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申请/专利权人：中国矿业大学

摘要：本发明公开了一种低风阻矿井乏风加热矿井入风流的系统与方法，包括矿井乏风喷淋换热单元、井口入风流喷淋换热单元、水源热泵辅助加热单元、矿井乏风换热冷热源池、井口入风流换热热源池，矿井乏风单元在乏风喷淋换热室内利用乏风余热对冷源喷淋液加热，加热后的喷淋液排至井口入风流换热热源池，然后由喷淋泵送至井口入风流喷淋换热室内加热井口入风流至规定温度，再经风管送至井口房，实现井口风流加热防冻的目的。水源热泵辅助加热系统可在极端天气时提供辅助热量，使得井口防冻系统安全可靠。由于矿井乏风、进口入风流均与喷淋换热介质直接接触换热，风阻小，可在不需消耗其他人工热源且实现低风阻低输送能耗的加热井口风流，实现井口防冻。

主权项：1.一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,其特征在于：包括矿井乏风换热单元和矿井进风井入风流换热单元以及辅助热源实施装置、井口入风流换热热源池、矿井乏风换热冷源池，矿井乏风换热单元包括矿井乏风换热室与乏风喷淋换热器，乏风喷淋换热器安装于矿井乏风换热室内，所述的乏风喷淋换热器与矿井乏风换热冷源池通过冷源喷淋供液管连接，冷源喷淋供液管装有冷源喷淋泵，所述的矿井乏风换热室底部为热源集液池，热源集液池通过热源喷淋液回液管与井口入风流换热热源池连接，矿井进风井入风流换热单元包括井口入风流换热室和井口入风流喷淋换热器，井口入风流喷淋换热器通过热源喷淋供液管与井口入风流换热热源池连接，热源喷淋供液管安装有热源喷淋供液管调节阀和热源喷淋泵，辅助热源实施装置包括辅助热源水源热泵系统，其有两路水源侧供回水管路，其中一路与冷源喷淋供液管连通，另一路连接矿井乏风换热冷源池，辅助热源水源热泵系统设有两路辅助加热循环管与辅助热源换热器形成循环回路，辅助加热循环管上安装有辅助热源循环水泵，辅助热源换热器安装在井口入风流换热热源池内，矿井乏风换热冷源池与井口入风流换热热源池之间具有溢流孔，井口入风流换热室与入风流送风管路和入风流进风段连接，入风流送风管路内安装井口风流温湿度监测模块，入风流进风段安装有入风流送风风机，井口入风流换热室的出口设有井口入风流换热室挡水板，井口入风流换热室挡水板之后为保温的入风流送风管路，井口入风流换热室底部为冷源集液池，冷源集液池通过冷源喷淋液回液管连通矿井乏风换热冷源池，冷源集液池加装过滤器及导流收集喷淋换热后的热水经冷源喷淋液回液管回至矿井乏风换热冷源池；所述的热源喷淋供液管上安装有热源喷淋液温度监测模块；冷源喷淋供液管上安装有冷源喷淋供液管调控阀；矿井乏风换热室顶部设有乏风换热室挡水板，乏风换热室挡水板的规格与距顶端喷排距离根据换热强度与风量匹配。

全文数据：一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统与方法技术领域本发明专利涉及一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻的系统与方法。背景技术冬季各类矿井进风井需要设置井口加热装置，使得进风井进风温度不低于2℃，传统的矿井井口防冻采用燃煤锅炉供热系统的井口加热器加热进风，可靠性较高，但具有空气污染大、能效低的缺点。因此逐步被井口电加热暖风机、矿井乏风源热泵供热系统的井口空调器、矿井乏风-新风直接换热的井口加热装置所替代，但这些系统具有一定的适应范围或者缺点。井口电加热取暖能效较低，用高品位能源加热仅在极少数情况下允许使用或仅可作为应急热源；矿井乏风源热泵系统，所能提供的热量较为充足，但投资成本高、施工周期长，适用于矿企的建筑供暖与井口加热的多种用途的用热系统，不适用仅用来井口保温防冻的场所；矿井乏风直接加热井口进风的矿井乏风-新风换热器风阻较大，导致新风输送能耗较高、送风量难于提高，使得整体能效降低。而本发明一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻的方法与装置，适用于仅有井口保温防冻需求的矿井，具有投资成本低、换热效率高、风阻小输送能耗低的特征。发明内容本发明专利的目的在于提供一种直接从矿井乏风中提取热量加热井口入风流的换热效率高、低风阻的井口加热系统与方法，该发明装置适用于寒冷地区与严寒地区。一种矿井乏风喷淋换热器与井口入风流喷淋换热器通过喷淋液逐次与矿井乏风、井口入风流进行换热，用矿井乏风的余废热加热进口入风流实施井口防冻措施，且设置辅助热源在极端天气时加热风流确保井口防冻。该发明装置中的空气-水换热装置为喷淋换热器，具有低风阻、换热效率高的特点，且装置仅有喷淋泵与井口入风流送风机耗电，可实现低能耗运行。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,包括矿井乏风换热单元和矿井进风井入风流换热单元以及辅助热源实施装置井口入风流换热热源池和矿井乏风换热冷源池，矿井乏风换热单元包括矿井乏风换热室与乏风喷淋换热器，乏风喷淋换热器安装于矿井乏风换热室内，所述的乏风喷淋换热器与矿井乏风换热冷源池通过冷源喷淋供液管连接，冷源喷淋供液管装有冷源喷淋泵，所述的矿井乏风换热室底部为热源集液池，热源集液池通过热源喷淋液回液管与井口入风流换热热源池连接，矿井进风井入风流换热单元包括井口入风流换热室和井口入风流喷淋换热器，井口入风流喷淋换热器通过热源喷淋供液管与井口入风流换热热源池连接，热源喷淋供液管安装有热源喷淋供液管调节阀和热源喷淋泵，辅助热源实施装置包括辅助热源水源热泵系统，其有两路水源侧供回水管路，其中一路与冷源喷淋供液管连通，另一路连接矿井乏风换热冷源池，辅助热源水源热泵系统设有两路辅助加热循环管与辅助热源换热器形成循环回路，辅助加热循环管上安装有辅助热源循环水泵，辅助热源换热器安装在井口入风流换热热源池内，矿井乏风换热冷源池与井口入风流换热热源池之间具有溢流孔，两池为独立保温围护结构，井口入风喷淋换热室与入风流送风管路和入风流进风段连接，入风流送风管路内安装井口风流温湿度监测模块，入风流进风段安装有入风流送风风机，井口入风流换热室的出口设有井口入风流换热挡水板，挡水板之后为保温的井口入风流送风管，所述的井口换热室底部为冷源集液池，冷源集液池通过冷源喷淋液回液管连通矿井乏风换热冷源池，冷源集液池加装过滤器及导流收集喷淋换热后的热水经冷源喷淋液回液管回至矿井乏风换热冷源池。所述的热源喷淋供液管上安装有热源喷淋液温度监测模块。冷源喷淋供液管上安装有冷源喷淋供液管调控阀。乏风换热室顶部设有乏风换热挡水板，挡水板的规格与距顶端喷排距离根据换热强度与风量匹配。辅助加热循环管上安装有辅助加热侧电动控制阀门。本发明通过喷淋换热设备降低矿井乏风与井口入风流热量交换中的阻力损失，从而降低输送能耗，综合能耗低于矿井乏风-新风换热系统的风机输送能耗。附图说明图1为本发明专利实施的整体结构示意图；图2为图1的A-A剖面图，井口入风流换热单元的结构图示意图；图中：1-矿井乏风喷淋换热室，2-井口入风喷淋换热室，3-乏风喷淋换热器，4-井口入风流喷淋换热器，5-冷源喷淋供液管调控阀，6-热源喷淋供液管调节阀，7-乏风换热室挡水板，8-入风流进风段，9-矿井乏风换热整流室，10-矿井乏风抽排风系统，11-入风流送风管路，12-入风流送风风机，13-矿井乏风换热冷源池，14-井口入风流换热热源池，15-冷源喷淋泵，16-热源喷淋泵，17-冷源喷淋供液管，18-冷源喷淋液回液管，19-热源喷淋供液管，20-热源喷淋液回液管，21-井口入风流换热室挡水板，22-喷淋液补水系统，23-辅助热源水源热泵系统，24-辅助热源循环水泵，25-辅助热源换热器，26-井口风流温湿度监测模块，27-热源喷淋液温度监测模块，28-溢流孔，29-排污泵，30-换热室支撑结构，31-热源喷淋液集液池，32-冷源喷淋液集液池，33-水源侧电动调控阀门，34-辅助加热侧电动控制阀门，35-水源侧供回水管路，36-辅助加热循环管。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。请参阅图1，本发明专利提供一种技术方案与装置：一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻的系统与方法，包括四部分，矿井乏风换热室1安装乏风喷淋换热器3，矿井乏风换热冷源池13内设有冷源喷淋泵15，通过冷源喷淋供液管17、冷源喷淋供液管调控阀5供送设定流量的冷源喷淋液由乏风喷淋换热器3的喷嘴喷出与矿井乏风逆流换热，以乏风换热单元的总风阻不超过60Pa设定换热室内风速，乏风换热室顶部设有乏风换热挡水板7，挡水板7的规格与距顶端喷排距离根据换热强度与风量匹配，所述的矿井乏风换热室1底部为热源集液池31，集液池收集喷淋换热后的热水经热源喷淋液回液管20回至井口入风流换热热源池14，进入井口入风流换热单元，矿井乏风抽排风系统10、矿井乏风整流室9、矿井乏风换热室1、乏风换热室挡水板7实现矿井乏风换热的乏风供应风速调控功能，矿井乏风换热冷源池13、冷源喷淋泵15，冷源喷淋供液管17、冷源喷淋供液管调控阀5、矿井乏风喷淋换热器2、热源喷淋液集液池31、热源喷淋液回液管20、井口入风流换热热源池14实现冷源喷淋液喷淋到矿井乏风中提取热量后积聚过滤后依靠重力排水排至井口入风流热源换热池14内为井口入风流提供换热热源。所述的矿井进风井入风流换热单元，井口入风流换热室2安装井口入风流喷淋换热器4，井口入风流换热热源池内安装有热源喷淋泵16，通过热源喷淋供液管19、热源喷淋供液管调控阀6供送设定流量的热源喷淋液由入风流喷淋换热器4的喷嘴喷出与入风流换热，入风流喷淋换热器4采用风阻较小的对喷与顺喷组合方式，井口入风流换热单元的最大风阻小于100Pa，在保证换热效率的情况下降低风阻，喷淋泵将温度较高的热源喷淋液由井口入风流喷淋换热器4喷出加热井口入风流至设计温度，井口入风流的风量为进风井的总进风量。所述的井口换热室底部为冷源集液池32，集液池加装过滤器及导流收集喷淋换热后的热水经冷源喷淋液回液管18回至矿井乏风换热冷源池13，井口入风流换热室的出口设有井口入风流换热挡水板21，挡水板之后为保温的井口入风流送风管11，送至入风井井口房。所述的井口入风流换热热源池14内设有喷淋液补水系统22，根据热源池内的水质及水位及时补水。所述的热源喷淋液供液管19设有热源喷淋液温度监控模块26、井口入风流送风段11与新风进风段8均设有温湿度监控模块27，向所述的井口入风流换热热源池14内的辅助热源加热系统25传送温湿度信息，实现自动启停辅助热源25对热源池内的喷淋液加热。井口入风流换热实施的装置与方法，入风流进风段8、入风流送风风机12、入风流送风管路11、井口入风喷淋换热室2、井口入风流换热室挡水板7实施井口入风流换热的入风流供应及风阻调控功能，井口入风流换热热源池13、热源喷淋泵16、热源喷淋供液管19、热源喷淋供液管调控阀6、井口入风流喷淋换热器2、冷源喷淋液集液池32、冷源喷淋液回液管18、矿井乏风换热冷源池14实施热源喷淋液将热量转移至入风流中，且积聚冷源喷淋液过滤后依靠重力排水排至矿井乏风换热冷源池14内为矿井乏风提供换热冷源。热源喷淋液与冷源喷淋液补水与净化处理实施装置与方法，热源池14内喷淋液补水系统22依据井口入风流换热热源池14内水位及时补水，冷源喷淋液集液池、热源喷淋液集液池的出口装设有滤网过滤器。辅助热源实施装置与方法，热源喷淋液供液管19设有热源喷淋液温度监控模块26、井口入风流送风段11与新风进风段8均设有温湿度监控模块27，向所述的井口入风流换热热源池14内的辅助热源加热系统25与辅助热源水源热泵系统23传递温湿度信息，当井口入风流温度低于2℃时、开启水源侧电动调控阀门33、辅助加热侧电动控制阀门34，由水源侧供回水管路35往水源泵机组23提供低温热源，辅助热源水源热泵23提供的热量由辅助加热循环管36输送给辅助热源加热系统25加热井口入风流换热热源池内14的喷淋液，实现自动启停辅助热源25对热源池内的喷淋液加热。尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

权利要求：1.一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,其特征在于：包括矿井乏风换热单元和矿井进风井入风流换热单元以及辅助热源实施装置、井口入风流换热热源池、矿井乏风换热冷源池，矿井乏风换热单元包括矿井乏风换热室与乏风喷淋换热器，乏风喷淋换热器安装于矿井乏风换热室内，所述的乏风喷淋换热器与矿井乏风换热冷源池通过冷源喷淋供液管连接，冷源喷淋供液管装有冷源喷淋泵，所述的矿井乏风换热室底部为热源集液池，热源集液池通过热源喷淋液回液管与井口入风流换热热源池连接，矿井进风井入风流换热单元包括井口入风流换热室和井口入风流喷淋换热器，井口入风流喷淋换热器通过热源喷淋供液管与井口入风流换热热源池连接，热源喷淋供液管安装有热源喷淋供液管调节阀和热源喷淋泵，辅助热源实施装置包括辅助热源水源热泵系统，其有两路水源侧供回水管路，其中一路与冷源喷淋供液管连通，另一路连接矿井乏风换热冷源池，辅助热源水源热泵系统设有两路辅助加热循环管与辅助热源换热器形成循环回路，辅助加热循环管上安装有辅助热源循环水泵，辅助热源换热器安装在井口入风流换热热源池内，矿井乏风换热冷源池与井口入风流换热热源池之间具有溢流孔，井口入风喷淋换热室与入风流送风管路和入风流进风段连接，入风流送风管路内安装井口风流温湿度监测模块，入风流进风段安装有入风流送风风机，井口入风流换热室的出口设有井口入风流换热挡水板，挡水板之后为保温的井口入风流送风管，所述的井口换热室底部为冷源集液池，冷源集液池通过冷源喷淋液回液管连通矿井乏风换热冷源池，冷源集液池加装过滤器及导流收集喷淋换热后的热水经冷源喷淋液回液管回至矿井乏风换热冷源池。2.根据权利1要求所述的一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,其特征在于：所述的热源喷淋供液管上安装有热源喷淋液温度监测模块。3.根据权利1要求所述的一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,其特征在于：冷源喷淋供液管上安装有冷源喷淋供液管调控阀。4.根据权利1要求所述的一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,其特征在于：乏风换热室顶部设有乏风换热挡水板，挡水板的规格与距顶端喷排距离根据换热强度与风量匹配。5.根据权利1要求所述的一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻系统,其特征在于：辅助加热循环管上安装有辅助加热侧电动控制阀门。6.一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻方法,其特征在于，矿井乏风抽排风系统、矿井乏风整流室、矿井乏风换热室、乏风换热室挡水板实现矿井乏风换热的乏风供应风速调控与防止喷淋液飘逸的功能，矿井乏风换热冷源池、冷源喷淋泵，冷源喷淋供液管、冷源喷淋供液管调控阀、矿井乏风喷淋换热器、热源喷淋液集液池、热源喷淋液回液管、井口入风流换热热源池实现冷源喷淋液喷淋到矿井乏风中提取热量后积聚过滤后依靠重力排水排至井口入风流热源换热池内为井口入风流提供换热热源；入风流进风段、入风流送风风机、入风流送风管路、井口入风喷淋换热室、井口入风流换热室挡水板实施井口入风流换热的入风流供应及风阻调控功能，井口入风流换热热源池、热源喷淋泵、热源喷淋供液管、热源喷淋供液管调控阀、井口入风流喷淋换热器、冷源喷淋液集液池、冷源喷淋液回液管、矿井乏风换热冷源池实施热源喷淋液将热量转移至入风流中，且积聚冷源喷淋液过滤后依靠重力排水排至矿井乏风换热冷源池内为矿井乏风提供换热冷源；热源喷淋液与冷源喷淋液补水与净化处理的实施装置与方法，热源池内喷淋液补水系统依据井口入风流换热热源池内水位及时补水，冷源喷淋液集液池、热源喷淋液集液池的出口装设有滤网过滤器；热源喷淋液供液管设有热源喷淋液温度监控模块、井口入风流送风段与新风进风段均设有温湿度监控模块，向所述的井口入风流换热热源池内的辅助热源加热系统与辅助热源水源热泵系统传递温湿度信息，当井口入风流温度低于2℃时、开启水源侧电动调控阀门、辅助加热侧电动控制阀门，由水源侧供回水管路往水源泵机组提供低温热源，辅助热源水源热泵提供的热量由辅助加热循环管输送给辅助热源加热系统加热井口入风流换热热源池内的喷淋液，实现自动启停辅助热源对热源池内的喷淋液加热。

百度查询： 中国矿业大学 一种低风阻矿井乏风取热加热井口入风流防冻的系统与方法