本发明涉及矿井节能改造领域，具体的说是一种矿井送风加热装置。

背景技术：

在煤矿生产的过程中，需要持续不断的向井下注入新鲜空气，按照《煤矿安全规程》规范中规定：为保证安全生产，矿井进风井口空气温度应保证在2℃以上。这样，在室外气温低于2℃时就要对矿井进风井口处空气进行加热。

目前传统的加热方式是通过消耗燃煤、燃气加热热水用于加热矿井进风井口处空气。矿井进风送风量大、运行时间长、冬季室外温度低，无论燃煤、燃气都要消耗大量的能源并释放大量的污染物，不利于周围生存环境，所以燃煤、燃气的加热方式不可取。

近年来，由于人们节能环保意识的增强，对矿井送风加热方式的研究更加重视。众所周知，矿井排风中蕴含丰富的低温热能，如果能将矿井排风处低温热能合理收集给矿井进风井口处空气加热，不仅排风处低温热能得以利用，而且送风处空气温度得以升高，满足矿井安全生产的需要，一举两得。

目前，主要利用热泵技术通过喷淋和间壁式热交换的方式回收利用矿井排风的余热给矿井送风处空气加热。这种加热方式与传统的燃煤、燃气、电锅炉相比节能效果明显。但需消耗一定的电能。授权公告日为CN205805613U的发明专利虽然减少了投资和系统运行维护费，然而换热介质采用水，当环境温度在0℃以下，介质停止运行时会出现将换热器冻裂的问题，严重影响该系统的正常运行，而且加热方式选择电加热和锅炉加热，能源利用不太合理，同时系统正常运行时管内介质的温度不能低于0℃，提取转移的热量有限。

本发明在总结和归纳先前研究成果的基础上，在分离式热管技术的启发下研发了一种高效、节能、安全、稳定、深度取热移热的矿井送风加热装置。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是提供一种矿井送风加热装置，能通过分离式热管技术加热为主，空气源热泵技术加热为辅的加热方式，深度提取矿井排风的余热用于加热矿井送风口处的空气，确保矿井送风温度不小于2℃，保证安全生产，省去了传统的加热热源，解决了冬季矿井送风加热的问题。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

本发明包括矿井排风口处设置的排风换热器和矿井送风口处设置的送风加热器， 所述排风换热器包括第一换热器和第二换热器，所述送风加热器包括第一加热器和第二加热器；所述第一换热器和第一加热器通过充满换热介质的管道连接，所述管道上设有输送换热介质的第一介质循环泵，所述第一换热器、第一加热器、第一介质循环泵和相互之间的连接管道形成第一循环回路，所述第一循环回路的管道上设有为管道内介质辅助加热的加热装置；所述第二换热器和第二加热器通过充满换热介质的管道连接，所述管道上设有输送换热介质的第二介质循环泵，所述第二换热器、第二加热器、第二介质循环泵和相互之间的连接管道形成第二循环回路；所述第一循环回路和第二循环回路的管道上均设有向管道内补充介质的补液装置。

进一步的，所述介质为乙二醇溶液，所述乙二醇溶液的浓度不高于60%。

进一步的，所述乙二醇溶液的浓度为30-40%。

进一步的，所述加热装置包括设置在第一循环回路管道上的旁路阀和空气源热泵，所述旁路阀与空气源热泵通过介质增压泵连接。

进一步的，所述补液装置包括制液罐、储液箱和定压罐，所述制液罐与储液箱连接，所述储液箱通过补液泵与定压罐连接，所述定压罐通过管道分别与第一循环回路、第二循环回路的管道连接。

进一步的，所述排风换热器上设有定时喷水的喷淋喷头，所述喷淋喷头通过喷淋水泵与喷淋水箱连接。

进一步的，所述排风换热器的上方设有开闭装置。

进一步的，所述排风换热器内设有肋片。

进一步的，所述矿井送风口处设有风机。

由于采用了上述技术方案，本发明取得的有益效果是：

本发明结构简单，设计新颖，由排风换热器和送风加热器组成两个单独的介质循环回路，换热介质选用乙二醇溶液，工作过程中排风换热器内的乙二醇溶液吸收矿井排风处的低温热能，温度升高，在介质循环泵的作用下将其运送到矿井送风口的送风加热器内，送风加热器将其中的热能以传导的方式传送给周围的空气，空气吸收热量温度升高。将温度升高的空气送入矿井内，满足生产的需求。

本发明高效、节能、环保，能深度提取矿井排风处的低温热能，确保矿井生产安全、顺利的进行。有大力推广的必要。

附图说明

图1是本发明的结构组成示意图。

其中，1、第一换热器；2、第二换热器；3、第一加热器；4、第二加热器；5、风机；6、旁路阀；7、介质增压泵；8、空气源热泵；9、第二介质循环泵；10、第一介质循环泵；11、定压罐；12、补液泵；13、储液箱；14、制液罐；15、喷淋水泵；16、喷淋水箱。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步详细说明：

一种矿井送风加热装置，结构如图1所示，其包括矿井排风口处设置的排风换热器和矿井送风口处设置的送风加热器，所述排风换热器通过管道与送风加热器连接，所述管道上设有输送管道内换热介质的介质循环泵。

排风换热器布置在矿井排风口的四周，矿井排风从四周排出的过程中与排风换热器进行热量交换，排风换热器内的介质吸收矿井排风的热量后温度升高，在介质循环泵的作用下流动到送风加热器，由于室外的空气温度低于送风加热器的温度，室外空气会吸收送风加热器的热量，吸热后的空气温度升高送入井下，此时送风加热器失去热量介质温度降低，在介质循环泵的作用下流动到排风换热器中继续吸收热量。依靠介质不断的循环将矿井排风的热量转移给矿井送风加热器用于加热矿井送风口处的低温空气。

所述排风换热器的上方设有开闭装置，所述开闭装置为屋顶，所述屋顶由液压装置控制其开、闭。在非供暖季，室外气温回升至2℃以上，矿井送风口处空气温度不低于2℃时，矿井排风口处的排风换热器上方的屋顶会在液压装置的作用下自动打开，矿井排风自下而上排到大气中去，本装置停止运行。当室外气温在2℃以下的时候，在液压装置的作用下屋顶自动关闭，将15℃左右的矿井排风封存在矿井排风口处，本装置正常工作，充分利用排风中的低温热能将矿井送风口处空气温度加热，使其温度升至2℃以上，保证向矿井内正常送风。

所述排风换热器内设有肋片，肋片的设置能增加排风换热器的换热面积，强化换热效果和减小排风换热器体积的作用。

排风换热器上设有定时喷水的喷淋喷头，所述喷淋喷头通过喷淋水泵15与喷淋水箱16连接。矿井排风中往往会含有一定量的煤粉，矿井排风与排风换热器换热的过程中往往会有煤粉集聚在排风换热器的表面，煤粉堆积多了影响换热效果，需要及时清理积灰，所述喷淋水泵15定时将喷淋水箱16内的储水压入喷淋喷头，喷淋喷头定时喷水，起到及时冲掉积灰的作用。

所述矿井送风口处设有风机5。经理论计算，送风过程会给通风系统增加50-100pa的阻力，当通风系统余压不足时，需要通过风机5来克服系统的阻力，确保顺利送风。

所述排风换热器包括第一换热器1和第二换热器2，所述送风加热器包括第一加热器3和第二加热器4，所述第一换热器1和第一加热器3通过充满换热介质的管道连接，所述管道上设有输送换热介质的第一介质循环泵10，所述第一换热器1、第一加热器3、第一介质循环泵10和相互之间的连接管道形成第一循环回路，所述第一循环回路的管道上设有为管道内介质辅助加热的加热装置，所述加热装置包括设置在第一循环回路管道上的旁路阀6和空气源热泵8，所述旁路阀6与空气源热泵8通过介质增压泵7连接。

为了保证系统应用的安全性和扩大应用区域，在第一循环回路的管道上增设了加热装置，采用空气源热泵8加热，与电直接加热相比空气源热泵8的节能性更好。当第一循环回路内介质的温度低于设定的温度值时，旁通阀6打开，介质进入空气源热泵8的冷凝器，吸收空气源热泵8制取的热量后和矿井排风的余热一起加热矿井送风。目前，空气源热泵8的工作温度在-25℃，只要室外空气温度不低于-25℃，便可以通过控制空气源热泵8的制热量保证整个装置的安全运行。

所述第二换热器2和第二加热器4通过充满换热介质的管道连接，所述管道上设有输送换热介质的第二介质循环泵9，所述第二换热器2、第二加热器4、第二介质循环泵9和相互之间的连接管道形成第二循环回路。

一般情况下矿井排风的温度为15℃左右，经过介质一次循环后，排风换热器能够提取的热量有限，能够有效利用的热量有限，为了充分利用矿井排风余热，深度提取矿井排风的余热，本装置设置了第一循环回路和第二循环回路，由两个独立的循环回路结合起来可达到深度提取和转移矿井排风余热的作用。第一循环回路上设有介质辅助加热装置，其介质温度要高于第二循环回路的介质温度，主要考虑到室外低温空气与送风加热器的温差较大，降低介质温度后仍然保持足够大的温差，介质温度的降低有利于更深度的提取矿井排风的余热，此时矿井排风的温度可能会被降到0℃以下，由于第一循环回路矿井排风中的水分基本被全部析出，即使排风换热器表面温度低于0℃也不会存在结冰的危险，利用第二循环回路内的低温介质能大大降低排风的温度，最大限度的提取矿井排风的余热。因此，输送低温介质的第二循环回路起到预热新风的作用，第一循环环路中排风换热器首先与排风接触，排风温度较高，介质的温度也较高，送风加热器与预热后的空气接触，仍存在一定的温差且能够将空气加热到2℃以上。

所述第一循环回路和第二循环回路的管道上均设有向管道内补充介质的补液装置。所述补液装置包括制液罐14、储液箱13和定压罐11，所述制液罐14与储液箱13连接，所述储液箱13通过补液泵12与定压罐11连接，所述定压罐11通过管道分别与第一循环回路、第二循环回路的管道连接。补液装置的设置能确保第一循环回路和第二循环回路内介质的含量，保证本装置最大限度提取矿井排风中的余热，满足矿井安全生产的需要。

所述介质为乙二醇溶液，所述乙二醇溶液的浓度不高于60%，乙二醇溶液的浓度优选为30-40%。乙二醇是一种无色微粘的液体，沸点是197.4℃，冰点是-11.5℃，能与水任意比例混合。混合后由于改变了冷却水的蒸气压，冰点显著降低。其降低的程度在一定范围内随乙二醇的含量增加而下降。当乙二醇的含量为60%时，冰点可降低至-48.3℃，超过这个极限时，冰点反而要上升。本装置使用的乙二醇溶液浓度为40%,对应的冰点温度为-25℃，此时空气源热泵8正常工作。

由于乙二醇防冻液在使用中易生成酸性物质，对金属有腐蚀作用，所以本装置中与乙二醇相接触的排风换热器、送风加热器和管道均采用不锈钢材料制成，满足安全生产的要求。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。