基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统及方法

技术领域

本发明属于矿山废热综合利用技术领域，具体涉及一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统及方法。

背景技术

矿产资源再采用地下开采方式时，为了确保井下空气含氧量，所有的矿井系统必须强制安装通风系统，新鲜气流通过进风井从地面进入井下，经过井下巷道、采场等工作区域循环后将井下废气统一由回风井排出地表。在这一过程中，井下空气带出的热量被直接排放在空气中，不仅浪费了热能，而且也污染了环境。大力发展水电、太阳能、风能、地热能等可再生能源，是我国能源结构调整的方向。在矿山生产过程中可以利用矿山现有通风系统实现井下低值热能的综合利用。因此对矿井进行处理并加以利用，既可防止自然能源流失，也可避免对环境造成污染。井下温度常年在18℃至35℃之间，对于部分深井矿山，井下温度已超过40℃，是非常好的低温热源。如何克服现有技术的不足是目前矿山废热综合利用技术领域亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术的不足，提供一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统及方法，该系统实现生产矿山井下低值热能的综合利用，将井下加热的空气作为低温热源，将空气中的低值热能转换为高值热能并加以利用，实现对自然资源的充分合理利用，减少能源的浪费。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统，所述的生产矿山矿井通风系统包括进风井、巷道和回风井，进风井和回风井均与巷道相连通；

在进风井的入口处安装压入式风机；

在回风井的底部安装抽出式风机；

抽出式风机的气体出口通过输送管道与气源热泵的气体入口相连；

气源热泵的出水口与用户端的入水口相连。

进一步，优选的是，气源热泵安装在地面上。

进一步，优选的是，输送管道中安装有过滤器。

进一步，优选的是，用户端的出水口与气源热泵的进水口相连，从而实现水的循环使用。

本发明同时提供一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用方法，采用上述基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统，包括如下步骤：压入式风机将地表低温空气通过进风井输送井下巷道中，地表空气经过巷道带走巷道中的低值热量，空气被加热后被抽出式风机通过回风井及输运管道至气源热泵，气源热泵将加热后的空气作为低温热源，利用热量来充分制取热水，热水通过保温管道输送有用户端。

本发明与现有技术相比，其有益效果为：

1. 本发明利用生产矿井通风系统，将地表空气通过进风井输送至井下巷道中，利用井下潜在的地热能资源对空气进行加热；所用通道均为矿山井下已有巷道工程，不需另行在结构上改造，实现了对矿井的综合利用；地表空气进入井下巷道后被地热加热，实现了对自然资源的充分合理利用，减少了能源的浪费。

2. 本发明所用输送热气管道及输送至用户热水的管道都由保温材料制成，可以减少输运过程中的能量损失。

3. 本发明所用气源热泵把加热的气体作为热源，利用环境中存在的能量来充分制取热水，在运行过程中不会产生及排放有害的物质，是一种绿色环保产品。水体与工质完全分离，不会形成二次污染。热泵系统在运行过程中能够实现全自动化的控制，相关参数可通过控制程序进行预先设定，并能够实现实时的监控和修改。

4. 本发明气源热泵制取的热水可以将其进行管道输送，输送至住户及大棚，利用管道换热，满足用户及大棚的温度需求；气源热泵中的热水为清洁能源可以进行建筑热水供应；热水利用后可以通过回水管道返回气源热泵，实现水的循环利用。

5. 此系统具有高效、节能、环保、低成本等优点，实现对井下低热值能源的综合利用，可降低对化石燃料的依赖程度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统的结构示意图；

图2是本发明废热利用路线的示意图；

图1-2中标注为：1、压入式风机；2、进风井；3、巷道；4、抽出式风机；5、回风井；6、输送管道；7、气源热泵；8、用户端。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术、连接关系或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术、连接关系、条件或者按照产品说明书进行。所用材料、仪器或设备未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本发明的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”到另一元件时，它可以直接连接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”可以包括无线连接。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。术语“内”、“上”、“下”等指示的方位或状态关系为基于附图所示的方位或状态关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“设有”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；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

实施例1

一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统，所述的生产矿山矿井通风系统包括进风井2、巷道3和回风井5，进风井2和回风井5均与巷道3相连通；在进风井2的入口处安装压入式风机1；

在回风井5的底部安装抽出式风机4；

抽出式风机4的气体出口通过输送管道6与气源热泵7的气体入口相连；

气源热泵7的出水口与用户端8的入水口相连。

实施例2

一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统，所述的生产矿山矿井通风系统包括进风井2、巷道3和回风井5，进风井2和回风井5均与巷道3相连通；在进风井2的入口处安装压入式风机1；

在回风井5的底部安装抽出式风机4；

抽出式风机4的气体出口通过输送管道6与气源热泵7的气体入口相连；

气源热泵7的出水口与用户端8的入水口相连。

气源热泵7安装在地面上。

输送管道6中安装有过滤器，过滤去除空气中的杂质。

用户端8的出水口与气源热泵7的进水口相连。

一种基于生产矿山矿井通风系统的废热利用方法，采用上述基于生产矿山矿井通风系统的废热利用系统，包括如下步骤：压入式风机将地表低温空气通过进风井输送井下巷道中，地表空气经过巷道带走巷道中的低值热量，空气被加热后被抽出式风机通过回风井及输运管道至气源热泵，气源热泵将加热后的空气作为低温热源，利用热量来充分制取热水，热水通过保温管道输送有用户端。

本发明中压入式风机1、进风井2、巷道3、抽出式风机4、回风井5属于空气加热系统，用于将地表空气加热；输送管道6、气源热泵7、用户端8属于气源热泵系统，用于提取空气中热量并输送至用户端。

所用抽出式风机4可将巷道3中被加热的空气抽至输送管道6中，所用输送管道6可安装过滤器及节流阀，输送热气管道及输送至用户的管道都由保温材料制成，可以减少输运过程中的能量损失。

气源热泵6把加热的空气作为热源，利用环境中存在的能量来充分制取热水，在运行过程中不释放附加热能，不会产生及排放有害的物质，是一种环保绿色的产品。水体与工质完全分离，不会形成二次污染。热泵系统在运行过程中能够实现全自动化的控制，相关参数可通过控制程序进行预先设定，并能够实现实时的监控和修改。

本发明通过矿井已有的结构及设施，特别是矿井的通风系统，将地表空气通过进风口输送至底部巷道中，利用矿井潜在的地热能资源对空气进行加热；所用通道均为矿井已有的通道，不需另行结构上的改造，实现了对矿山设施更高效地利用；地表新鲜空气进入巷道后被地热加热，实现了对自然资源的充分合理利用，减少了能源的浪费。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。