技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明是綜合利用熱泵與井下降溫技術(shù)，在進(jìn)行礦井降溫的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)了井下熱能回收利用，一套系統(tǒng)解決了高溫礦井井下降溫和地面建筑供熱的雙重需求，屬于礦井熱害治理和余熱利用領(lǐng)域。

背景技術(shù)：
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隨著采礦技術(shù)的發(fā)展，煤礦、鐵礦、金礦等現(xiàn)代化礦井的采掘深度不斷增加，一方面：井下溫度越來越高，井下高溫?zé)岷Τ蔀楝F(xiàn)代化井下開采必需解決的問題。另一方面：礦井地面建筑采暖、井筒進(jìn)風(fēng)防凍、洗浴熱水需要消耗大量熱能。

傳統(tǒng)做法將井下降溫和地面供熱分開設(shè)計(jì)，能源消耗量大，設(shè)備重復(fù)投資，本發(fā)明針對(duì)礦井熱害治理和冬季礦井供熱需求，提出礦井降溫與熱能利用一體化技術(shù)，設(shè)計(jì)一套系統(tǒng)同時(shí)實(shí)現(xiàn)高溫礦井井下降溫和冬季礦井建筑采暖、洗浴熱水、井筒防凍的供熱需求，該技術(shù)不但可以降低井下降溫和冬季采暖建設(shè)投資，同時(shí)取消了傳統(tǒng)的鍋爐熱源，實(shí)現(xiàn)清潔能源回收利用、節(jié)能降耗，并大幅度降低了系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
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針對(duì)礦井熱害治理和冬季礦井供熱需求，本發(fā)明提供一種礦井降溫與熱能利用一體化系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了以下技術(shù)方案：一種礦井降溫與熱能利用的綜合系統(tǒng)，其特征在于：它包括噴淋換熱系統(tǒng)、除霧器、冷卻塔、集水池、兩級(jí)熱泵機(jī)組、高低壓換熱器、井下降溫用空冷器所需的其他設(shè)備零部件。在地面建立井下降溫與熱能利用設(shè)計(jì)綜合機(jī)房，機(jī)組共用，系統(tǒng)統(tǒng)一考慮；夏季：熱泵機(jī)組制冷工況，提供冷凍水用于井下降溫，消除礦井熱害；冬季：大部分熱泵機(jī)組供熱工況，回收礦井回風(fēng)余熱提供冬季熱源，少部分熱泵機(jī)組機(jī)組根據(jù)井下熱害情況采用制冷工況提供井下降溫，同時(shí)井下降溫冷凝熱用于冬季供熱；井下采用殼管式高低壓換熱器解決系統(tǒng)高靜水壓?jiǎn)栴}。在通風(fēng)主扇出口安裝噴淋式換熱系統(tǒng)，冬季回收礦井回風(fēng)余熱，夏季排出井下降溫冷凝熱，從而達(dá)到了節(jié)約能源，降低能耗的目的。本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.實(shí)現(xiàn)了井下熱害資源化利用，將高溫礦井井下熱害轉(zhuǎn)換成冬季供熱的能源。

2.發(fā)明了采用熱泵主機(jī)設(shè)計(jì)了一套井下降溫與地面供熱綜合系統(tǒng)，通過熱泵主機(jī)不同工況的運(yùn)行切換，既可以滿足高溫礦井井下降溫制冷需求又可以滿足冬季建筑采暖、洗浴熱水及井筒防凍的供熱需求。

3.提出井下降溫采用熱泵機(jī)組串聯(lián)運(yùn)行，兩級(jí)制冷，15.5℃大溫差送水，減小了一次冷凍水輸送管徑，節(jié)約了豎井空間。

4.實(shí)現(xiàn)了井下降溫冷凝熱回收利用

5.采用高低壓換熱器解決高溫礦井高靜水壓?jiǎn)栴}。

6.采用了普通熱泵機(jī)組替代了昂貴的井下降溫機(jī)組。

附圖說明：

圖1為礦井降溫與熱能利用一體化系統(tǒng)供熱工況工作原理圖。

圖2為礦井降溫與熱能利用一體化系統(tǒng)制冷工況工作原理圖。

圖3為礦井降溫與熱能利用一體化系統(tǒng)總圖

具體實(shí)施方式：

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明主要包括：除霧器1、噴淋換熱系統(tǒng)2、回風(fēng)換熱塔3、換熱水池4、一級(jí)熱泵機(jī)組5、二級(jí)熱泵機(jī)組6、冷卻塔7、高低壓換熱器8、空冷器9、建筑采暖10、井筒防凍11、二級(jí)冷源12。

冬季運(yùn)行如圖1所示，冬季，冷卻塔7停止運(yùn)行，從礦井出來的總回風(fēng)不僅溫度較高而且濕度較大，總回風(fēng)中含豐富的低溫?zé)崮堋Ｒ患?jí)熱泵5通過回風(fēng)換熱塔3回收礦井回風(fēng)中的熱能，為建筑采暖、井筒防凍提供熱。同時(shí)，少部分熱泵機(jī)組機(jī)組制冷工況提供井下降溫，水在回風(fēng)換熱擴(kuò)散塔中通過噴淋換熱系統(tǒng)2與礦井回風(fēng)進(jìn)行換熱（除霧器1主要防止換熱后的水向外飄散），水向回風(fēng)釋放熱量后匯入換熱水池4，作為熱泵機(jī)組冷卻水源。集水池4中的水進(jìn)入一級(jí)熱泵機(jī)組5和二級(jí)熱泵機(jī)組6的冷凝器，熱泵機(jī)組中的制冷工質(zhì)與進(jìn)入冷凝器的水源換熱釋放熱量后，提供2.5℃一次冷凍水，一次冷凍水通過副井送至井下降溫硐室，在降溫硐室利用高低壓換熱器8換成二次冷凍水，二次冷凍水將冷量送到井下降溫用空冷器9實(shí)現(xiàn)井下降溫，同時(shí)井下降溫冷凝熱用于冬季供熱。

夏季運(yùn)行如圖2所示，夏季，制冷工況產(chǎn)生的冷凝熱通過回風(fēng)換熱塔3和冷卻塔7排出。其中，在回風(fēng)換熱擴(kuò)散塔3中，水通過噴淋換熱系統(tǒng)2與礦井回風(fēng)進(jìn)行換熱（除霧器1主要防止換熱后的水向外飄散），水向回風(fēng)釋放熱量后匯入換熱水池4，作為一級(jí)熱泵機(jī)組5和二級(jí)熱泵機(jī)組6的冷卻水源。集水池4中的水進(jìn)入一級(jí)熱泵機(jī)組5和二級(jí)熱泵機(jī)組6的冷凝器，熱泵機(jī)組中的制冷工質(zhì)與進(jìn)入冷凝器的水源換熱釋放熱量后，提供2.5℃一次冷凍水，一次冷凍水通過副井送至井下降溫硐室，在降溫硐室利用高低壓換熱器8換成二次冷凍水，二次冷凍水將冷量送到井下降溫用空冷器9實(shí)現(xiàn)井下降溫。

上述各實(shí)施例僅用于說明本發(fā)明，其中各部件的結(jié)構(gòu)、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發(fā)明技術(shù)方案的基礎(chǔ)上進(jìn)行的等同變換和改進(jìn)，均不應(yīng)排除在本發(fā)明的保護(hù)范圍之外。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種礦井降溫與熱能利用一體化系統(tǒng)，涵蓋回風(fēng)換熱，冬季礦井建筑采暖、洗浴熱水、井筒防凍的供熱需求。體化系統(tǒng)包括：噴淋換熱系統(tǒng)、除霧器、冷卻塔、集水池、兩級(jí)熱泵機(jī)組、高低壓換熱器、井下降溫用空冷器所需的其他設(shè)備零部件。在地面建立井下降溫與熱能利用設(shè)計(jì)綜合機(jī)房，機(jī)組共用，系統(tǒng)統(tǒng)一考慮；夏季：熱泵機(jī)組制冷工況，提供冷凍水用于井下降溫，消除礦井熱害；冬季：大部分熱泵機(jī)組供熱工況，回收礦井回風(fēng)余熱提供冬季熱源，少部分熱泵機(jī)組機(jī)組根據(jù)井下熱害情況采用制冷工況提供井下降溫。在通風(fēng)主扇出口安裝噴淋式換熱系統(tǒng)，冬季回收礦井回風(fēng)余熱，夏季排出井下降溫冷凝熱，從而達(dá)到了節(jié)約能源，降低能耗的目的。

技術(shù)研發(fā)人員：牛永勝;鄧先發(fā);崔穎;吳旭明
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中環(huán)智創(chuàng)（北京）科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.08.14
技術(shù)公布日：2017.10.27