2的新風(fēng)出口均通過新風(fēng)連通風(fēng)道14連接高溫段熱管換熱器4的新風(fēng)進口，高溫段熱管換熱器4的新風(fēng)出口連接新風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道15。

高溫段熱管加熱器4，包括高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和高溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道分別連接高溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口和高溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口，高溫段熱管加熱器新風(fēng)通道連接高溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和高溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口；高溫段熱管加熱器4內(nèi)設(shè)有至少一組熱管管束16-1及排水流道17的組合，熱管管束16-1包括叉排布置的四排熱管18，熱管18包括芯管19和肋片，熱管18穿過高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和高溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，高溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)的熱管采用環(huán)形肋片21-1。

a側(cè)低溫段熱管加熱器7-1，包括a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和a側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道分別連接a側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口和a側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口，a側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道連接a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口；a側(cè)低溫段熱管加熱器內(nèi)設(shè)有至少一組熱管管束16-2及排水流道17的組合，熱管管束16-2包括叉排布置的四排熱管18，熱管18包括芯管19和肋片，熱管18穿過a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和a側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，a側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)的熱管采用螺旋形肋片21-2，并且螺旋形肋片根部纏有電加熱絲20。

b側(cè)低溫段熱管加熱器7-2與a側(cè)低溫段熱管加熱器7-1的結(jié)構(gòu)相同，b側(cè)低溫段熱管加熱器7-2，包括b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和b側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道分別連接b側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)進口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的乏風(fēng)出口，b側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道連接b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口和b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)出口；b側(cè)低溫段熱管加熱器內(nèi)設(shè)有至少一組熱管管束16-2及排水流道17的組合，熱管管束16-2包括叉排布置的四排熱管18，熱管18包括芯管19和肋片，熱管18穿過b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道和b側(cè)低溫段熱管加熱器新風(fēng)通道，b側(cè)低溫段熱管加熱器乏風(fēng)通道內(nèi)的熱管采用螺旋形肋片21-2，并且螺旋形肋片根部纏有電加熱絲20。

高溫段熱管換熱器新風(fēng)出口處設(shè)有高溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器22-1。

高溫段熱管換熱器新風(fēng)進口處設(shè)有高溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器22-2。

高溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口處設(shè)有高溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器23-1。

高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口處設(shè)有高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器23-2。

a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器24-1。

a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器24-2。

a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器25-1。

a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口處設(shè)有a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器25-2。

b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)進口溫度傳感器24-1’。

b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器新風(fēng)出口溫度傳感器24-2’。

b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度傳感器25-1’。

b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口處設(shè)有b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器25-2’。

高溫段熱管換熱器4和低溫段熱管換熱器垂直布置，上段流通新風(fēng)，下段流通乏風(fēng)，其中，下端為a側(cè)，上端為b側(cè)。

下面結(jié)合附圖，闡述本發(fā)明最佳實施例。

啟動乏風(fēng)引風(fēng)機8及新風(fēng)鼓風(fēng)機12，乏風(fēng)、新風(fēng)在系統(tǒng)內(nèi)流通。

其中，乏風(fēng)流程：由乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道1經(jīng)風(fēng)道風(fēng)閥，進入乏風(fēng)過濾系統(tǒng)，實現(xiàn)清潔。然后，清潔的乏風(fēng)進入高溫段熱管換熱器4下段，通過熱管換熱器，將熱量傳遞給高溫段熱管換熱器4上段的新風(fēng)。乏風(fēng)離開高溫段熱管換熱器4后，進入乏風(fēng)連通風(fēng)道5，經(jīng)乏風(fēng)融冰切換風(fēng)閥進入低溫段熱管換熱器下段，在低溫段熱管換熱器內(nèi)，通過熱管換熱器將熱量傳遞給上段的新風(fēng)。離開低溫段熱管換熱器后，乏風(fēng)由乏風(fēng)引風(fēng)機8排出系統(tǒng)。

新風(fēng)流程：新風(fēng)通過新風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道10、新風(fēng)過濾器11，經(jīng)新風(fēng)風(fēng)機12、新風(fēng)側(cè)融冰切換閥進入低溫段熱管換熱器上段。然后，新風(fēng)接收來自熱管換熱器傳遞來的熱量溫度升高，然后進入新風(fēng)連通風(fēng)道14，再次進入高溫段熱管換熱器4的上段，繼續(xù)被加熱。離開高溫段熱管換熱器4后，新風(fēng)經(jīng)新風(fēng)排風(fēng)風(fēng)道15引至井筒。

由于乏風(fēng)含塵含水，為防止熱管換熱器臟堵影響換熱效率，在乏風(fēng)引風(fēng)風(fēng)道1上配置了兩套乏風(fēng)過濾系統(tǒng)，一用一備，通過風(fēng)道閥門進行切換。

當(dāng)乏風(fēng)溫度＜5℃時必須考慮結(jié)冰問題。所以本發(fā)明將乏風(fēng)取熱分成兩端：高溫段和低溫段，其中高溫段提取乏風(fēng)≥5℃熱能，低溫段提取乏風(fēng)＜5℃熱能。為了保證井筒保溫聯(lián)系穩(wěn)定，存在結(jié)冰問題的低溫段也一用一備方式配置，方便融冰操作。

系統(tǒng)工作過程控制方法如下：

啟動乏風(fēng)引風(fēng)機8及新風(fēng)鼓風(fēng)機12，使乏風(fēng)、新風(fēng)在系統(tǒng)內(nèi)流通。

井筒送風(fēng)溫度控制：由于乏風(fēng)溫度非常穩(wěn)定，新風(fēng)溫度隨天氣變化波動，在確保井筒送風(fēng)溫度的穩(wěn)定前提下，為了盡可能節(jié)省能耗，新風(fēng)鼓風(fēng)機12采用變頻方式，通過調(diào)節(jié)送入井筒熱新風(fēng)流量，將井筒進風(fēng)及井筒房穩(wěn)定在要求溫度。

融冰檢測過程：

下面列舉一個示例，進一步說明本發(fā)明的融冰方法。

低溫段熱管換熱器的設(shè)計選型工況：新風(fēng)進口設(shè)計取值溫度－20℃、新風(fēng)出口設(shè)計取值溫度－5℃，乏風(fēng)進口設(shè)計取值溫度5℃、乏風(fēng)出口設(shè)計取值溫度－6℃。

根據(jù)下式計算低溫段熱管換熱器的標(biāo)準(zhǔn)θ0：

設(shè)定比較值θ1、θ2，取θ1＝0.8θ0＝0.8×1.2618＝1.0094，θ2＝0.9θ0＝0.9×1.2618＝1.1356。

a側(cè)、b側(cè)只單側(cè)啟動融冰；假定當(dāng)前，a側(cè)運行，b側(cè)處于備用狀態(tài)。檢測a側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口溫度－13℃、新風(fēng)出口溫度－4℃，a側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度4℃、乏風(fēng)出口溫度－2.4℃；檢測新風(fēng)鼓風(fēng)機的運行頻率45hz。a側(cè)控制參數(shù)θa：

a側(cè)控制參數(shù)θa＝0.9347≤θ1＝1.0094，且t25-2＝﹣2.4℃≤0℃，所以a側(cè)需要啟動融冰。此時打開b側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門、新風(fēng)側(cè)融冰切換閥門，啟動b側(cè)低溫段熱管換熱器，然后關(guān)閉a側(cè)新風(fēng)側(cè)融冰切換閥門、乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門。b側(cè)低溫段熱管換熱器完全啟動且運行穩(wěn)定后，檢測到b側(cè)低溫段熱管換熱器的新風(fēng)進口溫度－13℃、新風(fēng)出口溫度－3.5℃，b側(cè)低溫段熱管換熱器乏風(fēng)進口溫度4℃、乏風(fēng)出口溫度－2.8℃，新風(fēng)鼓風(fēng)機的運行頻率仍為45hz。由此可得b側(cè)控制參數(shù)θb：

b側(cè)控制參數(shù)θb＝1.0382≤θ2＝1.1356，所以a側(cè)融冰時需要加快融冰：打開a側(cè)低溫?zé)峁軗Q熱器乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門，同時啟動a側(cè)電加熱，開始融冰。

融冰過程中檢測到a側(cè)的乏風(fēng)出口溫度4.1℃，乏風(fēng)進口溫度4℃，滿足t25-2≥t25-1，說明a側(cè)融冰結(jié)束。此時關(guān)閉a側(cè)乏風(fēng)側(cè)融冰切換閥門及電加熱，a側(cè)低溫?zé)峁軗Q熱器處于備用狀態(tài)，待b側(cè)需要融冰時再投入使用。

極端天氣保護控制：高溫段熱管換熱器4乏風(fēng)出口溫度t23-2(對應(yīng)高溫段熱管換熱器乏風(fēng)出口溫度傳感器23-2)低于3℃，視為極端天氣，應(yīng)做好高溫段熱管換熱器4防冰保護。當(dāng)0℃＜t23-2＜3℃時，投用處于備用狀態(tài)的低溫段熱管換熱器；當(dāng)t23-2＜0℃時，啟動低溫段熱管換熱器電加熱補充加熱；電加熱啟動后仍t23-2＜0℃且維持較長時間時，適當(dāng)降低新風(fēng)鼓風(fēng)機運行頻率，減少新風(fēng)通風(fēng)量，同時報警(提示井筒凍害防護)，待t23-2≥3℃后，再恢復(fù)新風(fēng)鼓風(fēng)機運行頻率。

本發(fā)明不局限于上述實施方式，任何人應(yīng)得知在本發(fā)明的啟示下作出的與本發(fā)明具有相同或相近的技術(shù)方案，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。

本發(fā)明未詳細描述的技術(shù)、形狀、構(gòu)造部分均為公知技術(shù)。