一种高效节能矿井井筒防冻系统的制作方法

本技术涉及一种高效节能矿井井筒防冻系统。

背景技术：

1、煤矿蕴藏丰富的地热资源。进入煤矿的新风不断与煤矿的巷道、机电设备、淋水等进行热交换，最终，空气温度与煤矿的地温达到平衡。煤矿的地温基本恒定，使得煤矿回风的温度全年基本恒定，受外界气温的影响很小。另一面井下机电设备散热(一般机电设备功率的20％) 、煤尘氧化散热、地下水散热、人员散热等均进入矿井回风中。故而，煤矿回风是一种稳定的优质的余热资源。

2、目前常规的利用技术为结合热泵技术提取矿井回风的热量，从热泵机组的蒸发器从矿井回风中吸取热量，热泵机组的冷凝侧释放热量，冷凝侧的供水温度为45～60℃。该技术路线系统复杂投资高，系统需要消耗相当于供热能力1/4～1/3的电能，运行费用高，且在寒冷或严寒地区，由于系统需要水循环携带热能，经常会由于系统水流暂停或水流不畅导致系统管道、设备结冰冻裂管道设备导致井筒防冻效果不能保证。

3、煤矿企业的供热具有自身的特点，矿井井筒防冻负荷一般占总矿井热负荷40％-60％，根据《煤矿安全规程》、《矿井设计规范》等相关要求，矿井进入进风井的入井风温应大于2℃。利用18℃左右矿井回风直接加热-30～-4℃的新风，将新风加热至2～10℃以上用于煤矿井筒防冻在理论上完全是可行的。

4、目前传统的民用建筑行业排风空气热回收加热新风的技术，利用转轮热交换器换热，利用金属(多铝箔或不锈钢薄板)或透湿膜板式(板翅)热交换器换热，利用热管式热交换器换热等。但这些换热设备无法在矿井回风加热新风的系统中使用，主要有以下原因：

5、1、矿井回风量大，一般在60～300m3/s，即21 .6～108万m3/h，传统的热回收换热器一般风量在300～10000m3/h，若采用传统换热器将需要多台换热并联，需要建设复杂的连接风道。

6、 2、这些换热器使用时两侧的流道均需要克服较大的流通阻力，煤矿主通风机无法负担影响通风安全。一般煤矿通风机只能提供不高于200pa的压头，若在矿井回风的主通风串联安装用于换热通风机将影响煤矿通风安全。

7、3、矿井回风中含有大量的粉尘和杂质，传统的空气热回收换热器由于换热流道狭窄，换热流道中积灰严重，无法适用于矿井回风的换热要求。

8、 4、矿井主通风机附近场地有限 ，若使用传统的热回收换热器占地面积大，在通风机附近无法安装放置。

技术实现思路

1、本部分的目的在于概述本实用新型的实施方式的一些方面以及简要介绍一些较佳实施方式。在本部分以及本申请的说明书摘要和实用新型名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和实用新型名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本实用新型的范围。

2、鉴于目前常规的利用技术为结合热泵技术提取矿井回风的热量，从热泵机组的蒸发器从矿井回风中吸取热量，热泵机组的冷凝侧释放热量，冷凝侧的供水温度为45～60℃。该技术路线系统复杂投资高，系统需要消耗相当于供热能力1/4～1/3的电能，运行费用高，且在寒冷或严寒地区，由于系统需要水循环携带热能，经常会由于系统水流暂停或水流不畅导致系统管道、设备结冰冻裂管道设备导致井筒防冻效果不能保证等问题，提出了本实用新型。

3、为解决上述技术问题，根据本实用新型的一个方面，本实用新型提供了如下技术方案：逆流式矿井回风直接加热新风的系统，包括依次设置的回风井筒、矿井回风输送机构、新风输送机构和进风井筒，所述矿井回风输送机构包括回风风道、矿井主通风机和回风扩散塔，所述回风风道的一端与回风井筒连通，所述回风风道内安装有矿井主通风机，所述回风风道的另一端与回风扩散塔连通，所述新风输送机构包括换热器、新风进风道和新风送风道，所述换热器的一侧形成进风集风箱 连接新风进风道，所述换热器内的另一侧形成送风集风箱 连接新风送风道，所述新风送风道与进风井筒连通；所述新风送风道内依次安装新风输送风机和新风止回阀,新风流量计和温度传感器。

4、优选的，所述换热器内的换热管组为数组，数组所述换热管组竖向放置其两侧分别连接进风集风箱和送风集风箱。

5、优选的，所述换热管组被钢结构分割加固。

6、优选的，所述换热管组包括换热管数根，沿水平方向设置，整体形成面状的换热板，且所述换热管的截面为方形、圆形或椭圆形。

7、优选的，所述换热管为数根不锈钢管或铝管，每一根换热管呈z字形设置。

8、优选的，所述换热管整体呈螺旋状设置，在该换热管的管体上布满呈椭圆形的凹槽。

9、优选的，所述换热器置于回风扩散塔内或回风风道内。

10、优选的，所述回风井筒、进风井筒、回风扩散塔、新风进风道和新风送风道内均装有温度传感器。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该种逆流式矿井回风直接加热新风的系统简单可靠，回风侧阻力低，由矿井主通风机克服阻力，无需额外投资风机，新风克服流动阻力实现交叉逆流换热，系统能耗低，热效率高，造价低，占地面积小，实现冬季供热风夏季供凉风，可节约大量能源，并且可根据进风井口温度自动调节新风输送风机运行模式，运行费用低，对环境友好，可有效减少对环境的污染，实时监测系统新风风量及新风进出口温度，可以准确换热量及换热效率，方便使用合同能源管理模式，推广使用的经济效益和社会效益都极其突出。

技术特征：

1.一种高效节能矿井井筒防冻系统，包括依次设置的回风井筒(15)、矿井回风输送机构、新风输送机构和进风井筒(9)，其特征在于：所述矿井回风输送机构包括回风风道(1)、矿井主通风机(2)和回风扩散塔(6)，所述回风风道(1)的一端与回风井筒(15)连通，所述回风风道(1)内安装有矿井主通风机(2)，所述回风风道(1)的另一端与回风扩散塔(6)连通，所述新风输送机构包括换热器(3)、新风进风道(4)和新风送风道(5)，所述换热器(3)的一侧形成进风集风箱(12) 连接新风进风道(4)，所述换热器(3)内的另一侧形成送风集风箱(13) 连接新风送风道(5)，所述新风送风道(5)与进风井筒(9)连通；所述新风送风道(5)内依次安装新风输送风机(7)和新风止回阀(8),新风流量计(16)和温度传感器(10)。

2.根据权利要求1所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述换热器(3)内的换热管组(11)为数组，数组所述换热管组(11)竖向放置其两侧分别连接进风集风箱(12)和送风集风箱(13)。

3.根据权利要求2所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述换热管组(11)被钢结构(14)分割加固。

4.根据权利要求2所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述换热管组(11)包括换热管(17)数根，沿水平方向设置，整体形成面状的换热板，且所述换热管(17)的截面为方形、圆形或椭圆形。

5.根据权利要求4所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述换热管（17）为数根不锈钢管或铝管，每一根换热管(17)呈z字形设置。

6.根据权利要求4所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述换热管(17)整体呈螺旋状设置，在该换热管(17)的管体上布满呈椭圆形的凹槽。

7.根据权利要求1所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述换热器(3)置于回风扩散塔(6)内或回风风道(1)内。

8.根据权利要求1所述的一种高效节能矿井井筒防冻系统，其特征在于：所述回风井筒(15)、进风井筒(9)、回风扩散塔(6)、新风进风道(4) 和新风送风道(5)内均装有温度传感器（10）。

技术总结一种高效节能矿井井筒防冻系统，包括依次设置的回风井筒、矿井回风输送机构、新风输送机构和进风井筒，矿井回风输送机构包括回风风道、矿井主通风机和回风扩散塔，回风风道的一端与回风井筒连通，回风风道内安装有矿井主通风机，回风风道的另一端与回风扩散塔连通，新风输送机构包括换热器、新风进风道和新风送风道，换热器的一侧形成进风集风箱连接新风进口风道，换热器内的另一侧形成送风集风箱连接新风送风道，新风送风道与进风井筒连通。该矿井井筒防冻系统简单可靠，回风侧阻力低，由矿井主通风机克服阻力，新风克服流动阻力实现交叉逆流换热，系统能耗低，热效率高，有效减少环境污染。技术研发人员：韩志强,袁晓丽,姜官军受保护的技术使用者：山东美天能源科技股份有限公司技术研发日：20231008技术公布日：2024/7/18