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
技術領域：
本發(fā)明涉及一種降溫與熱能回收利用系統(tǒng)，特別是關于一種礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)?！?br> 背景技術：
隨著礦井采深的日益增加和采掘機械化程度的不斷提高，礦井深井高溫熱害已經(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)濟損益，而且還會嚴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量的形式實現(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荷，經(jīng)濟效益低，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、礦井排水或者在地面設置冷卻塔等手段實現(xiàn)，一些熱負荷沒有經(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，效率不高。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種能夠結合礦井現(xiàn)有設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)。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術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置在礦井井下的空氣冷卻器單元、降溫機組單元和氣液換熱器單元，以及設置在礦井井上的礦井回風熱泵系統(tǒng)；降溫機組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥；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)回路中設置循環(huán)泵；降溫機組單元中，蒸發(fā)器的換熱管道中填充制冷齊IJ，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，壓縮機設置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥設置在制冷劑輸回管道上，形成制冷劑循環(huán)回路；氣液換熱器單元設置在礦井回風巷上，其換熱管道中填充冷卻介質，氣液換熱器單元的換熱管道的兩端連接降溫機組單元冷凝器的換熱管道的兩端，形成冷卻介質循環(huán)回路，冷卻介質循環(huán)回路中設置循環(huán)泵；礦井回風熱泵系統(tǒng)包括設置在礦井回風巷出風口處的擴散塔，將從礦井回風巷排出的礦井回風中的熱量回收并傳遞給用戶使用。上述礦井回風熱泵系統(tǒng)為礦井回風源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設置在擴散塔出風口上部的回風換熱器，設置在擴散塔下部的匯水池，與回風換熱器和匯水池管道連通的集水池，與集水池構成低溫熱源循環(huán)回路的熱泵機組單元和與熱泵機組單元構成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設備單元，熱泵機組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥。上述礦井回風熱泵系統(tǒng)為直接膨脹式礦井回風源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設置在擴散塔出風口上部的外置氣液熱交換器，與外置氣液熱交換器構成低溫熱源循環(huán)回路的熱泵機組單元和與熱泵機組單元構成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設備單元，熱泵機組單元包括壓縮機、內(nèi)置氣液熱交換器和膨脹閥?！N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、降溫機組單元、冷卻塔、熱泵機組單元和用
戶設備單元構成的多重換熱循環(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；降溫機組單元和熱泵機組單元中均包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥；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組單元中冷凝器的殼體，每一制冷劑輸出管道上設置一壓縮機，每一制冷劑輸回管道上設置一膨脹閥，形成制冷劑循環(huán)回路；用戶設備單元兩端通過管道連接熱泵機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組單元設置在礦井井下，冷卻塔、熱泵機組單元和用戶設備單元設置在礦井井上；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)回路中設置循環(huán)泵；降溫機組單元冷凝器的換熱管道中填充有冷卻介質，且兩端連接高低壓換熱器單元低壓側的輸入輸出端，形成一次冷卻介質循環(huán)回路，一次冷卻介質循環(huán)回路中設置循環(huán)泵；高低壓換熱器單元的高壓側設置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔的輸入輸出端，形成二次冷卻介質循環(huán)回路，二次冷卻介質循環(huán)回路上設置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接熱泵機組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫熱源循環(huán)回路，低溫熱源循環(huán)回路設置循環(huán)泵。上述空氣冷卻器單元和高低壓換熱器單元設置在礦井井下，降溫機組單元、冷卻塔、熱泵機組單元和用戶設備單元設置在礦井井上；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)回路中設置循環(huán)泵；高低壓換熱器單元高壓側的輸入輸出端通過管道連接降溫機組單元蒸發(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)回路中設置循環(huán)泵；降溫機組單元冷凝器的換熱管道中填充冷卻介質，且兩端設置兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔的輸入輸出端，形成冷卻介質循環(huán)回路，冷卻介質循環(huán)回路中設置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接熱泵機組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫熱源循環(huán)回路，低溫熱源循環(huán)回路中設置循環(huán)泵。本發(fā)明由于采用上述技術方案，具有以下優(yōu)點1、本發(fā)明將空氣冷卻器單元、降溫機組單元、熱泵機組單元和用戶設備單元，結合礦井現(xiàn)有設備礦井回風熱泵系統(tǒng)或者冷卻塔，構成多重換熱循環(huán)回路，從而回收井下高溫熱源釋放的熱量，提供給相應的用戶設備使用，既實現(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)濟效益和環(huán)保效益高的優(yōu)點。2、本發(fā)明各組成單元可以按照實施要求采用不同的方式進行組合，形式多樣靈活，并能夠結合礦井現(xiàn)有設備如已經(jīng)安裝好的直接膨脹式礦井回風熱泵系統(tǒng)進行調整，施工難度和安裝成本較低。本發(fā)明可以廣泛用于礦井井下降溫及廢熱回收過程中。


圖I是本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)組成結構示意圖；圖2是本發(fā)明實施例二的系統(tǒng)組成結構示意圖3是本發(fā)明實施例三的系統(tǒng)組成結構示意圖；圖4是本發(fā)明實施例四的系統(tǒng)組成結構示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行詳細的描述。如圖I、圖2所示，基于礦井回風熱泵系統(tǒng)的礦井井下降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)的兩個實施例，包括設置在礦井井下的空氣冷卻器單元I、降溫機組單元2和氣液換熱器 單元3，以及設置在礦井井上的礦井回風熱泵系統(tǒng)4。其中，降溫機組單元2包括蒸發(fā)器21、冷凝器22、壓縮機23和膨脹閥24?？諝饫鋮s器單元I可以設置在礦井井下的回采工作面、掘進工作面和機電硐室中，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)回路中設置有循環(huán)泵12。降溫機組單元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23設置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥24設置在制冷劑輸回管道上，形成降溫機組的制冷劑循環(huán)回路。氣液換熱器單元3設置在礦井回風巷上，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，氣液換熱器單元3的換熱管道的兩端連接降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道的兩端，形成冷卻介質循環(huán)回路，冷卻介質循環(huán)回路中設置有循環(huán)泵31。礦井回風熱泵系統(tǒng)4用以將從礦井回風巷排出的礦井回風中的熱量通過換熱循環(huán)的方式回收并供給如采暖空調設備、井口防凍設備和洗浴設備等用戶設備，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源熱泵系統(tǒng)(實施例一)，也可以是不包括集水池的直接膨脹式礦井回風源熱泵系統(tǒng)(實施例二 )。實施例一(如圖I所示)，當?shù)V井回風熱泵系統(tǒng)4為礦井回風源熱泵系統(tǒng)時，其包括有設置在礦井回風巷出風口處的擴散塔41，設置在擴散塔41出風口上部的回風換熱器42，設置在擴散塔41下部的匯水池43，與回風換熱器42和匯水池43管道連通的集水池44，與集水池44構成低溫熱源循環(huán)回路的熱泵機組單元45和與熱泵機組單元45構成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設備單元46。其中，熱泵機組單元45包括蒸發(fā)器451、冷凝器452、壓縮機453和膨脹閥454。實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的作用下進入降溫機組單元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)與井下空氣進行熱濕交換，從而為井下空氣供冷，實現(xiàn)礦井井下降溫功能；2)降溫機組單元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23壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器22的殼體中，與冷凝器22換熱管道中的冷卻介質換熱降溫后，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)與進入蒸發(fā)器21殼體中的載冷劑換熱；3)降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中的冷卻介質吸收熱量后，進入礦井回風巷上的氣液換熱器3，與流經(jīng)氣液換熱器3的礦井回風換熱降溫后，在循環(huán)泵31的作用下返回冷凝器22的換熱管道中；4)礦井回風吸收熱量后進入礦井回風源熱泵系統(tǒng)4的擴散塔41，從擴散塔41的出風口排出，在排出過程中通過擴散塔41上部的回風換熱器42與噴淋的水霧進行換熱，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的作用下進入熱泵機組單元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的作用下返回回風換熱器42中，繼續(xù)與經(jīng)過回風換熱器42的礦井回風換熱；5)熱泵機組單元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453壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器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)與進入蒸發(fā)器451殼體中的水換熱；
6)熱泵機組單元45冷凝器452的換熱管道中的用水源吸收熱量后，進入用戶設備單元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)與進入冷凝器452殼體中的制冷劑換熱。實施例二 (如圖2所示)，當?shù)V井回風熱泵系統(tǒng)4為直接膨脹式礦井回風源熱泵系統(tǒng)時，其包括有設置在礦井回風巷出風口處的擴散塔41，設置在擴散塔41出風口上部的外置氣液熱交換器42，與外置氣液熱交換器42構成低溫熱源循環(huán)回路的熱泵機組單元43和與熱泵機組單元43構成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設備單元44。其中，熱泵機組單元43包括壓縮機431、內(nèi)置氣液熱交換器432和膨脹閥433。實施例二的工作方法與實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)礦井回風吸收熱量后進入礦井回風源熱泵系統(tǒng)4的擴散塔41，從擴散塔41的出風口排出，在排出過程中與外置氣液熱交換器42中的制冷工質進行換熱，制冷工質吸收熱量后通過熱泵機組單元43的壓縮機431變成高溫高壓氣體，進入內(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的礦井回風換熱；5)熱泵機組單元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，進入用戶設備單元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)與進入內(nèi)置氣液熱交換器432殼體中的制冷工質換熱。如圖3、圖4所示，本發(fā)明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、降溫機組單元2、高低壓換熱器單元3，冷卻塔4、熱泵機組單元5和用戶設備單元6。其中，降溫機組單元2和熱泵機組單元5均包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥。該系統(tǒng)根據(jù)降溫機組單元2的設置地點，可以采用兩種不同的實施方式組合成多重換熱循環(huán)回路。下面結合附圖對兩種實施方式進行分別說明。
實施例三(如圖3所示)，空氣冷卻器單元I、降溫機組單元2和高低壓換熱器單元3設置在礦井井下，冷卻塔4、熱泵機組單元5和用戶設備單元6設置在礦井井上。
空氣冷卻器單元I可以設置在礦井井下的回采工作面、掘進工作面和機電硐室中，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)回路中設置有循環(huán)泵12。降溫機組單元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23設置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥24設置在制冷劑輸回管道上，形成降溫機組的制冷劑循環(huán)回路。降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中填充有冷卻介質，且兩端連接高低壓換熱器單元3低壓側的輸入輸出端，形成一次冷卻介質循環(huán)回路，一次冷卻介質循環(huán)回路中設·置有循環(huán)泵31。高低壓換熱器單元3的高壓側設置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔4的輸入輸出端，形成二次冷卻介質循環(huán)回路，二次冷卻介質循環(huán)回路上設置有循環(huán)泵32 ；另一對端口通過管道連接熱泵機組單元5蒸發(fā)器51的殼體，形成低溫熱源循環(huán)回路，低溫熱源循環(huán)回路設置有循環(huán)泵33。熱泵機組單元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53設置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥54設置在制冷劑輸回管道上，形成熱泵機組的制冷劑循環(huán)回路。用戶設備單元6可以為內(nèi)有用水源的采暖設備、生活熱水設備或者井筒防凍設備，兩端通過管道連接熱泵機組單元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)回路上設置有循環(huán)泵61。實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的作用下進入降溫機組單元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)與井下空氣進行熱濕交換，從而為井下空氣供冷，實現(xiàn)礦井井下降溫功能；2)降溫機組單元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23壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器22的殼體中，與冷凝器22換熱管道中的冷卻介質換熱降溫后，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)與進入蒸發(fā)器21殼體中的載冷劑換熱；3)降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中的冷卻介質吸收熱量后，進入高低壓換熱器單元3的低壓側，與高低壓換熱器單元3高壓側的冷卻介質換熱降溫后，在循環(huán)泵31的作用下返回降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中，繼續(xù)與進入冷凝器22殼體中的制冷劑換熱；4)高低壓換熱器單元3高壓側的冷卻介質吸收熱量后，一部分在循環(huán)泵32的作用下進入冷卻塔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，繼續(xù)與高低壓換熱器單元3低壓側的冷卻介質進行換熱；另一部分則在循環(huán)泵33的作用下進入熱泵機組單元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，繼續(xù)與高低壓換熱器單元3低壓側的冷卻介質進行換熱；5)熱泵機組單元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53壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器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)與進入蒸發(fā)器51殼體中的冷卻介質換熱；6)熱泵機組單元5冷凝管52的換熱管道中的用水源吸收熱量后，進入用戶設備單元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)與進入冷凝器52殼體中的制冷劑換熱。實施例四(如圖4所示)，空氣冷卻器單元I和高低壓換熱器單元3設置在礦井井下，降溫機組單元2、冷卻塔4、熱泵機組單元5和用戶設備單元6設置在礦井井上?？諝饫鋮s器單元I可以設置在礦井井下的回采工作面、掘進工作面和機電硐室中，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)回路中設置有循環(huán)泵12。高低壓換熱器單元3高壓側的輸入輸出端通過管道連接降溫機組單元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)回路設置有循環(huán)泵31。降溫機組單元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23設置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥24設置在制冷劑輸回管道上，形成降溫機組的制冷劑循環(huán)回路。降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中填充冷卻介質，且兩端設置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接冷卻塔4的輸入輸出端，形成冷卻介質循環(huán)回路，冷卻介質循環(huán)回路中設置有循環(huán)泵41 ;另一對端口通過管道連接熱泵機組單元5蒸發(fā)器51的殼體，形成低溫熱源循環(huán)回路，低溫熱源循環(huán)回路中設置有循環(huán)泵25。熱泵機組單元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53設置在制冷劑輸出管道上，膨脹閥54設置在制冷劑輸回管道上，形成熱泵機組的制冷劑循環(huán)回路。用戶設備單元6可以為內(nèi)有用水源的采暖設備、生活熱水設備或者井筒防凍設備，兩端通過管道連接熱泵機組單元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)回路上設置有循環(huán)泵61。實施例四的工作方法與實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的作用下進入高低壓換熱器單元3的低壓側，與高低壓換熱器單元3高壓側的載冷劑換熱降溫后，返回空氣冷卻器11，繼續(xù)與井下空氣進行熱濕交換，從而為井下空氣供冷，實現(xiàn)礦井井下降溫功能；2 )高低壓換熱器單元3高壓側的載冷劑吸收熱量后，在循環(huán)泵31的作用下進入降溫機組單元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，繼續(xù)與進入高低壓換熱器單元3低壓側的載冷劑進行換熱；3)降溫機組單元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23壓縮成高溫高壓氣體，進入冷凝器22的殼體中，與冷凝器22換熱管道中的冷卻介質換熱降溫后，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)與進入蒸發(fā)器21殼體中的載冷劑換熱；4)降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中的冷卻介質吸收熱量后，一部分進入冷卻塔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組單元2冷凝器22的換熱管道中，繼續(xù)與進入冷凝器22殼體中的制冷劑換熱；另一部分則在循環(huán)泵25的作用下進入熱泵機組單元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，返回降溫機組單元2冷凝器22的換熱管道中，繼續(xù)與進入冷凝器22殼體中的制冷劑換熱。
上述各實施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在本發(fā)明的保護范圍之外。
權利要求
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置在礦井井下的空氣冷卻器單元、降溫機組單元和氣液換熱器單元，以及設置在礦井井上的礦井回風熱泵系統(tǒng)；所述降溫機組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥； 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)回路中設置循環(huán)泵； 所述降溫機組單元中，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，所述壓縮機設置在所述制冷劑輸出管道上，所述膨脹閥設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置在礦井回風巷上，其換熱管道中填充冷卻介質，所述氣液換熱器單元的換熱管道的兩端連接所述降溫機組單元冷凝器的換熱管道的兩端，形成冷卻介質循環(huán)回路，所述冷卻介質循環(huán)回路中設置循環(huán)泵； 所述礦井回風熱泵系統(tǒng)包括設置在所述礦井回風巷出風口處的擴散塔，將從礦井回風巷排出的礦井回風中的熱量回收并傳遞給用戶使用。
2.如權利要求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熱泵系統(tǒng)為礦井回風源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設置在所述擴散塔出風口上部的回風換熱器，設置在所述擴散塔下部的匯水池，與所述回風換熱器和所述匯水池管道連通的集水池，與所述集水池構成低溫熱源循環(huán)回路的熱泵機組單元和與所述熱泵機組單元構成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設備單元，所述熱泵機組單元包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥。
3.如權利要求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熱泵系統(tǒng)為直接膨脹式礦井回風源熱泵系統(tǒng)，它還包括有設置在所述擴散塔出風口上部的外置氣液熱交換器，與所述外置氣液熱交換器構成低溫熱源循環(huán)回路的熱泵機組單元和與所述熱泵機組單元構成用戶供熱循環(huán)回路的用戶設備單元，所述熱泵機組單元包括壓縮機、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、降溫機組單元、冷卻塔、熱泵機組單元和用戶設備單元構成的多重換熱循環(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； 所述降溫機組單元和所述熱泵機組單元中均包括蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機和膨脹閥；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置一所述壓縮機，每一所述制冷劑輸回管道上設置一所述膨脹閥，形成制冷劑循環(huán)回路； 所述用戶設備單元兩端通過管道連接所述熱泵機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組單元設置在礦井井下，所述冷卻塔、所述熱泵機組單元和所述用戶設備單元設置在礦井井上； 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)回路中設置循環(huán)泵； 所述降溫機組單元冷凝器的換熱管道中填充有冷卻介質，且兩端連接所述高低壓換熱器單元低壓側的輸入輸出端，形成一次冷卻介質循環(huán)回路，所述一次冷卻介質循環(huán)回路中設置循環(huán)泵； 所述高低壓換熱器單元的高壓側設置有兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接所述冷卻塔的輸入輸出端，形成二次冷卻介質循環(huán)回路，所述二次冷卻介質循環(huán)回路上設置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接所述熱泵機組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫熱源循環(huán)回路，所述低溫熱源循環(huán)回路設置循環(huán)泵。
6.如權利要求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置在礦井井下，所述降溫機組單元、所述冷卻塔、所述熱泵機組單元和所述用戶設備單元設置在礦井井上； 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)回路中設置循環(huán)泵； 所述高低壓換熱器單元高壓側的輸入輸出端通過管道連接所述降溫機組單元蒸發(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)回路中設置循環(huán)泵； 所述降溫機組單元冷凝器的換熱管道中填充冷卻介質，且兩端設置兩并聯(lián)端口 一對端口通過管道連接所述冷卻塔的輸入輸出端，形成冷卻介質循環(huán)回路，所述冷卻介質循環(huán)回路中設置循環(huán)泵；另一對端口通過管道連接所述熱泵機組單元蒸發(fā)器的殼體，形成低溫熱源循環(huán)回路，所述低溫熱源循環(huán)回路中設置循環(huán)泵。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種礦井降溫與廢熱回收利用系統(tǒng)，它包括空氣冷卻器單元、降溫機組單元、熱泵機組單元和用戶設備單元，以及礦井回風熱泵系統(tǒng)或者冷卻塔，根據(jù)具體實施要求采用不同的組合連接構成多重換熱循環(huán)回路，通過多重換熱循環(huán)回路，將井下高溫廢熱回收利用，提供給相應的用戶設備，從而即可以實現(xiàn)礦井井下降溫，又能夠滿足煤礦生產(chǎn)生活的用熱需求。本發(fā)明可以廣泛用于礦井井下降溫及廢熱回收過程中。
文檔編號E21F3/00GK102733840SQ20121024156
公開日2012年10月17日 申請日期2012年7月12日 優(yōu)先權日2012年7月12日
發(fā)明者夏婷婷, 孟杰, 牛永勝, 王建學, 王益佳, 薛勇剛, 裴偉 申請人:北京礦大節(jié)能科技有限公司