一种基于回风预热的热泵直热型分体式井筒防冻系统
技术领域
本实用新型属于煤矿供暖通风技术领域，具体涉及一种基于回风预热的热泵直热型分体式井筒防冻系统。
背景技术
现有煤矿的井筒防冻系统，在应用矿井回风、排水、工艺冷却水低品位热能时，需要应用热泵机组回收热量制取高温热水用于井筒防冻，存在初投资费用较高的问题，在部分煤矿使用时，属于省煤不节能，只是解决了采用清洁能源替代问题，节能经济效益不明显，推广难度大等问题；在应用远红外电加热、电热风炉或电磁热风炉时，耗电量大，往往需要同时配套电力增容，运行费用大，经济性差，给煤矿造成运行成本压力。
传统技术将井口加热器设置于送风井井口，热风单元设于远离井口的空地，采用电辅热预热新风后再采用热泵将新风进行升温用以井筒防冻。采用电辅热作为冷空气的预热手段，但井口加热器离进风井口小于20米时则需要解决电气防爆问题，这样安全性降低，而且工程成本较高；而且采用电辅热作为冷空气的预热手段时，存在系统运行费用较高的问题。
实用新型内容
本实用新型要解决传统技术采用电辅热预热新风导致运行费用高、需要电气防爆设施的问题，提供了一种基于回风预热的热泵直热型分体式井筒防冻系统。
本实用新型采用如下的技术方案实现：一种基于回风预热的热泵直热型分体式井筒防冻系统，包括位于送风井井口的井口加热器和与井口加热器位于两地的热风单元；
所述热风单元包括热泵，热泵包括压缩机、外置的冷凝器、膨胀阀和蒸发器；蒸发器端设有轴流风机，冷凝器旁侧设有防爆风机；
所述井口加热器一端设有新风进风口，另一端设有送风口，井口加热器内自新风进风口至送风口依次设有热风单元的外置冷凝器和设于冷凝器旁侧的防爆风机；
热风单元的蒸发器通过制冷剂气管和制冷剂液管与位于井口加热器内的热风单元外置的冷凝器连通；
还包括主扇机房和回风取热室；
主扇机房的一端位于回风井井口，主扇机房的另一端与回风取热室的一端连通，回风取热室的另一端设有回风取热装置；
所述主扇机房内设有用于将回风送入回风取热室的回风主扇；
所述回风取热装置包括回风换热器和外置的用于预热新风的新风预热器；
回风换热器与新风预热器通过载冷剂供水管和载冷剂回水管连通，载冷剂回水管上设有用于载冷剂循环的载冷剂循环泵；
新风预热器外置于井口加热器内，新风预热器位于井口加热器的新风进风口与井口加热器内的热风单元外置的冷凝器之间。
进一步的，热风单元的热泵为空气源热泵。
进一步的，热风单元的热泵为多个空气源热泵，多个空气源热泵依次设置于底座的顶部。
进一步的，回风取热装置的回风换热器的数量为多台。
进一步的，井口加热器的一侧设有用于检修的检修门。
进一步的，热风单元设置于远离井口的室外空地，井口加热器设置于送风井井口一侧的空气加热室内。
本实用新型相比现有技术的有益效果：
1.本实用新型避免了因为井口附近放置的空气源热泵设备数量较多时，易造成局部温度低，容易将低温的新风直接吸收到冷凝器的进风口或井口，导致热泵的制热负荷加大，造成设备耗电量大，降低了设备运行的效率和可靠性，增加了热泵机组融霜的难度；新风经位于送风井井口的井口加热器加热后直接输送至井口，无需安装输送管路，减少了热能损耗，更节能，提高了井口加热机组的综合运行能效，运行费用低；
2.本实用新型充分利用矿井回风井中回风的热量，利用矿井回风通过换热的手段，将新风进行预热，同时利用空气源热泵将空气中的热量通过热泵的蒸汽压缩循环系统，直接加热经过预热的室外空气用于井筒防冻，更加节能，无需防爆设施，安全可靠、降低成本；
3.本实用新型将热泵与现有的井筒防冻技术有机相结合，有效利用矿井回风和空气中的低品位热源，系统运行简单可靠，可实现煤矿节能减排，节省运行费用；
4.此外，本实用新型可以根据室外环境温度变化，实时计算出井筒防冻的热负荷，选择性投入不同数量的空气源热泵和回风取热装置，可以降低运行费用，具有很好的实用性；同时，因为采用制冷剂和低冰点的载冷剂溶液作为能量传输的介质，系统运行可靠，不存在冻结的风险，可以避免其它清洁能源替代过程中因为供水温度不高造成的井口加热器中换热器冻裂的风险。
附图说明
图1为本实用新型结构示意图；
图中：1-热风单元，1.1-冷凝器，1.2-轴流风机
2-井口加热器，2.1-新风进风口，2.2-送风口
3-回风取热装置，3.1-回风换热器，3.2-新风预热器，3.3-载冷剂循环泵
4-主扇机房，4.1-回风主扇
5-回风取热室
6-制冷剂液管
7-制冷剂气管
8-检修门
9-防爆风机
10-送风井
11-回风井
12-载冷剂供水管
13-载冷剂回水管
14-底座。
具体实施方式
结合附图说明，对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：
需要指出的是：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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。
参照图1，本实用新型提供了一种基于回风预热的热泵直热型分体式井筒防冻系统，包括位于送风井10井口的井口加热器2和与井口加热器2位于两地的热风单元1；
所述热风单元1包括热泵，热泵包括压缩机、外置的冷凝器1.1、膨胀阀和蒸发器；蒸发器端设有轴流风机1.2，冷凝器1.1旁侧设有防爆风机9；
所述井口加热器2一端设有新风进风口2.1，另一端设有送风口2.2，井口加热器2内自新风进风口2.1至送风口2.2依次设有热风单元1的外置冷凝器1.1和设于冷凝器1.1旁侧的防爆风机9；
热风单元1的蒸发器通过制冷剂气管7和制冷剂液管6与位于井口加热器2内的热风单元外置的冷凝器1.1连通；
还包括主扇机房4和回风取热室5；
主扇机房4的一端位于回风井11井口，主扇机房4的另一端与回风取热室5的一端连通，回风取热室5的另一端设有回风取热装置3；
所述主扇机房4内设有用于将回风送入回风取热室5的回风主扇4.1，主扇4.1将回风送入回风取热室5后再排放；
所述回风取热装置3包括回风换热器3.1和外置的用于预热新风的新风预热器3.2；
回风换热器3.1与新风预热器3.2通过载冷剂供水管12和载冷剂回水管13连通，载冷剂回水管13上设有用于载冷剂循环的载冷剂循环泵3.3；
新风预热器3.2外置于井口加热器2内，新风预热器3.2位于井口加热器2的新风进风口2.1与井口加热器2内的热风单元1外置的冷凝器1.1之间。
热风单元1的热泵为空气源热泵。
热风单元1的热泵为多个空气源热泵，多个空气源热泵依次设置于底座14的顶部，由于井筒防冻所需要的热负荷会根据室外气温的变化而变化，所以可以根据热负荷的变化选择投入运行的热泵的数量。
回风取热装置3的回风换热器3.1的数量为多台，由于井筒防冻所需要的热负荷会根据室外气温的变化而变化，所以可以根据热负荷的变化选择投入用于预热的回风取热装置3的数量。
井口加热器2的一侧设有用于检修的检修门8，便于井口加热器2的检修。
热风单元1设置于远离井口的室外空地，井口加热器2设置于送风井10井口一侧的空气加热室内，预防热风单元1与井口加热器2均设置于井口时，因为设置的设备较多时，易造成局部温度低，容易将低温的新风直接吸收到冷凝器的进风口，增加了热泵的制热负荷，造成设备耗电量大，降低了设备运行的可靠性，增加了热泵机组融霜的难度。
本实用新型的工作原理：
本实用新型的热风单元1安装在远离送风井10井口的室外空地，在轴流风机1.2的作用下，热风单元1的蒸发器可以充分利用空气中的低品位热能，将其通过热风单元1的蒸汽压缩循环系统将制冷剂压缩成高温高压的制冷剂，再将制冷剂通过管路送入井口加热器2中的热风单元1的冷凝器1.1中；
新风经由新风进风口2.1进入井口加热器2，经过新风预热器3.2预加热后再经热风单元1的外置冷凝器1.1再次加热，再在防爆风机9作用下，经由送风口2.2送至送风井10井口，并与来自井口的新风进行混合，从而保证进风温度大于2度，满足井筒防冻的需要；
本实用新型通过安装在回风井11附近回风取热室5内的回风取热装置3吸收回风井11中回风的热量，用来对进入井口加热器2的新风进行了预热，从而可以降低井口加热器2的加热负荷，有利于井口防冻系统进一步节能；
预热原理：
位于主扇机房4内的回风主扇4.1将回风井11的回风送入回风取热室5，位于回风取热室5一端的回风取热装置3的回风换热器3.1的载冷剂溶液吸收回风中的热量，经过载冷剂供水管12输送到新风预热器3.2中，用于预热进入井口加热器2的新风，然后在载冷剂循环泵3.3的作用下，经过载冷剂回水管13再次进入回风换热器3.1吸收回风中的热量，如此往复。
本实用新型的有益之处。
1.本实用新型避免了因为井口附近放置的空气源热泵设备数量较多时，易造成局部温度低，容易将低温的新风直接吸收到冷凝器的进风口或井口，导致热泵的制热负荷加大，造成设备耗电量大，降低了设备运行的效率和可靠性，增加了热泵机组融霜的难度；新风经位于送风井井口的井口加热器加热后直接输送至井口，无需安装输送管路，减少了热能损耗，更节能，提高了井口加热机组的综合运行能效，运行费用低；
2.本实用新型充分利用矿井回风井中回风的热量，利用矿井回风通过换热的手段，将新风进行预热，同时利用空气源热泵将空气中的热量通过热泵的蒸汽压缩循环系统，直接加热经过预热的室外空气用于井筒防冻，更加节能，无需防爆设施，安全可靠、降低成本；
3.本实用新型将热泵与现有的井筒防冻技术有机相结合，有效利用矿井回风和空气中的低品位热源，系统运行简单可靠，可实现煤矿节能减排，节省运行费用；
4.此外，本实用新型可以根据室外环境温度变化，实时计算出井筒防冻的热负荷，选择性投入不同数量的空气源热泵和回风取热装置，可以降低运行费用，具有很好的实用性；同时，因为采用制冷剂和低冰点的载冷剂溶液作为能量传输的介质，系统运行可靠，不存在冻结的风险，可以避免其它清洁能源替代过程中因为供水温度不高造成的井口加热器中换热器冻裂的风险。
