本發明涉及礦井節能改造領域，具體的說是一種礦井送風加熱裝置。

背景技術：

在煤礦生產的過程中，需要持續不斷的向井下注入新鮮空氣，按照《煤礦安全規程》規范中規定：為保證安全生產，礦井進風井口空氣溫度應保證在2℃以上。這樣，在室外氣溫低于2℃時就要對礦井進風井口處空氣進行加熱。

目前傳統的加熱方式是通過消耗燃煤、燃氣加熱熱水用于加熱礦井進風井口處空氣。礦井進風送風量大、運行時間長、冬季室外溫度低，無論燃煤、燃氣都要消耗大量的能源并釋放大量的污染物，不利于周圍生存環境，所以燃煤、燃氣的加熱方式不可取。

近年來，由于人們節能環保意識的增強，對礦井送風加熱方式的研究更加重視。眾所周知，礦井排風中蘊含豐富的低溫熱能，如果能將礦井排風處低溫熱能合理收集給礦井進風井口處空氣加熱，不僅排風處低溫熱能得以利用，而且送風處空氣溫度得以升高，滿足礦井安全生產的需要，一舉兩得。

目前，主要利用熱泵技術通過噴淋和間壁式熱交換的方式回收利用礦井排風的余熱給礦井送風處空氣加熱。這種加熱方式與傳統的燃煤、燃氣、電鍋爐相比節能效果明顯。但需消耗一定的電能。授權公告日為CN205805613U的發明專利雖然減少了投資和系統運行維護費，然而換熱介質采用水，當環境溫度在0℃以下，介質停止運行時會出現將換熱器凍裂的問題，嚴重影響該系統的正常運行，而且加熱方式選擇電加熱和鍋爐加熱，能源利用不太合理，同時系統正常運行時管內介質的溫度不能低于0℃，提取轉移的熱量有限。

本發明在總結和歸納先前研究成果的基礎上，在分離式熱管技術的啟發下研發了一種高效、節能、安全、穩定、深度取熱移熱的礦井送風加熱裝置。

技術實現要素：

本發明解決的技術問題是提供一種礦井送風加熱裝置，能通過分離式熱管技術加熱為主，空氣源熱泵技術加熱為輔的加熱方式，深度提取礦井排風的余熱用于加熱礦井送風口處的空氣，確保礦井送風溫度不小于2℃，保證安全生產，省去了傳統的加熱熱源，解決了冬季礦井送風加熱的問題。

為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是：

本發明包括礦井排風口處設置的排風換熱器和礦井送風口處設置的送風加熱器， 所述排風換熱器包括第一換熱器和第二換熱器，所述送風加熱器包括第一加熱器和第二加熱器；所述第一換熱器和第一加熱器通過充滿換熱介質的管道連接，所述管道上設有輸送換熱介質的第一介質循環泵，所述第一換熱器、第一加熱器、第一介質循環泵和相互之間的連接管道形成第一循環回路，所述第一循環回路的管道上設有為管道內介質輔助加熱的加熱裝置；所述第二換熱器和第二加熱器通過充滿換熱介質的管道連接，所述管道上設有輸送換熱介質的第二介質循環泵，所述第二換熱器、第二加熱器、第二介質循環泵和相互之間的連接管道形成第二循環回路；所述第一循環回路和第二循環回路的管道上均設有向管道內補充介質的補液裝置。

進一步的，所述介質為乙二醇溶液，所述乙二醇溶液的濃度不高于60%。

進一步的，所述乙二醇溶液的濃度為30-40%。

進一步的，所述加熱裝置包括設置在第一循環回路管道上的旁路閥和空氣源熱泵，所述旁路閥與空氣源熱泵通過介質增壓泵連接。

進一步的，所述補液裝置包括制液罐、儲液箱和定壓罐，所述制液罐與儲液箱連接，所述儲液箱通過補液泵與定壓罐連接，所述定壓罐通過管道分別與第一循環回路、第二循環回路的管道連接。

進一步的，所述排風換熱器上設有定時噴水的噴淋噴頭，所述噴淋噴頭通過噴淋水泵與噴淋水箱連接。

進一步的，所述排風換熱器的上方設有開閉裝置。

進一步的，所述排風換熱器內設有肋片。

進一步的，所述礦井送風口處設有風機。

由于采用了上述技術方案，本發明取得的有益效果是：

本發明結構簡單，設計新穎，由排風換熱器和送風加熱器組成兩個單獨的介質循環回路，換熱介質選用乙二醇溶液，工作過程中排風換熱器內的乙二醇溶液吸收礦井排風處的低溫熱能，溫度升高，在介質循環泵的作用下將其運送到礦井送風口的送風加熱器內，送風加熱器將其中的熱能以傳導的方式傳送給周圍的空氣，空氣吸收熱量溫度升高。將溫度升高的空氣送入礦井內，滿足生產的需求。

本發明高效、節能、環保，能深度提取礦井排風處的低溫熱能，確保礦井生產安全、順利的進行。有大力推廣的必要。

附圖說明

圖1是本發明的結構組成示意圖。

其中，1、第一換熱器；2、第二換熱器；3、第一加熱器；4、第二加熱器；5、風機；6、旁路閥；7、介質增壓泵；8、空氣源熱泵；9、第二介質循環泵；10、第一介質循環泵；11、定壓罐；12、補液泵；13、儲液箱；14、制液罐；15、噴淋水泵；16、噴淋水箱。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明做進一步詳細說明：

一種礦井送風加熱裝置，結構如圖1所示，其包括礦井排風口處設置的排風換熱器和礦井送風口處設置的送風加熱器，所述排風換熱器通過管道與送風加熱器連接，所述管道上設有輸送管道內換熱介質的介質循環泵。

排風換熱器布置在礦井排風口的四周，礦井排風從四周排出的過程中與排風換熱器進行熱量交換，排風換熱器內的介質吸收礦井排風的熱量后溫度升高，在介質循環泵的作用下流動到送風加熱器，由于室外的空氣溫度低于送風加熱器的溫度，室外空氣會吸收送風加熱器的熱量，吸熱后的空氣溫度升高送入井下，此時送風加熱器失去熱量介質溫度降低，在介質循環泵的作用下流動到排風換熱器中繼續吸收熱量。依靠介質不斷的循環將礦井排風的熱量轉移給礦井送風加熱器用于加熱礦井送風口處的低溫空氣。

所述排風換熱器的上方設有開閉裝置，所述開閉裝置為屋頂，所述屋頂由液壓裝置控制其開、閉。在非供暖季，室外氣溫回升至2℃以上，礦井送風口處空氣溫度不低于2℃時，礦井排風口處的排風換熱器上方的屋頂會在液壓裝置的作用下自動打開，礦井排風自下而上排到大氣中去，本裝置停止運行。當室外氣溫在2℃以下的時候，在液壓裝置的作用下屋頂自動關閉，將15℃左右的礦井排風封存在礦井排風口處，本裝置正常工作，充分利用排風中的低溫熱能將礦井送風口處空氣溫度加熱，使其溫度升至2℃以上，保證向礦井內正常送風。

所述排風換熱器內設有肋片，肋片的設置能增加排風換熱器的換熱面積，強化換熱效果和減小排風換熱器體積的作用。

排風換熱器上設有定時噴水的噴淋噴頭，所述噴淋噴頭通過噴淋水泵15與噴淋水箱16連接。礦井排風中往往會含有一定量的煤粉，礦井排風與排風換熱器換熱的過程中往往會有煤粉集聚在排風換熱器的表面，煤粉堆積多了影響換熱效果，需要及時清理積灰，所述噴淋水泵15定時將噴淋水箱16內的儲水壓入噴淋噴頭，噴淋噴頭定時噴水，起到及時沖掉積灰的作用。

所述礦井送風口處設有風機5。經理論計算，送風過程會給通風系統增加50-100pa的阻力，當通風系統余壓不足時，需要通過風機5來克服系統的阻力，確保順利送風。

所述排風換熱器包括第一換熱器1和第二換熱器2，所述送風加熱器包括第一加熱器3和第二加熱器4，所述第一換熱器1和第一加熱器3通過充滿換熱介質的管道連接，所述管道上設有輸送換熱介質的第一介質循環泵10，所述第一換熱器1、第一加熱器3、第一介質循環泵10和相互之間的連接管道形成第一循環回路，所述第一循環回路的管道上設有為管道內介質輔助加熱的加熱裝置，所述加熱裝置包括設置在第一循環回路管道上的旁路閥6和空氣源熱泵8，所述旁路閥6與空氣源熱泵8通過介質增壓泵7連接。

為了保證系統應用的安全性和擴大應用區域，在第一循環回路的管道上增設了加熱裝置，采用空氣源熱泵8加熱，與電直接加熱相比空氣源熱泵8的節能性更好。當第一循環回路內介質的溫度低于設定的溫度值時，旁通閥6打開，介質進入空氣源熱泵8的冷凝器，吸收空氣源熱泵8制取的熱量后和礦井排風的余熱一起加熱礦井送風。目前，空氣源熱泵8的工作溫度在-25℃，只要室外空氣溫度不低于-25℃，便可以通過控制空氣源熱泵8的制熱量保證整個裝置的安全運行。

所述第二換熱器2和第二加熱器4通過充滿換熱介質的管道連接，所述管道上設有輸送換熱介質的第二介質循環泵9，所述第二換熱器2、第二加熱器4、第二介質循環泵9和相互之間的連接管道形成第二循環回路。

一般情況下礦井排風的溫度為15℃左右，經過介質一次循環后，排風換熱器能夠提取的熱量有限，能夠有效利用的熱量有限，為了充分利用礦井排風余熱，深度提取礦井排風的余熱，本裝置設置了第一循環回路和第二循環回路，由兩個獨立的循環回路結合起來可達到深度提取和轉移礦井排風余熱的作用。第一循環回路上設有介質輔助加熱裝置，其介質溫度要高于第二循環回路的介質溫度，主要考慮到室外低溫空氣與送風加熱器的溫差較大，降低介質溫度后仍然保持足夠大的溫差，介質溫度的降低有利于更深度的提取礦井排風的余熱，此時礦井排風的溫度可能會被降到0℃以下，由于第一循環回路礦井排風中的水分基本被全部析出，即使排風換熱器表面溫度低于0℃也不會存在結冰的危險，利用第二循環回路內的低溫介質能大大降低排風的溫度，最大限度的提取礦井排風的余熱。因此，輸送低溫介質的第二循環回路起到預熱新風的作用，第一循環環路中排風換熱器首先與排風接觸，排風溫度較高，介質的溫度也較高，送風加熱器與預熱后的空氣接觸，仍存在一定的溫差且能夠將空氣加熱到2℃以上。

所述第一循環回路和第二循環回路的管道上均設有向管道內補充介質的補液裝置。所述補液裝置包括制液罐14、儲液箱13和定壓罐11，所述制液罐14與儲液箱13連接，所述儲液箱13通過補液泵12與定壓罐11連接，所述定壓罐11通過管道分別與第一循環回路、第二循環回路的管道連接。補液裝置的設置能確保第一循環回路和第二循環回路內介質的含量，保證本裝置最大限度提取礦井排風中的余熱，滿足礦井安全生產的需要。

所述介質為乙二醇溶液，所述乙二醇溶液的濃度不高于60%，乙二醇溶液的濃度優選為30-40%。乙二醇是一種無色微粘的液體，沸點是197.4℃，冰點是-11.5℃，能與水任意比例混合。混合后由于改變了冷卻水的蒸氣壓，冰點顯著降低。其降低的程度在一定范圍內隨乙二醇的含量增加而下降。當乙二醇的含量為60%時，冰點可降低至-48.3℃，超過這個極限時，冰點反而要上升。本裝置使用的乙二醇溶液濃度為40%,對應的冰點溫度為-25℃，此時空氣源熱泵8正常工作。

由于乙二醇防凍液在使用中易生成酸性物質，對金屬有腐蝕作用，所以本裝置中與乙二醇相接觸的排風換熱器、送風加熱器和管道均采用不銹鋼材料制成，滿足安全生產的要求。

最后應說明的是：以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解：其依然可以對前述實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特征進行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應技術方案的本質脫離本發明實施例技術方案的精神和范圍。