利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统

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1.本实用新型属于工业矿井及节能技术领域，具体涉及一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统。

背景技术：

2.煤矿工业场地具有冷热需求较大、热污染粉尘污染严重、余热资源利用率低的特点。为了满足机械设备及工作休息区的夏季降温，建筑采暖及洗浴热水冬季供热，往往通过空调和锅炉提供冷热负荷，造成大量的电能、燃煤和燃油的消耗，同时，排放的废热废气对环境产生了较大的污染。
3.如何减小此部分能源消耗和环境污染对于煤矿产业的绿发展具有重大意义。煤矿及矿井被认为具有地热资源丰富、可利用余热资源充沛、排水排风量温度恒定、废弃瓦斯生成量大等优点。通过对国内部分矿井的调研，依照我国当前的通风技术，井下各地点最低温度一般在18℃。个别北方矿井为保证井下温度，一般都会建一个空气加热硐室。所以井下大部分地点是常温的。且矿井排水水温一年四季都在13-20℃之间。由此排风排水产生的低温余热资源及废弃瓦斯具有较大的利用价值，但目前矿方对于上述能源的利用率较低。利用上述能源作为冷热源及补充能源是一种较为理想的节能选择但又存在一定问题。
4.矿井内瓦斯的主要成分是甲烷，其爆炸极限在5％-15％之间。如果瓦斯在空气中含量小于5％，燃烧或爆炸难以发生；如果瓦斯在空气中含量大于15％，空气中氧气不足，燃烧或爆炸也不充分。由于全国矿井内瓦斯浓度各不相同，可能某些区域的工业矿井内瓦斯浓度达不到其爆炸下限，可以考虑以废瓦斯作为主要燃料，天然气作为辅助燃料的方法来解决废瓦斯利用这一难题。
5.若要提高矿井排风中的余热回收量，需要制造一个可以提供充足的换热温差、换热面积和换热时间的系统，但目前普遍存在的回收过程使用的热能利用系统大多数无法满足上述要求，因而普遍存在回收效率低的情况。若仅使用矿井排水回收余热，有时排水量资源并不一定满足量的要求，为避免出现该问题，需降低资源单一使用情况，即打造综合利用排风排水回收余热系统。同时，大部分矿井的排风中含有储能丰富的废瓦斯气体，若直接排放，在造成能源损失的情况下，也会导致爆炸等危险事件发生。

技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，用于解决煤矿工业场地工作及居住环境冷热需求大、余热资源利用率低及废瓦斯安全隐患大的技术问题，使得余热回收效率提高，废弃资源利用种类丰富全面。
7.本实用新型采用以下技术方案：
8.一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，包括余热回收系统，余热回收系统分别通过管道连接溴化锂系统和冷却/加热系统，溴化锂系统通过管道与
冷却/加热系统连接；
9.溴化锂系统包括冷剂泵，冷剂泵依次串联连接蒸发器，冷凝器，溶液泵，吸收器，低压发生器和高压发生器形成环路，吸收器和低压发生器之间设置有第三换热器，低压发生器和高压发生器之间设置有第四换热器。
10.具体的，高压发生器内设置有燃气室，高压发生器通过管道与溶液泵连接。
11.具体的，低压发生器通过管路连接冷凝器，吸收器通过管路连接蒸发器。
12.具体的，冷却/加热系统包括第二换热器，余热回收系统经管道与第二换热器连接。
13.进一步的，第二换热器的入口端连接室外新风，出口端连接矿井送风。
14.进一步的，第二换热器通过第一换热器连接蒸发器。
15.具体的，余热回收系统包括喷淋室，喷淋室的出口通过管路分别连接矿井排水回收管和集水池，喷淋室通过溴化锂系统排水管分三条支路，第一支路经冷凝器和吸收器与集水池连接，第二支路经冷却/加热系统的第二换热器与集水池连接，第三支路连接冷却水出口。
16.进一步的，第一支路上设置有第二电动调节阀组，并连接有旁路管道，第二支路上依次设置有第三电动调节阀组和第一电动调节阀组，第三支路和旁路管道上对应设置有第四电动调节阀组。
17.进一步的，喷淋室的出口通过管路连接矿井排水回收管。
18.进一步的，喷淋室连接矿井排风收集管。
19.与现有技术相比，本实用新型至少具有以下有益效果：
20.本实用新型一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，适用于工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，可保证工业矿井机械设备及工作休息区全年时段制冷、制热等各种功能的良好运行，并且充分利用工业余热以及矿井内大量的废瓦斯燃料，可保证矿井全年的废热废气的绿环保多次循环利用，达到节能减排的效果。
21.下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本实用新型夏季制冷模式连接示意图；
24.图2为本实用新型冬季供热模式连接示意图。
25.其中：1.矿井排风收集管；2.喷淋室；3.集水池；4.溴化锂系统排水管；5.矿井排水回收管；6.冷剂泵；7.蒸发器；8.冷凝器；9.溶液泵；10.吸收器；11.低压发生器；12.高压发生器；13.第三换热器；14.第四换热器；15.燃气室；16.第一电动调节阀组；17.第二电动调节阀组；18.第三电动调节阀组；19.第四电动调节阀组；20.第一换热器；21.第二换热器；22.室外新风；23.矿井送风；24.冷却水出口。
具体实施方式
26.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件时，它可以是直接连接到另一个组件，或者可能同时存在几种组件。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。
27.还需要说明的是，本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.请参阅图1和图2，本实用新型公开了一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，包括余热回收系统、溴化锂系统和冷却/加热系统，余热回收系统分别与溴化锂系统和冷却/加热系统连接，实现利用工业矿井排风排水中的余热及废瓦斯来实现供暖制冷的目的，达到节能减排的效果。可保证矿井全年的废热废气的绿环保多次循环利用。
29.余热回收系统包括矿井排风收集管1、喷淋室2、集水池3、溴化锂系统排水回收管4、矿井排水回收管5。
30.溴化锂系统排水管4的一端与喷淋室2连接用于提供喷淋水，喷淋室2连接矿井排风收集管1，用于提供矿井排风与喷淋水进行换热；喷淋室2的出口通过管路分别连接矿井排水回收管5和集水池3。
31.溴化锂系统排水管4的另一端分两路，一路经第三电动调节阀组18和第一电动调节阀组16与集水池3的出口管路连接，第三电动调节阀组18和第一电动调节阀组16之间的连接管路经第一换热器20与溴化锂系统的蒸发器7连接；另一路经对应的第二电动调节阀组17分两路，一路连接连接溴化锂系统的冷凝器8，另一路经对应的第四电动调节阀组19连接冷却水出口24。
32.蓄水池3的出口管路经对应的第二电动调节阀组17分别连接溴化锂系统的吸收器10和对应的第四电动调节阀组19。
33.溴化锂系统包括冷剂泵6，蒸发器7，冷凝器8，溶液泵9，吸收器10，低压发生器11、高压发生器12、第三换热器13、第四换热器14和燃气室15。
34.其中，冷剂泵6，蒸发器7，冷凝器8，溶液泵9，吸收器10，低压发生器11和高压发生器12通过管路串联形成环路，燃气室15内嵌于高压发生器12中，将废瓦斯或辅助天然气燃烧得热传递给高压发生器12，低压发生器11通过管路连接冷凝器8，吸收器10通过管路连接蒸发器7，吸收器10和低压发生器11之间通过第三换热器13连接，低压发生器11和高压发生器12之间通过第四换热器14连接，第三换热器13和第四换热器14依次将低压发生器11和高压发生器12中流出的高温溴化锂的热量换热至从吸收器10中流出的低温溴化锂溶液中。
35.冷却/加热系统包括第一电动调节阀组16，第二电动调节阀组17，第三电动调节阀组18，第四电动调节阀组19，第一换热器20和第二换热器21；
36.第一换热器20一端与蒸发器7通过管路连接，另一端与第二换热器21通过管路连接，管路利用第一电动调节阀组16控制开启与关闭，第二换热器21入口端连接室外新风22，出口端连接矿井送风23。
37.本实用新型一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统的工作原理如下：
38.夏季制冷模式：包括制冷剂-吸收剂流动循环、冷却水流动循环、冷冻水循环三个循环，具体为：
39.请参阅图1，制冷剂-吸收剂流动循环过程中，系统打开第一电动调节阀门组16、第二电动调节阀门组17，关闭第三电动调节阀门组18，关闭第四电动调节阀门组19，启动燃气室15中的废瓦斯燃烧器。吸收器10中的溴化锂稀溶液被溶液泵9输送，在第三热交换器13和第四热交换器14中吸收两次热量后进入高压发生器12。稀溶液在高压发生器12中被加热，所述加热的沸点较低的水汽化成为高温高压水蒸气，与吸收剂溴化锂分离送至低压发生器11，在低压发生器11的冷剂水管中冷凝成为冷剂水，冷凝时放出的热量使低压发生器11内溴化锂溶液产生蒸气，蒸气逸出进入冷凝器8中冷凝，与来自低压发生器11的冷剂水混合后进入蒸发器7，低温的冷剂水吸收从室内传来的热量实现制冷功能，产生的水蒸气逸出进入吸收器10内的溶液吸收。另一方面，从高压发生器10流出的溴化锂溶液在低压发生器11内被再一次加热后，浓度进一步增加，在第三热交换器13中放出热量后，流入吸收器10，在吸收器10吸收来自蒸发器的水蒸气，成为稀溶液。从而实现制冷剂-吸收剂的流动循环。
40.所述冷却水循环过程，喷淋器中的喷淋水被矿井排风1放热后的喷淋水与矿井排水5在集水池中混合，经过滤除尘除沙，作为冷却水依次流经冷凝器8和吸收器10，在其中吸收热量，实现冷却水的循环。
41.冷冻水循环过程，夏季，室外的高温的新风22在第二换热器21中放出热量，通过管路传递给第一换热器20，接着将热量通过冷冻水传递到蒸发器7中的盘管内，蒸发器7中的低温的溴化锂溶液吸收盘管内的热量，产生的水蒸气逸出进入吸收器10内的溶液吸收参与制冷剂-吸收剂流动循环，并实现夏季制冷目的。
42.冬季制热模式：包括制冷剂-吸收剂流动循环、冷冻水流动循环、冷却水循环三个循环，具体为：
43.请参阅图2，制冷剂-吸收剂流动循环中，系统关闭第一电动调节阀门组16、关闭第二电动调节阀门组17、打开第三调节阀门组18、打开第四调节阀门组19，打开燃气室15中的废瓦斯燃烧器。低温溴化锂稀溶液经溶液泵9、第三热交换器13,第四热交换器14、流入高压发生器12，在高压发生器12中被废瓦斯燃烧的热量加热，溴化锂稀溶液中沸点较低的水蒸发逸出，该蒸气进入低压发生器11，凝结成水进入冷凝器8，并加热低压发生器11内的溶液，使之产生蒸气逸出进入冷凝器8。所产生冷剂水和水蒸气都聚集在冷凝器8内，在冷凝器8内放出的热量加热流经冷凝器8的冷却水，提供冷却水温度升高所需的热量。冷凝水流入蒸发器7蒸发后，水蒸气进入吸收器10，被从高压发生器12底部流出的溶液经过低压发生器11流出的溴化锂浓溶液进一步稀释成低温的溴化锂稀溶液。从而实现制冷剂-吸收剂的流动循环。
44.冷冻水循环过程，在制热循环中，向矿井排风1吸热后的喷淋水与矿井排水5在集水池3混合，经过滤除尘除沙，混合后的溶液在第一换热器20放出热量，第一换热器20将热量通过冷冻水传递给蒸发器7，作为蒸发器7的低温热源，辅助实现制冷剂-吸收剂的流动循环。
45.冷却水循环，低温冷却水依次流经吸收器10，冷凝器8中，在吸收器10和冷凝器8中，高温的溴化锂溶液放出的热量依次加热盘管内的冷凝水，吸收热量后的高温冷凝水流过第四电动调节阀门组19通过热交换器与低温的室外新风换热实现供暖功能。
46.综上所述，本实用新型一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，基于传统的溴化锂吸收式制冷系统的基础上，创新性的利用工业矿井回风排水中的余热，减少了矿井中热能的浪费，提高能源利用率的同时达到了节能减排的效果。系统尤其创新性的采用矿井中丰富的废瓦斯资源作为加热的燃料来辅助制冷系统循环的动力，避免了消耗多余的能源，而且废瓦斯作为易燃易爆的有毒物质，合理的将其利用起来也有利于保障矿井工作人员的工作安全。预期可以使得矿井全年的废热废气的绿环保多次循环利用，经济效果显著，人们居住工作环境得到大幅改善。
47.以上内容仅为说明本实用新型的技术思想，不能以此限定本实用新型的保护范围，凡是按照本实用新型提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本实用新型权利要求书的保护范围之内。

技术特征：

1.利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，包括余热回收系统，余热回收系统分别通过管道连接溴化锂系统和冷却/加热系统，溴化锂系统通过管道与冷却/加热系统连接；溴化锂系统包括冷剂泵(6)，冷剂泵(6)依次串联连接蒸发器(7)，冷凝器(8)，溶液泵(9)，吸收器(10)，低压发生器(11)和高压发生器(12)形成环路，吸收器(10)和低压发生器(11)之间设置有第三换热器(13)，低压发生器(11)和高压发生器(12)之间设置有第四换热器(14)。2.根据权利要求1所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，高压发生器(12)内设置有燃气室(15)，高压发生器(12)通过管道与溶液泵(9)连接。3.根据权利要求1所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，低压发生器(11)通过管路连接冷凝器(8)，吸收器(10)通过管路连接蒸发器(7)。4.根据权利要求1所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，冷却/加热系统包括第二换热器(21)，余热回收系统经管道与第二换热器(21)连接。5.根据权利要求4所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，第二换热器(21)的入口端连接室外新风(22)，出口端连接矿井送风(23)。6.根据权利要求4所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，第二换热器(21)通过第一换热器(20)连接蒸发器(7)。7.根据权利要求1所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，余热回收系统包括喷淋室(2)，喷淋室(2)的出口通过管路分别连接矿井排水回收管(5)和集水池(3)，喷淋室(2)通过溴化锂系统排水管(4)分三条支路，第一支路经冷凝器(8)和吸收器(10)与集水池(3)连接，第二支路经冷却/加热系统的第二换热器(21)与集水池(3)连接，第三支路连接冷却水出口(24)。8.根据权利要求7所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，第一支路上设置有第二电动调节阀组(17)，并连接有旁路管道，第二支路上依次设置有第三电动调节阀组(18)和第一电动调节阀组(16)，第三支路和旁路管道上对应设置有第四电动调节阀组(19)。9.根据权利要求7所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，喷淋室(2)的出口通过管路连接矿井排水回收管(5)。10.根据权利要求7所述的利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，其特征在于，喷淋室(2)连接矿井排风收集管(1)。

技术总结

本实用新型公开了一种利用工业矿井排风排水及废瓦斯的溴化锂空调机组系统，由矿井排风、矿井排水、制冷用水、冷剂泵、蒸发器、冷凝器、溶液泵、吸收器、低压发生器、高压发生器、废瓦斯或天然气、室外新风、矿井送风构成的用于夏季的制冷系统，由矿井排风、矿井排水、热水、冷剂泵、蒸发器、冷凝器、溶液泵、吸收器、低压发生器、高压发生器、废瓦斯或天然气、室外新风、矿井送风构成的用于冬季的制热系统，实现利用工业矿井排风排水中的余热及废瓦斯来实现供暖制冷的目的，达到节能减排的效果。可保证矿井全年的废热废气的绿环保多次循环利用。井全年的废热废气的绿环保多次循环利用。井全年的废热废气的绿环保多次循环利用。