專利名稱：礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種降溫與熱能回收利用系統(tǒng)，特別是關(guān)于一種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著礦井采深的日益增加和采掘機(jī)械化程度的不斷提高，礦井深井高溫?zé)岷σ呀?jīng)成為制約煤礦安全開采的重大問題之一。它不僅影響井下員工的工作效率，造成經(jīng)濟(jì)損益，而且還會嚴(yán)重影響員工的身體健康及生命安全。目前，礦井降溫的措施主要有非人工制冷降溫和人工制冷降溫兩種。其中，非人工制冷降溫通常以利用或增加通風(fēng)量的形式實(shí)現(xiàn)，這種方式現(xiàn)在已經(jīng)難以滿足礦井降溫的需求；而人工制冷降溫則需要消耗較高能耗以提供制冷負(fù)荷，經(jīng)濟(jì)效益低，而且不符合節(jié)能減排的要求。此外，礦井降溫排熱還需要借助礦井回風(fēng)、礦井排水或者在地面設(shè)置冷卻塔等手段實(shí)現(xiàn)，一些熱負(fù)荷沒有經(jīng)過利用就直接排放到 環(huán)境中，造成了一部分熱能的浪費(fèi)，效率不高。
發(fā)明內(nèi)容針對上述問題，本實(shí)用新型的目的是提供一種能夠結(jié)合礦井現(xiàn)有設(shè)備高效回收利用井下廢熱資源，為煤礦生活生產(chǎn)提供熱能的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案一種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在礦井井下的空氣冷卻器單元、降溫機(jī)組單元和氣液換熱器單元，以及設(shè)置在礦井井上的礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)；降溫機(jī)組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥；空氣冷卻器單元包括一個以上的空氣冷卻器，每一空氣冷卻器的換熱管道中填充載冷劑，各換熱管道并聯(lián)在與降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；降溫機(jī)組單元中，蒸發(fā)器的換熱管道中填充制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器的殼體，壓縮機(jī)設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成制冷劑循環(huán)回路；氣液換熱器單元設(shè)置在礦井回風(fēng)巷上，其換熱管道中填充冷卻介質(zhì)，氣液換熱器單元的換熱管道的兩端連接降溫機(jī)組單元冷凝器的換熱管道的兩端，形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)包括設(shè)置在礦井回風(fēng)巷出風(fēng)口處的擴(kuò)散塔，將從礦井回風(fēng)巷排出的礦井回風(fēng)中的熱量回收并傳遞給用戶使用。上述礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)為礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設(shè)置在擴(kuò)散塔出風(fēng)口上部的回風(fēng)換熱器，設(shè)置在擴(kuò)散塔下部的匯水池，與回風(fēng)換熱器和匯水池管道連通的集水池，與集水池構(gòu)成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路的熱泵機(jī)組單元和與熱泵機(jī)組單元構(gòu)成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設(shè)備單元，熱泵機(jī)組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥。上述礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)為直接膨脹式礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設(shè)置在擴(kuò)散塔出風(fēng)口上部的外置氣液熱交換器，與外置氣液熱交換器構(gòu)成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路的熱泵機(jī)組單元和與熱泵機(jī)組單元構(gòu)成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設(shè)備單元，熱泵機(jī)組單元包括壓縮機(jī)、內(nèi)置氣液熱交換器和膨脹閥。—種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于它是由空氣冷卻器單元、高低壓換熱器單元、降溫機(jī)組單元、冷卻塔、熱泵機(jī)組單元和用戶設(shè)備單元構(gòu)成的多重?fù)Q熱循環(huán)回路；空氣冷卻器單元包括一個以上的空氣冷卻器，每一空氣冷卻器的換熱管道中填充載冷劑；降溫機(jī)組單元和熱泵機(jī)組單元中均包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥；每一蒸發(fā)器的換熱管道中填充制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接所在機(jī)組單元中冷凝器的殼體，每一制冷劑輸出管道上設(shè)置一壓縮機(jī)，每一制冷劑輸回管道上設(shè)置一膨脹閥，形成制冷劑循環(huán)回路；用戶設(shè)備單元兩端通過管道連接熱泵機(jī)組單元冷凝器換熱管道的兩端，形成用戶供熱循環(huán)回路。上述空氣冷卻器單元、高低壓換熱器單元和降溫機(jī)組單元設(shè)置在礦井井下，冷卻塔、熱泵機(jī)組單元和用戶設(shè)備單元設(shè)置在礦井井上；每一空氣冷卻器的換熱管道并聯(lián)在與降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；降溫機(jī)組單元冷凝器的換熱管道中填充有冷卻介質(zhì)，且兩端連接高低壓換熱器單 元低壓側(cè)的輸入輸出端，形成一次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，一次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；高低壓換熱器單元的高壓側(cè)設(shè)置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔的輸入輸出端，形成二次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，二次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路上設(shè)置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接熱泵機(jī)組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路，低溫?zé)嵩囱h(huán)回路設(shè)置循環(huán)泵。上述空氣冷卻器單元和高低壓換熱器單元設(shè)置在礦井井下，降溫機(jī)組單元、冷卻塔、熱泵機(jī)組單元和用戶設(shè)備單元設(shè)置在礦井井上；每一空氣冷卻器的換熱管道并聯(lián)連接高低壓換熱器單元低壓側(cè)的輸入輸出端，形成一次載冷劑循環(huán)回路，一次載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；高低壓換熱器單元高壓側(cè)的輸入輸出端通過管道連接降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器的殼體，形成二次載冷劑循環(huán)回路，二次載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；降溫機(jī)組單元冷凝器的換熱管道中填充冷卻介質(zhì)，且兩端設(shè)置兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔的輸入輸出端，形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接熱泵機(jī)組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路，低溫?zé)嵩囱h(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵。本實(shí)用新型由于采用上述技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)1、本實(shí)用新型將空氣冷卻器單元、降溫機(jī)組單元、熱泵機(jī)組單元和用戶設(shè)備單元，結(jié)合礦井現(xiàn)有設(shè)備礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)或者冷卻塔，構(gòu)成多重?fù)Q熱循環(huán)回路，從而回收井下高溫?zé)嵩瘁尫诺臒崃?，提供給相應(yīng)的用戶設(shè)備使用，既實(shí)現(xiàn)了礦井降溫的目的，又能夠滿足煤礦生活生產(chǎn)的用熱需求，具有節(jié)能減排，經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益高的優(yōu)點(diǎn)。2、本實(shí)用新型各組成單元可以按照實(shí)施要求采用不同的方式進(jìn)行組合，形式多樣靈活，并能夠結(jié)合礦井現(xiàn)有設(shè)備如已經(jīng)安裝好的直接膨脹式礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整，施工難度和安裝成本較低。本實(shí)用新型可以廣泛用于礦井井下降溫及廢熱回收過程中。

圖I是本實(shí)用新型實(shí)施例一的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例二的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；[0013]圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例三的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例四的系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)的描述。如圖I、圖2所示，基于礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)的兩個實(shí)施例，包括設(shè)置在礦井井下的空氣冷卻器單元I、降溫機(jī)組單元2和氣液換熱器單元3，以及設(shè)置在礦井井上的礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)4。其中，降溫機(jī)組單元2包括蒸發(fā)器21、冷凝器22、壓縮機(jī)23和膨脹閥24?？諝饫鋮s器單元I可以設(shè)置在礦井井下的回采工作面、掘進(jìn)工作面和機(jī)電硐室中，它包括一個以上的空氣冷卻器11，每一空氣冷卻器11的換熱管道中填充水或已二醇等 載冷劑，各換熱管道并聯(lián)在與降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵12。降溫機(jī)組單元2中，蒸發(fā)器21的換熱管道中填充有制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器22的殼體，壓縮機(jī)23設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥24設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成降溫機(jī)組的制冷劑循環(huán)回路。氣液換熱器單元3設(shè)置在礦井回風(fēng)巷上，可以為直接換熱式或間接換熱式，其換熱管道中填充冷卻介質(zhì)，氣液換熱器單元3的換熱管道的兩端連接降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道的兩端，形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵31。礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)4用以將從礦井回風(fēng)巷排出的礦井回風(fēng)中的熱量通過換熱循環(huán)的方式回收并供給如采暖空調(diào)設(shè)備、井口防凍設(shè)備和洗浴設(shè)備等用戶設(shè)備，以滿足煤礦生產(chǎn)生活的用熱需求，該系統(tǒng)既可以是包括有集水池的礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)(實(shí)施例一)，也可以是不包括集水池的直接膨脹式礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)(實(shí)施例二 )。實(shí)施例一(如圖I所示)，當(dāng)?shù)V井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)4為礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)時(shí)，其包括有設(shè)置在礦井回風(fēng)巷出風(fēng)口處的擴(kuò)散塔41，設(shè)置在擴(kuò)散塔41出風(fēng)口上部的回風(fēng)換熱器42，設(shè)置在擴(kuò)散塔41下部的匯水池43，與回風(fēng)換熱器42和匯水池43管道連通的集水池44，與集水池44構(gòu)成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路的熱泵機(jī)組單元45和與熱泵機(jī)組單元45構(gòu)成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設(shè)備單元46。其中，熱泵機(jī)組單元45包括蒸發(fā)器451、冷凝器452、壓縮機(jī)453和膨脹閥454。實(shí)施例一的工作方法如下I)空氣冷卻器11換熱管道中的載冷劑與井下空氣進(jìn)行熱濕交換，吸收井下空氣中的熱量后，在循環(huán)泵12的作用下進(jìn)入降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的殼體中，與蒸發(fā)器21換熱管道中的制冷劑換熱降溫后，返回空氣冷卻器11，繼續(xù)與井下空氣進(jìn)行熱濕交換，從而為井下空氣供冷，實(shí)現(xiàn)礦井井下降溫功能；2)降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的換熱管道中的制冷劑吸收熱量后，通過壓縮機(jī)23壓縮成高溫高壓氣體，進(jìn)入冷凝器22的殼體中，與冷凝器22換熱管道中的冷卻介質(zhì)換熱降溫后，再通過膨脹閥24節(jié)流變成低溫低壓液體，返回蒸發(fā)器21的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入蒸發(fā)器21殼體中的載冷劑換熱；3)降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中的冷卻介質(zhì)吸收熱量后，進(jìn)入礦井回風(fēng)巷上的氣液換熱器3，與流經(jīng)氣液換熱器3的礦井回風(fēng)換熱降溫后，在循環(huán)泵31的作用下返回冷凝器22的換熱管道中；4)礦井回風(fēng)吸收熱量后進(jìn)入礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)4的擴(kuò)散塔41，從擴(kuò)散塔41的出風(fēng)口排出，在排出過程中通過擴(kuò)散塔41上部的回風(fēng)換熱器42與噴淋的水霧進(jìn)行換熱，水霧吸收熱量后通過匯水池43匯入集水池44，集水池44中吸收熱量后的水在循環(huán)泵441的作用下進(jìn)入熱泵機(jī)組單元45蒸發(fā)器451的殼體中，與蒸發(fā)器451換熱管道中的制冷劑換熱降溫后，返回集水池44，集水池44中釋放熱量后的水在循環(huán)泵442的作用下返回回風(fēng)換熱器42中，繼續(xù)與經(jīng)過回風(fēng)換熱器42的礦井回風(fēng)換熱；5)熱泵機(jī)組單元45蒸發(fā)器451的換熱管道中的制冷劑吸收熱量后，通過壓縮機(jī)453壓縮成高溫高壓氣體，進(jìn)入冷凝器452的殼體中，與冷凝器452換熱管道中的用水源換熱降溫后，再通過膨脹閥454節(jié)流變成低溫低壓液體，返回蒸發(fā)器451的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入蒸發(fā)器451殼體中的水換熱；6)熱泵機(jī)組單元45冷凝器452的換熱管道中的用水源吸收熱量后，進(jìn)入用戶設(shè)備單元46，待放熱降溫后，在循環(huán)泵461的作用下返回冷凝器452的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入冷凝器452殼體中的制冷劑換熱。實(shí)施例二 (如圖2所示)，當(dāng)?shù)V井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)4為直接膨脹式礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)時(shí)，其包括有設(shè)置在礦井回風(fēng)巷出風(fēng)口處的擴(kuò)散塔41，設(shè)置在擴(kuò)散塔41出風(fēng)口上部的外置氣液熱交換器42，與外置氣液熱交換器42構(gòu)成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路的熱泵機(jī)組單元43和與熱泵機(jī)組單元43構(gòu)成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設(shè)備單元44。其中，熱泵機(jī)組單元43包括壓縮機(jī)431、內(nèi)置氣液熱交換器432和膨脹閥433。實(shí)施例二的工作方法與實(shí)施例一的工作方法基本相同，只是步驟4) 步驟6)改為以下步驟4) 步驟5)4)礦井回風(fēng)吸收熱量后進(jìn)入礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)4的擴(kuò)散塔41，從擴(kuò)散塔41的出風(fēng)口排出，在排出過程中與外置氣液熱交換器42中的制冷工質(zhì)進(jìn)行換熱，制冷工質(zhì)吸收熱量后通過熱泵機(jī)組單元43的壓縮機(jī)431變成高溫高壓氣體，進(jìn)入內(nèi)置氣液熱交換器432的殼體中，與內(nèi)置氣液熱交換器432換熱管道中的用水源換熱降溫后，再通過膨脹閥433節(jié)流變成低溫低壓液體，返回外置氣液熱交換器42，繼續(xù)與經(jīng)過外置氣液熱交換器42的礦井回風(fēng)換熱；5)熱泵機(jī)組單元43內(nèi)置氣液熱交換器432的換熱管道中的用水源吸收熱量后，進(jìn)入用戶設(shè)備單元44，待放熱降溫后，在循環(huán)泵441的作用下返回內(nèi)置氣液熱交換器432的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入內(nèi)置氣液熱交換器432殼體中的制冷工質(zhì)換熱。如圖3、圖4所示，本實(shí)用新型還提供了一種基于冷卻塔的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，它包括空氣冷卻器單元I、降溫機(jī)組單元2、高低壓換熱器單元3，冷卻塔4、熱泵機(jī)組單元5和用戶設(shè)備單元6。其中，降溫機(jī)組單元2和熱泵機(jī)組單元5均包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥。該系統(tǒng)根據(jù)降溫機(jī)組單元2的設(shè)置地點(diǎn)，可以采用兩種不同的實(shí)施方式組合成多重?fù)Q熱循環(huán)回路。
以下結(jié)合附圖對兩種實(shí)施方式進(jìn)行分別說明。實(shí)施例三(如圖3所示)，空氣冷卻器單元I、降溫機(jī)組單元2和高低壓換熱器單元3設(shè)置在礦井井下，冷卻塔4、熱泵機(jī)組單元5和用戶設(shè)備單元6設(shè)置在礦井井上。[0036]空氣冷卻器單元I可以設(shè)置在礦井井下的回采工作面、掘進(jìn)工作面和機(jī)電硐室中，它包括一個以上的空氣冷卻器11，每一空氣冷卻器11的換熱管道中填充水或已二醇等載冷劑，各換熱管道并聯(lián)在與降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵12。降溫機(jī)組單元2中，蒸發(fā)器21的換熱管道中填充有制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器22的殼體，壓縮機(jī)23設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥24設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成降溫機(jī)組的制冷劑循環(huán)回路。降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中填充有冷卻介質(zhì)，且兩端連接高低壓換熱器單元3低壓側(cè)的輸入輸出端，形成一次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，一次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵31。高低壓換熱器單元3的高壓側(cè)設(shè)置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔 4的輸入輸出端，形成二次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，二次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路上設(shè)置有循環(huán)泵32 ；另一對端口通過管道連接熱泵機(jī)組單元5蒸發(fā)器51的殼體，形成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路，低溫?zé)嵩囱h(huán)回路設(shè)置有循環(huán)泵33。熱泵機(jī)組單元5中，蒸發(fā)器51的換熱管道中填充有制冷劑，且兩端分別通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器52的殼體，壓縮機(jī)53設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥54設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成熱泵機(jī)組的制冷劑循環(huán)回路。用戶設(shè)備單元6可以為內(nèi)有用水源的采暖設(shè)備、生活熱水設(shè)備或者井筒防凍設(shè)備，兩端通過管道連接熱泵機(jī)組單元5冷凝器52的換熱管道，形成用戶供熱循環(huán)回路，用戶供熱循環(huán)回路上設(shè)置有循環(huán)泵61。實(shí)施例三的工作方法如下I)空氣冷卻器11換熱管道中的載冷劑與井下空氣進(jìn)行熱濕交換，吸收井下空氣中的熱量后，在循環(huán)泵12的作用下進(jìn)入降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的殼體中，與蒸發(fā)器21換熱管道中的制冷劑換熱降溫后，返回空氣冷卻器11，繼續(xù)與井下空氣進(jìn)行熱濕交換，從而為井下空氣供冷，實(shí)現(xiàn)礦井井下降溫功能；2)降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的換熱管道中的制冷劑吸收熱量后，通過壓縮機(jī)23壓縮成高溫高壓氣體，進(jìn)入冷凝器22的殼體中，與冷凝器22換熱管道中的冷卻介質(zhì)換熱降溫后，再通過膨脹閥24節(jié)流變成低溫低壓液體，返回蒸發(fā)器21的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入蒸發(fā)器21殼體中的載冷劑換熱；3)降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中的冷卻介質(zhì)吸收熱量后，進(jìn)入高低壓換熱器單元3的低壓側(cè)，與高低壓換熱器單元3高壓側(cè)的冷卻介質(zhì)換熱降溫后，在循環(huán)泵31的作用下返回降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入冷凝器22殼體中的制冷劑換熱；4)高低壓換熱器單元3高壓側(cè)的冷卻介質(zhì)吸收熱量后，一部分在循環(huán)泵32的作用下進(jìn)入冷卻塔4，經(jīng)過冷卻降溫處理后返回高低壓換熱器單元3高壓側(cè)，繼續(xù)與高低壓換熱器單元3低壓側(cè)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱；另一部分則在循環(huán)泵33的作用下進(jìn)入熱泵機(jī)組單元5蒸發(fā)器51的殼體中，與蒸發(fā)器51的換熱管道中的制冷劑換熱降溫后返回高低壓換熱器單元3高壓側(cè)，繼續(xù)與高低壓換熱器單元3低壓側(cè)的冷卻介質(zhì)進(jìn)行換熱；5)熱泵機(jī)組單元5蒸發(fā)器51的換熱管道中的制冷劑吸收熱量后，通過壓縮機(jī)53壓縮成高溫高壓氣體，進(jìn)入冷凝器52的殼體中，與冷凝器52換熱管道中的用水源換熱降溫后，再通過膨脹閥54節(jié)流變成低溫低壓液體，返回蒸發(fā)器51的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入蒸發(fā)器51殼體中的冷卻介質(zhì)換熱；6)熱泵機(jī)組單元5冷凝管52的換熱管道中的用水源吸收熱量后，進(jìn)入用戶設(shè)備單元6，待放熱降溫后，在循環(huán)泵61的作用下返回冷凝器52的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入冷凝器52殼體中的制冷劑換熱。實(shí)施例四(如圖4所示)，空氣冷卻器單元I和高低壓換熱器單元3設(shè)置在礦井井下，降溫機(jī)組單元2、冷卻塔4、熱泵機(jī)組單元5和用戶設(shè)備單元6設(shè)置在礦井井上?？諝饫鋮s器單元I可以設(shè)置在礦井井下的回采工作面、掘進(jìn)工作面和機(jī)電硐室中，它包括一個以上的空氣冷卻器11，每一空氣冷卻器11的換熱管道中填充水或已二醇等載冷劑，各換熱管道并聯(lián)連接高低壓換熱器單元3低壓側(cè)的輸入輸出端，形成一次載冷劑循環(huán)回路，一次載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵12?！0051]高低壓換熱器單元3高壓側(cè)的輸入輸出端通過管道連接降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的殼體，形成二次載冷劑循環(huán)回路，二次載冷劑循環(huán)回路設(shè)置有循環(huán)泵31。降溫機(jī)組單元2中，蒸發(fā)器21的換熱管道中填充有制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器22的殼體，壓縮機(jī)23設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥24設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成降溫機(jī)組的制冷劑循環(huán)回路。降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中填充冷卻介質(zhì)，且兩端設(shè)置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔4的輸入輸出端，形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵41 ;另一對端口通過管道連接熱泵機(jī)組單元5蒸發(fā)器51的殼體，形成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路，低溫?zé)嵩囱h(huán)回路中設(shè)置有循環(huán)泵25。熱泵機(jī)組單元5中，蒸發(fā)器51的換熱管道中填充有制冷劑，且兩端分別通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器52的殼體，壓縮機(jī)53設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥54設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成熱泵機(jī)組的制冷劑循環(huán)回路。用戶設(shè)備單元6可以為內(nèi)有用水源的采暖設(shè)備、生活熱水設(shè)備或者井筒防凍設(shè)備，兩端通過管道連接熱泵機(jī)組單元5冷凝器52的換熱管道的兩端，形成用戶供熱循環(huán)回路，用戶供熱循環(huán)回路上設(shè)置有循環(huán)泵61。實(shí)施例四的工作方法與實(shí)施例三的工作方法基本相同，只是步驟I) 步驟4)改為以下步驟I) 步驟4)I)空氣冷卻器11換熱管道中的載冷劑與井下空氣進(jìn)行熱濕交換，吸收井下空氣中的熱量后，在循環(huán)泵12的作用下進(jìn)入高低壓換熱器單元3的低壓側(cè)，與高低壓換熱器單元3高壓側(cè)的載冷劑換熱降溫后，返回空氣冷卻器11，繼續(xù)與井下空氣進(jìn)行熱濕交換，從而為井下空氣供冷，實(shí)現(xiàn)礦井井下降溫功能；2 )高低壓換熱器單元3高壓側(cè)的載冷劑吸收熱量后，在循環(huán)泵31的作用下進(jìn)入降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的殼體中，與蒸發(fā)器21換熱管道中的制冷劑換熱降溫后，返回高低壓換熱器單元3的高壓側(cè)，繼續(xù)與進(jìn)入高低壓換熱器單元3低壓側(cè)的載冷劑進(jìn)行換熱；3)降溫機(jī)組單元2蒸發(fā)器21的換熱管道中的制冷劑吸收熱量后，通過壓縮機(jī)23壓縮成高溫高壓氣體，進(jìn)入冷凝器22的殼體中，與冷凝器22換熱管道中的冷卻介質(zhì)換熱降溫后，再通過膨脹閥24節(jié)流變成低溫低壓液體，返回蒸發(fā)器21的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入蒸發(fā)器21殼體中的載冷劑換熱；4)降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中的冷卻介質(zhì)吸收熱量后，一部分進(jìn)入冷卻塔4，經(jīng)過冷卻降溫處理后，在循環(huán)泵41的作用下返回降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入冷凝器22殼體中的制冷劑換熱；另一部分則在循環(huán)泵25的作用下進(jìn)入熱泵機(jī)組單元5蒸發(fā)器51的殼體中，與蒸發(fā)器51的換熱管道中的制冷劑換熱降溫后，返回降溫機(jī)組單元2冷凝器22的換熱管道中，繼續(xù)與進(jìn)入冷凝器22殼體中的制冷劑換熱。上述各實(shí)施例僅用于說明本實(shí)用新型，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之外。
權(quán)利要求1.一種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于它包括設(shè)置在礦井井下的空氣冷卻器單元、降溫機(jī)組單元和氣液換熱器單元，以及設(shè)置在礦井井上的礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)；所述降溫機(jī)組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥； 所述空氣冷卻器單元包括一個以上的空氣冷卻器，每一所述空氣冷卻器的換熱管道中填充載冷劑，各所述換熱管道并聯(lián)在與所述降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，所述載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵； 所述降溫機(jī)組單元中，所述蒸發(fā)器的換熱管道中填充制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接所述冷凝器的殼體，所述壓縮機(jī)設(shè)置在所述制冷劑輸出管道上，所述膨脹閥設(shè)置在所述制冷劑輸回管道上，形成制冷劑循環(huán)回路； 所述氣液換熱器單元設(shè)置在礦井回風(fēng)巷上，其換熱管道中填充冷卻介質(zhì)，所述氣液換熱器單元的換熱管道的兩端連接所述降溫機(jī)組單元冷凝器的換熱管道的兩端，形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，所述冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵； 所述礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)包括設(shè)置在所述礦井回風(fēng)巷出風(fēng)口處的擴(kuò)散塔，將從礦井回風(fēng)巷排出的礦井回風(fēng)中的熱量回收并傳遞給用戶使用。
2.如權(quán)利要求I所述的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于所述礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)為礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設(shè)置在所述擴(kuò)散塔出風(fēng)口上部的回風(fēng)換熱器，設(shè)置在所述擴(kuò)散塔下部的匯水池，與所述回風(fēng)換熱器和所述匯水池管道連通的集水池，與所述集水池構(gòu)成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路的熱泵機(jī)組單元和與所述熱泵機(jī)組單元構(gòu)成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設(shè)備單元，所述熱泵機(jī)組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥。
3.如權(quán)利要求I所述的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于所述礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)為直接膨脹式礦井回風(fēng)源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設(shè)置在所述擴(kuò)散塔出風(fēng)口上部的外置氣液熱交換器，與所述外置氣液熱交換器構(gòu)成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路的熱泵機(jī)組單元和與所述熱泵機(jī)組單元構(gòu)成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設(shè)備單元，所述熱泵機(jī)組單元包括壓縮機(jī)、內(nèi)置氣液熱交換器和膨脹閥。
4.一種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于它是由空氣冷卻器單元、高低壓換熱器單元、降溫機(jī)組單元、冷卻塔、熱泵機(jī)組單元和用戶設(shè)備單元構(gòu)成的多重?fù)Q熱循環(huán)回路； 所述空氣冷卻器單元包括一個以上的空氣冷卻器，每一所述空氣冷卻器的換熱管道中填充載冷劑； 所述降溫機(jī)組單元和所述熱泵機(jī)組單元中均包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥；每一所述蒸發(fā)器的換熱管道中填充制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接所在機(jī)組單元中所述冷凝器的殼體，每一所述制冷劑輸出管道上設(shè)置一所述壓縮機(jī)，每一所述制冷劑輸回管道上設(shè)置一所述膨脹閥，形成制冷劑循環(huán)回路； 所述用戶設(shè)備單元兩端通過管道連接所述熱泵機(jī)組單元冷凝器換熱管道的兩端，形成用戶供熱循環(huán)回路。
5.如權(quán)利要求4所述的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于所述空氣冷卻器單元、所述高低壓換熱器單元和所述降溫機(jī)組單元設(shè)置在礦井井下，所述冷卻塔、所述熱泵機(jī)組單元和所述用戶設(shè)備單元設(shè)置在礦井井上； 每一所述空氣冷卻器的換熱管道并聯(lián)在與所述降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，所述載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵； 所述降溫機(jī)組單元冷凝器的換熱管道中填充有冷卻介質(zhì)，且兩端連接所述高低壓換熱器單元低壓側(cè)的輸入輸出端，形成一次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，所述一次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵； 所述高低壓換熱器單元的高壓側(cè)設(shè)置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接所述冷卻塔的輸入輸出端，形成二次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，所述二次冷卻介質(zhì)循環(huán)回路上設(shè)置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接所述熱泵機(jī)組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路，所述低溫?zé)嵩囱h(huán)回路設(shè)置循環(huán)泵。
6.如權(quán)利要求4所述的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，其特征在于所述空氣冷卻器單元和所述高低壓換熱器單元設(shè)置在礦井井下，所述降溫機(jī)組單元、所述冷卻塔、所述熱泵機(jī)組單元和所述用戶設(shè)備單元設(shè)置在礦井井上； 每一所述空氣冷卻器的換熱管道并聯(lián)連接所述高低壓換熱器單元低壓側(cè)的輸入輸出端，形成一次載冷劑循環(huán)回路，所述一次載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵； 所述高低壓換熱器單元高壓側(cè)的輸入輸出端通過管道連接所述降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器的殼體，形成二次載冷劑循環(huán)回路，所述二次載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵； 所述降溫機(jī)組單元冷凝器的換熱管道中填充冷卻介質(zhì)，且兩端設(shè)置兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接所述冷卻塔的輸入輸出端，形成冷卻介質(zhì)循環(huán)回路，所述冷卻介質(zhì)循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接所述熱泵機(jī)組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫?zé)嵩囱h(huán)回路，所述低溫?zé)嵩囱h(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，它包括設(shè)置在礦井井下的空氣冷卻器單元、降溫機(jī)組單元和氣液換熱器單元，以及設(shè)置在礦井井上的礦井回風(fēng)熱泵系統(tǒng)；降溫機(jī)組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)和膨脹閥；空氣冷卻器單元包括一個以上的空氣冷卻器，每一空氣冷卻器的換熱管道中填充載冷劑，各換熱管道并聯(lián)在與降溫機(jī)組單元蒸發(fā)器殼體連接的主管路上，形成載冷劑循環(huán)回路，載冷劑循環(huán)回路中設(shè)置循環(huán)泵；降溫機(jī)組單元中，蒸發(fā)器的換熱管道中填充制冷劑，且其兩端通過一制冷劑輸出管道和一制冷劑輸回管道連接冷凝器的殼體，壓縮機(jī)設(shè)置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥設(shè)置在制冷劑輸回管道上，形成制冷劑循環(huán)回路。從而即可以實(shí)現(xiàn)礦井井下降溫，又能夠滿足煤礦生產(chǎn)生活的用熱需求。本實(shí)用新型可以廣泛用于礦井井下降溫及廢熱回收過程中。
文檔編號E21F3/00GK202718702SQ20122033888
公開日2013年2月6日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月12日
發(fā)明者王建學(xué), 裴偉, 牛永勝, 薛勇剛, 孟杰, 夏婷婷, 王益佳 申請人:北京礦大節(jié)能科技有限公司