[发明专利]一种用于煤矿井口防冻的乏风取热系统及方法

说明书

本发明提出一种用于煤矿井口防冻的乏风取热系统及方法，包括吸热回路和放热回路，吸热回路和放热回路通过水源热泵机组连接，吸热回路包括高压水泵、沉降组件和水力反冲装置，循环水从水源热泵机组流出，依次经过高压水泵、水力反冲装置和沉降组件后返回水源热泵机组。本发明产生的有益效果是：水力反冲装置通过喷嘴喷出循环水的水压为叶轮转动动提供动力，叶轮转动从主通风道内吸取乏风到旁通风道内，不会产生风阻；通过沉降组件的作用可以保证环路不受乏风粉尘的影响；并且旁通风道内不用进行接电，且旁通风道上部设有开口，使系统无防爆要求；整套系统投资小，效率高，节能潜力大。

技术领域

本发明涉及煤矿节能技术领域，特别是指一种用于煤矿井口防冻的乏风取热系统及方法。

背景技术

井口防冻是煤矿冬季安全生产的重要前提，如果不对井口送风进行加热会使矿井各处结冰，影响矿井内生产设备的正常运行，严重时甚至会造成卡罐、矿井停产等重大事故。因此，井口防冻是保证矿井安全生产的必要措施。2018年原煤占国内一次能源生产总量的69.2%、占能源消费总量的59%，煤炭资源仍然占据了我国能源市场的主导位置。我国煤炭资源分布广泛，但大部分分布在北方地区，华北地区保有储量占全国的49.25%，西北地区保有储量占全国的30.39%。我国大部分煤矿因地理位置原因在冬季时日最低温度低于零度，时间长达3-4个月，因此需要进行井口送风加热。

目前我国矿井中的井口送风加热主要通过在井口处安装电加热器实现，耗电量大，并且乏风中含有部分甲烷，用电加热器接电时危险性较大。井口乏风余热回收装置采用闭式换热回收余热，大量潜热无法回收且增大排风井风阻。

发明内容

本发明提出一种用于煤矿井口防冻的乏风取热系统及方法，解决了现有技术中危险性较大，排风井风阻较大的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种用于煤矿井口防冻的乏风取热系统，包括吸热回路和放热回路，吸热回路和放热回路通过水源热泵机组连接，吸热回路包括高压水泵、沉降组件和水力反冲装置，循环水从水源热泵机组流出，依次经过高压水泵、水力反冲装置和沉降组件后返回水源热泵机组，取热系统在吸热回路进行吸热，并将热量传递至水源热泵机组，放热回路将水源热泵机组的热量传递至井口进行放热，提高井口温度，起到防冻效果。高压水泵将循环水从水源热泵机组输送至水力反冲装置，水力反冲装置将循环水喷出并进行吸热，吸热后的循环水经沉降组件处理后输送至水源热泵机组。

所述水力反冲装置竖向设置在旁通风道内，且旁通风道上部设有开口，水力反冲装置喷出的循环水在旁通风道内吸收乏风的潜热。所述旁通风道与主通风道连通，叶轮转动从主通风道内抽取乏风到旁通风道内。

所述水力反冲装置包括支管和叶轮，支管送水管转动连接，叶轮与支管一体连接，支管上同向设有若干个均匀布置的喷嘴，循环水从喷嘴喷出形成水雾进行吸热，并产生反向的力，使支管在送水管上反向转动，支管旋转带动一体连接的叶轮转动，叶轮转动抽取乏风。水力反冲装置的转动不需要接电，无防爆要求，提高取热系统使用安全性。

所述支管通过旋转接头与送水管连接，使支管可绕送水管转动。所述支管的数量至少有两个，支管呈圆周阵列布置，圆周阵列布置的支管使喷嘴喷出的水雾更加均匀。

所述沉降组件包括集水槽、沉淀池和除垢装置，集水槽设置在旁通风道内部，循环水依次经过集水槽、沉淀池和除垢装置，除垢装置与水源热泵机组连通，循环水与乏风换热过程中会吸附乏风中的粉尘，沉降组件可以去除循环水中的粉尘。

所述集水槽纵向设置在旁通风道底部，收集换热后的循环水，沉淀池顶部低于集水槽，使集水槽内收集的循环水持续进入沉淀池。

所述放热回路包括井口换热器和循环水泵，循环水从水源热泵机组流出，依次经过循环水泵和井口换热器后返回水源热泵机组，循环水泵将循环水从水源热泵机组输送至井口换热器，并在井口进行放热。