[发明专利]一种利用矿井低品位热能的分布式降温空气源热泵系统

说明书

本发明公开了一种利用矿井低品位热能的分布式降温空气源热泵系统，包括扩散塔、热泵机组、空气净化器以及两组无叶片局扇；扩散塔设置在矿井回风源出口处，第一组无叶片局扇设置在扩散塔的顶部，其出风口与热泵机组的热空气进风端连接，热泵机组的冷空气出风端与空气净化器连接，空气净化器与第二组无叶片局扇连接，该第二组无叶片局扇与布置在矿井各个阶段巷道内的管道连接。本发明利用气‑液之间进行相变换热，空气中的水雾和矿井回风直接换热，结合空气压缩机可以实现矿井回风的低品位热量和其他潜热热量的回收，换热效率高，能够高效的为矿井降温除湿提供冷量，并且大大降低了矿井排风对矿区环境造成的粉尘污染。

技术领域

本发明涉及一种矿井低品位热能利用的空气源热泵系统，特别是一种利用矿井低品位热能的分布式降温空气源热泵系统。

背景技术

随着矿井采深的日益增加和采掘机械化程度的不断提高，矿井高温热害已经成为制约矿山安全开采的重大问题之一。它不仅影响井下工作人员的工作效率和设备正常使用，而且还会严重影响员工的身体健康及生命安全。目前，矿井降温的措施主要有非人工制冷降温和人工制冷降温两种。其中，非人工制冷降温这种方式现在已经难以满足矿井降温的需求；而人工制冷降温则需要消耗较高能耗以提供制冷负荷，经济效益低，不符合节能减排的要求。此外，矿井降温排热还需要借助矿井回风、矿井排水或者在地面设置冷却塔等手段实现，一些热负荷没有经过利用就直接排放到环境中，造成了一部分热能的浪费，效率不高。

矿井排风一年四季源源不断，风量大，温度相对稳定，蕴藏着大量的低品位热能，是热泵系统理想的低品位热源(40°～50°的热风)。矿井地下低品位热源可以作为热泵系统的冷却源，向其排放热量，制取冷却水，为矿井的降温除湿提供冷量。但是如果采用传统的间壁式换热器回收矿井排风中的热能，由于矿井排风中含有大量的粉尘及硫等腐蚀性成分，换热器很容易挂灰、堵塞，甚至腐蚀，很难长期稳定地工作，而淋水式矿井排风热能回收换热器虽然可以很好的解决这个问题，但是其面临资源的浪费以及空气净化不彻底的问题。

发明内容

本发明解决的技术问题是：针对现有的矿井低品位热源在矿井空气降温上的技术空白，提供一种利用矿井低品位热能的分布式降温空气源热泵系统，能够充分高效回收矿井低品位空气源热实现矿井内的温度调节，并且能较高效率实现空气净化功能。

本发明采用如下技术方案实现：

一种利用矿井低品位热能的分布式降温空气源热泵系统，包括扩散塔、第一风机、热泵机组、空气净化器以及第二风机；所述扩散塔设置在矿井回风源出口处，所述第一风机设置在扩散塔的顶部，所述第一风机的出风口与热泵机组的热空气进风端连接，所述热泵机组的冷空气出风端与空气净化器连接，所述空气净化器与第二风机连接，所述第二风机与布置在矿井各个阶段巷道内的管道连接。

进一步的，所述热泵机组包括空气压缩机、冷凝器以及蒸发器，所述空气压缩机与第一风机对接，所述冷凝器和蒸发器依次串联连接在空气压缩机的出风端，所述蒸发器与空气净化器连接。

进一步的，所述冷凝器和蒸发器之间设有节流阀和流体截止阀。

进一步的，所述蒸发器和空气净化器之间设有热平衡式膨胀阀。

进一步的，所述第二风机通过循环管与空气压缩机的进风端连接，所述循环管上设有双向阀门。

进一步的，所述空气净化器内部充填活性炭作为空气净化工质。

在本发明的一种利用矿井低品位热能的分布式降温空气源热泵系统，所述第一风机和第二风机均采用带喷淋单元的无叶片局扇。

进一步的，矿井各个阶段巷道内的管道上均匀布置若干出风孔。

在本发明中，所述第一风机、热泵机组、空气净化器以及第二风机集成嵌装在回风井的井壁上。