[发明专利]矿井热及湿源能量采集利用系统

说明书

技术领域

本发明属于矿井安全环保设备技术领域，具体涉及一种矿井热、湿源能量采集及高效利用系统。

背景技术

随着对能源需求量的增加和开采强度的不断加大，浅层煤炭资源日益减少，很多矿山相继进入深层煤炭资源开采状态。而随着开采深度的增加，地温增高，使得矿井空气温度升高，当达到一定温度时，就会产生矿井的热害问题；此外，由于某些矿井出现了地下热水等，不但使气温升高，也会使得矿井空气湿度增大，严重恶化了矿井内的作业环境，形成矿井热、湿灾害。矿井热、湿灾害是矿井生产向深部发展过程中经常面临的问题，矿井的高温、高湿环境会影响人体舒适感，易产生安全事故、降低工作效率，因此解决矿井热、湿灾害问题很有必要。目前解决矿井热、湿灾害害的措施很多，归纳起来有两个方面：

（1）非人工制冷措施，即矿井通风采用机械通风或自然通风方法，利用足够的新鲜空气来稀释矿井内高温、高湿空气，以降低空气温度和相对湿度来满足工作人员舒适度要求和安全生产要求。具体措施通常有：加大通风强度、增加通风量、改革通风方式和选择合理的通风系统。

（2）人工制冷措施，也称矿井空气调节。在高温高湿矿井中，当采用增加风量或采用合理的通风系统等非人工制冷措施无法使矿井内空气温度和湿度达到安全规程规定的标准时，就必需采取人工制冷冷却风流的方法，也就是采用制冷系统，利用降温设备对矿井内空气进行冷却并除湿。具体通常有：井下集中空调系统、地面集中空调系统、井上下联合空调系统和井下分散局部空调系统。

目前的矿井热、湿灾害的应对措施多为针对灾害的治理措施，处于一种相对被动状态，同时也依旧存在许多问题：当对矿井内空气进行降温除湿时，冷媒温度需降到空气的露点温度以下，由于矿井空气中多含粉尘，易在降温时与冷凝水凝结在一起板结，影响降温效率，同时冷媒温度较低，对于制冷系统，需采用较低的蒸发温度制冷，使得制冷系统的效率不高。而对于矿井中的热/冷、湿风流，其携带的实际上是大量的显热/冷和潜热，这也是一种潜在的可供利用的能源。当矿井空气焓值低于大气焓值时，矿井空气携带的能量可表现为冷量；当矿井空气焓值大于空气焓值时，矿井空气携带的能量表现为热量。为解决矿井热、湿灾害问题，需要变被动为主动，提出一种能够主动利用矿井热、湿能源并防治矿井热、湿灾害的集成系统，该系统能主动采集矿井空气的能量，并对采集后的能量进行品位提升加以利用。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术中存在的上述缺陷，提供一种能够主动利用矿井热、湿源能量并防治矿井热、湿灾害的矿井热及湿源能量采集利用系统，当矿井内空气的焓值大于外界环境空气的焓值时，可采集利用矿井空气中的热量；当矿井内空气的焓值低于外界环境空气的焓值，可采集利用矿井空气的冷量。该系统不仅能回收利用矿井内空气的显热和潜热，又能提高其能源品位，实现能源的梯级利用，是一种全新的解决矿井高温、高湿灾害问题的技术构思。

本发明是通过如下的技术方案来实现的：该矿井热及湿源能量采集利用系统，它包括布置在矿井工作面或巷道或排风口附近的溶液吸热子系统，与溶液吸热子系统连接的溶液输配及热能品位提升子系统，与溶液输配及热能品位提升子系统连接的溶液再生子系统，溶液再生子系统又与溶液吸热子系统连接；所述溶液输配及热能品位提升子系统与热用户连接。

具体地，所述溶液吸热子系统包括圆筒状的能量采集塔，与能量采集塔上部一侧通过管道连接的第一溶液泵，以及安装于能量采集塔顶部的第一风机，所述第一溶液泵与溶液再生子系统相连。

进一步，所述能量采集塔包括安装于塔内风机之下的捕沫器，捕沫器之下安装有溶液喷头，溶液喷头通过管道与所述第一溶液泵连接；能量采集塔底部设有溶液槽，溶液槽下部设有排污口，排污口上设有排污阀，溶液槽上部通过管道与所述溶液输配及热能品位提升子系统连接，该管道上设有截止阀；在能量采集塔下部设有矿井空气进气口，矿井空气进气口与均匀布置在能量采集塔塔身圆周面上的若干送风口联通，该送风口的中心线与该处塔身外圆周切线成小于或大于90度的角度；在所述矿井空气进气口处安装有百叶型挡板，百叶型挡板之下设有碎石和尘粒降收集箱。

具体地，所述溶液再生子系统包括溶液再生器，与溶液再生器上部一侧通过管道连接的第二溶液泵，与溶液再生器下部一侧通过管道连接的储液罐，以及安装于溶液再生器顶部的第二风机；所述储液罐与溶液吸热子系统的第一溶液泵连接，所述第二溶液泵与溶液输配及热能品位提升子系统。