矿井回风余热梯级利用系统

885 编辑：中冶有色技术网来源：山西晋煤集团赵庄煤业有限责任公司

2023-11-27 14:00:14

权利要求书： 1.一种矿井回风余热梯级利用系统，其特征在于，包括：

用于抽排矿井回风的防爆风机(1)；

一级余热回收系统，所述一级余热回收系统包括重力型分离式热管(2)，所述重力型分离式热管(2)分为蒸发段(2?1)和冷凝段(2?2)，所述蒸发段(2?1)位于所述防爆风机(1)的输出端，所述蒸发段(2?1)通过管路与所述冷凝段(2?2)连通设置，所述冷凝段(2?2)的一侧设置有回风部；

二级余热回收系统，所述二级余热回收系统包括间壁式换热器(3)，所述间壁式换热器(3)设置在所述蒸发段(2?1)之后，所述间壁式换热器(3)连通设置有补液部，所述间壁式换热器(3)之后设置有换热部。

2.根据权利要求1所述的一种矿井回风余热梯级利用系统，其特征在于：所述回风部包括用于吸入室外新风的新风风机(5)，所述冷凝段(2?2)设置在所述新风风机(5)的输出端，室外新风经所述冷凝段(2?2)后送入井筒。

3.根据权利要求1所述的一种矿井回风余热梯级利用系统，其特征在于：所述换热部包括低温热泵(4)，所述间壁式换热器(3)内工质与所述低温热泵(4)通过管路循环连通，所述低温热泵(4)的后段循环连通有供热末端(6)。

4.根据权利要求3所述的一种矿井回风余热梯级利用系统，其特征在于：连通所述低温热泵(4)和所述供热末端(6)的管理上连通有第一水泵(8)。

5.根据权利要求4所述的一种矿井回风余热梯级利用系统，其特征在于：连通所述间壁式换热器(3)和所述低温热泵(4)的管路上连通有第二水泵(7)。

6.根据权利要求1所述的一种矿井回风余热梯级利用系统，其特征在于：所述补液部包括工质溶液罐(9)，所述工质溶液罐(9)连通设置有补液泵(10)的输入端，所述补液泵(10)的输出端与所述间壁式换热器(3)连通。

说明书：一种矿井回风余热梯级利用系统技术领域[0001] 本实用新型涉及矿井余热利用技术领域，特别是涉及一种矿井回风余热梯级利用系统。

背景技术[0002] 自碳达峰、碳中和目标的提出，当前国家正处在一个新旧动能转换的时代，要实现“碳达峰”和“碳中和”，就必须要发展绿色低碳的能源来替代传统能源，调整能源产业结构。通过提高能源资源利用效率和循环利用，节能减排，完成传统生产向绿色化生产、清洁化生产转型，使企业成为资源节约型、环境友好型企业。

[0003] 随着煤矿企业走可持续发展路线，大力引进节能环保技术，矿井余热利用成为关注焦点。在国家倡导节能减排以来，矿井余热回收技术也得到了一定的发展。

[0004] 现有煤矿部分风井场地单独设置，远离主矿区，集中热源无法送达。风井场地的负荷特点是：井筒防冻负荷非常大，地上建筑负荷很小。因此考虑将矿井的回风余热进行回收，作为风井场地井筒和地上建筑的供热，市面上最常见的回风余热回收方式有两种：一种是在矿井回风的排风扩散塔设置取热装置，在取热装置内，然后经过热泵机组制取热水，向井筒和需要供暖的建筑提供热水；一种是利用热管对回风进行余热回收，直接向井筒提供

热风。

[0005] 若采用上述第一种回收方式，因为井筒防冻负荷非常大，还需增加大量耗电设备热泵，且工序多，不易管理。第二种回收方式只能满足井筒防冻的供热需求，而风井场地其他需要供热的建筑还需另备热源为地上建筑提供热量。

[0006] 因此急需设计一种适合矿井的简单可靠的回风余热回收系统。实用新型内容

[0007] 本实用新型的目的是提供一种矿井回风余热梯级利用系统，以解决上述问题。[0008] 为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：[0009] 本实用新型提供一种矿井回风余热梯级利用系统，包括：[0010] 用于抽排矿井回风的防爆风机；[0011] 一级余热回收系统，所述一级余热回收系统包括重力型分离式热管，所述重力型分离式热管分为蒸发段和冷凝段，所述蒸发段位于所述防爆风机的输出端，所述蒸发段通

过管路与所述冷凝段连通设置，所述冷凝段的一侧设置有回风部；

[0012] 二级余热回收系统，所述二级余热回收系统包括间壁式换热器，所述间壁式换热器设置在所述蒸发段之后，所述间壁式换热器连通设置有补液部，所述间壁式换热器之后

设置有换热部。

[0013] 优选的，所述回风部包括用于吸入室外新风的新风风机，所述冷凝段设置在所述新风风机的输出端，室外新风经所述冷凝段后送入井筒。

[0014] 优选的，所述换热部包括低温热泵，所述间壁式换热器内工质与所述低温热泵通过管路循环连通，所述低温热泵的后段循环连通有供热末端。

[0015] 优选的，连通所述低温热泵和所述供热末端的管理上连通有第一水泵。[0016] 优选的，连通所述间壁式换热器和所述低温热泵的管路上连通有第二水泵。[0017] 优选的，所述补液部包括工质溶液罐，所述工质溶液罐连通设置有补液泵的输入端，所述补液泵的输出端与所述间壁式换热器连通。

[0018] 本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型利用重力型分离式热管和低温热泵，将矿井回风余热进行两级回收，不仅可以最大限度的回收矿井回风的余热，而且还能保证矿区一部分地上建筑的采暖或洗浴用热。

[0019] 本实用新型利用回风余热，可实现两种不同的热源供热。利用分离式热管对矿井井筒提供热风，防止井筒防冻，低温热泵又可为地上建筑提供热水供暖，或洗浴用热水。

[0020] 本实用新型只需满足风井场地建筑或洗浴用热的负荷，不需建设过多的低温热泵及其附属设备，耗电功率小，系统成熟简单。有利于矿方的投资运行控制。

附图说明[0021] 为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的

一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图：

[0022] 图1为本实用新型一种矿井回风余热梯级利用系统的结构示意图；[0023] 其中，1、防爆风机；2、重力型分离式热管；2?1、蒸发段；2?2、冷凝段；3、间壁式换热器；4、低温热泵；5、新风风机；6、供热末端；7、第二水泵；8、第一水泵；9、工质溶液罐；10、补液泵。具体实施方式[0024] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下

所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

[0025] 为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

[0026] 参照图1，本实用新型提供一种矿井回风余热梯级利用系统，包括：[0027] 用于抽排矿井回风的防爆风机1；[0028] 一级余热回收系统，一级余热回收系统包括重力型分离式热管2，重力型分离式热管2分为蒸发段2?1和冷凝段2?2，蒸发段2?1位于防爆风机1的输出端，蒸发段2?1通过管路与冷凝段2?2连通设置，冷凝段2?2的一侧设置有回风部；

[0029] 二级余热回收系统，二级余热回收系统包括间壁式换热器3，间壁式换热器3设置在蒸发段2?1之后，间壁式换热器3连通设置有补液部，间壁式换热器3之后设置有换热部。

[0030] 设置的一级余热回收系统可以对矿井回风的余热进行一级回收，设置的二级余热回收系统可以对矿井回风的余热进行二级余热回收，矿井回风经防爆风机1吸入后依次经

过重力型分离式热管2的蒸发段2?1和间壁式换热器3后再排出。同时室外新风由回风部送

入重力型分离式热管2的冷凝段2?2送入井筒，组成一路供热系统。补液部将工质补入间壁式换热器3内，间壁式换热器3内工质对回风进行二级吸热后，再进入换热部放热后回到间

壁式换热器3，循环往复。

[0031] 利用重力型分离式热管2和低温热泵4，将矿井回风余热进行两级回收，不仅可以最大限度的回收矿井回风的余热，而且还能保证矿区一部分地上建筑的采暖或洗浴用热。

[0032] 本实用新型利用回风余热，可实现两种不同的热源供热。利用分离式热管对矿井井筒提供热风，防止井筒防冻，低温热泵4又可为地上建筑提供热水供暖，或洗浴用热水。

[0033] 本实用新型只需满足风井场地建筑或洗浴用热的负荷，不需建设过多的低温热泵4及其附属设备，耗电功率小，系统成熟简单。有利于矿方的投资运行控制。

[0034] 进一步优化方案，回风部包括用于吸入室外新风的新风风机5，冷凝段2?2设置在新风风机5的输出端，室外新风经冷凝段2?2后送入井筒。

[0035] 进一步优化方案，换热部包括低温热泵4，间壁式换热器3内工质与低温热泵4通过管路循环连通，低温热泵4的后段循环连通有供热末端6。

[0036] 低温热泵4与供热末端6通过循环水泵和管道连接，组成另一路供热系统。[0037] 进一步优化方案，连通低温热泵4和供热末端6的管理上连通有第一水泵8。[0038] 进一步优化方案，连通间壁式换热器3和低温热泵4的管路上连通有第二水泵7。[0039] 进一步优化方案，补液部包括工质溶液罐9，工质溶液罐9连通设置有补液泵10的输入端，补液泵10的输出端与间壁式换热器3连通。

[0040] 本实用新型的工作过程如下：[0041] 系统运行时，矿井回风依次通过重力型分离式热管2的蒸发段2?1，再经过间壁式换热器3后排出，同时室外新风进入重力型分离式热管2的冷凝段2?2吸收热量后，直接送入进风井井筒，为井筒提供热风，保证井筒不结冰。

[0042] 间壁式换热器3对矿井回风余热再次回收，利用低温热泵4制取热水供风井场地建筑或洗浴提供热量。通过补液泵10及时为间壁式换热器3补充工质溶液。开启第二水泵7，将低温热泵4制取的热水供入供热末端6内，供热末端6释放热量后再回到低温热泵4中，循环

往复。

[0043] 在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型

的限制。

[0044] 以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新

型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围

内。