封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統的製作方法

2023-04-23 10:36:31 1

本發明涉及一種封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，特別是採用地源熱泵進行溫度節能調控，利用可持續環保手段解決煤倉溫度調控問題。

背景技術：

煤倉作為煤炭企業和火力發電廠的主要的儲煤設備，其內部煤體的溫度參數是衡量其安全性的一個重要指標。一方面，煤倉靠近中心的位置因其密閉的環境和煤炭易自燃的特性造成熱量的積聚，加速散煤氧化的速度，甚至引發煤倉火災事故的發生。另一方面，由於煤炭從地下開採出來以後，需要經過洗選，除硫等一系列工藝，會導致散煤的含水量急劇增加，在煤倉內部散煤容易凝結成塊，導致在出口處發生堵塞，在冬季更易發生凍結加劇堵塞，並且較低的原煤溫度也影響火力發電廠的直接使用，還需額外進行加熱作業。目前，有部分企業的煤倉，採用一些液氮之類的製冷劑來降低煤倉內部的溫度，也有一些企業採用一些單獨的加熱裝置對煤倉的出口進行加熱，防止煤體凍結。這些措施一方面需要增加額外的設備，在使用過程中形成諸多不便；另一方面需要高昂的電費和製冷劑材料費用等，極大地增加了企業的負擔。

考慮到煤礦企業洗煤、選煤過程，火力發電廠冷卻塔冷卻工藝過程中，都需要用到大量的水；另外，地下水一般具有恆溫的特性，基本不隨地表空氣溫度的變化而變化，夏季地下水溫度明顯低於地表空氣溫度，冬季又高於地表溫度，並且均小於煤倉中心位置的溫度；通過對這兩個因素的綜合考慮，本發明提出一種封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，利用地下水作為冷熱源調控煤倉溫度。

技術實現要素：

本發明涉及一種封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，該系統利用地下水作為冷熱源，通過熱量交換解決煤倉溫度和熱量調控的問題；一方面防止煤倉內部因熱量積聚加劇煤炭自燃的發生，另一方面，提高煤倉出口原煤溫度，解決煤炭含水量過高和冬季出口結冰的問題。採用地下水作為冷熱源，即節約了能源，又減輕了企業的經濟負擔。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的。

封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，包括：水泵，加壓裝置，閥門，測溫裝置，冷卻裝置，換熱管網吊裝防護裝置，煤倉內部換熱管網，加熱裝置，煤倉出口加熱管網。

連接關係：由水泵、加壓裝置和冷卻裝置通過管路相連接；冷卻裝置進水口方向設置有閥門和測溫裝置；冷卻裝置出水口方向設置有閥門和測溫裝置；換熱管網吊裝防護裝置的一端與煤倉頂部固定連接，另一端連接煤倉內部換熱管網壁；煤倉內部換熱管網與管路連通；煤倉內部換熱管網另一端通過管路與加熱裝置連接；加熱裝置進水口方向設置有閥門和測溫裝置；加熱裝置出水口方向設置有閥門和測溫裝置；出水管路與煤倉出口加熱管網固定連接；煤倉出口加熱管網沿煤倉出口內側壁螺旋布置至煤倉出口底端，並連通至礦井供水管網。

還包括淨水裝置，所述由水泵與加壓裝置之間設置有淨水裝置。

所述換熱管網吊裝防護裝置與煤倉內部換熱管網連接處設置有錐形安全帽，進料口裝填粉煤時墜物損傷換熱管網。

所述煤倉內部換熱管網為螺旋狀管路；

所述煤倉頂部安裝有掃描式紅外測溫裝置，用於監測煤倉內表面的溫度。

在所述煤倉內部換熱管網的外壁上布置有測溫光纜，用於監測煤倉內部的溫度。

封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，主要包括溫度監測和溫度節能調控兩大系統；

溫度監測系統：煤倉壁面的環形測溫光纜能夠實時監測煤體靠近煤倉壁面位置的溫度，通過測溫光纜自身傳輸到測溫主機；沿煤倉內部換熱管網螺螺旋分布的測溫光纜，用於實時監測煤倉中心位置的溫度，同樣通過測溫光纜自身傳輸到測溫主機；位於煤倉頂部內側的掃描式紅外測溫裝置，利用紅外測溫原理對煤表面進行掃描，掃描回的每一個溫度數據傳輸到測溫主機；測溫主機將傳回的每一個溫度數據通過軟體分析成像，實現顯示煤倉中各個位置的實時溫度，並且能夠實現遠程報警功能。

溫度節能調控系統：利用水泵將地下水抽到地面，進入淨水裝置，處理後的地下水經過加壓裝置調整到合適壓力後進入換熱管網。冷水裝置入口處的測溫裝置測得進入冷水裝置的地下水的水溫，如果達不到煤倉中心降溫的要求，則開啟冷水裝置，降低水溫，直至冷水裝置出口處的測溫裝置測得的水溫達到煤倉中心降溫的要求。水溫達到要求的地下水通過煤倉外部換熱管網進入煤倉內部的換熱管網，經過螺旋式的換熱管網，將煤倉內部的熱量置換到地下水中。通過煤倉內部換熱管網的地下水溫度升高，流出煤倉內的換熱管網後，進入煤倉外部的熱水裝置，根據熱水裝置入口的測溫裝置測得的水溫是否滿足煤倉出口加熱管網的水溫要求，決定是否開啟熱水裝置。熱水裝置出口處測溫裝置測得的水溫合格的地下水通過管網進入煤倉出口的加熱管網，在螺旋式的加熱管網中，將熱量置換至煤倉出口的煤體，用於降低煤體的含水量，提高煤體的溫度。最終，經過煤倉出口加熱管網水溫降低的地下水接入企業的供水管網，供其他生產環節使用，或者注入地下，維持地下水的水位，起到節能環保的作用。

整個換熱管網採用不鏽鋼無縫管，鋼管表面經過特殊處理，可以達到較高的防水防鏽的等級。對煤倉外部的換熱管網進行特殊的保溫處理，由聚氨酯硬質泡沫塑料保溫層和玻璃纖維增強塑料外保護層緊密結合而成。具有很好的機械強度和優良的耐腐蝕性能，能夠有效減少換熱管路中的水體與外界空氣的熱交換。

水泵將地下水從地下抽出，進入淨水裝置，淨水裝置能夠快速去除地下水中的雜質，過濾後的地下水經過加壓裝置進入換熱管網。

冷卻裝置採用兩級冷卻的工作方式，內部包括高效的不鏽鋼管式換熱器、壓縮機和過濾器等。冷卻裝置的入口和出口設有測溫裝置，冷卻裝置可以根據出口處的水溫來調節冷水裝置的工作強度，保證進入煤倉內部換熱管網的水溫達到降低煤體溫度的要求。

封閉式煤倉的頂部設有進料口，進料口的位置與吊裝的煤倉內部換熱管網不在同一豎直方向上，可以防止落煤產生的衝擊對管網造成損傷。

煤倉內部的換熱管網為高強度的不鏽鋼管路，管路的表面進行特殊的防鏽、防水處理，但是不影響其導熱率。換熱管網採用螺旋式的結構，極大地增加了與煤體的接觸面積，提高了換熱的效率。沿換熱管網布置有測溫光纜，用於監測煤倉內部的煤體溫度。

加熱裝置採用兩級加熱的工作方式，內部包括高效的不鏽鋼管式換熱器、燃燒室和過濾器等。加熱裝置的入口和出口設有測溫裝置，加熱裝置可以根據出口處的水溫來調節熱水裝置的工作強度，保證出口處水溫達到煤倉出口加熱的要求。

煤倉出口加熱管網，沿煤倉出口壁面螺旋形布置，嵌入煤倉出口的壁面中，在不影響煤倉出口的出煤效率的同時，對煤倉出口的煤體進行加熱，有效降低煤體的含水量，防止煤體凝結成塊，防止在冬季發生凍結。

有益效果

1、本發明的封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，能夠極大的減少煤倉內部溫度監測的盲點，提高溫度監測的準確性，煤倉內部溫度的顯示更加人性化和直觀；

2、本發明的封閉式煤倉溫度監測和節能調控系統，能夠有效的降低煤倉內部的溫度，並且不會因灑水導致煤體的含水量大幅增加；

3、本發明的封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，能夠有效減少煤倉出口的煤體的含水量，提高煤倉出口處煤倉的溫度，降低煤倉出口處發生堵塞的機率，避免了冬季發生凍結的可能性；

4、本發明的封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，採用地下水作為冷熱源，起到節能環保作用的同時，不會大幅增加企業的生產成本，並且有較好的通用性，可以拓展到煤倉外的其他企業用途。

附圖說明

圖1為本發明的封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統的示意圖。

其中，1-水泵，2-淨水裝置，3-加壓裝置，4-閥門，5-測溫裝置，6-冷卻裝置，7-進料口，8-掃描式紅外測溫裝置，9-換熱管網吊裝防護裝置，10-煤倉內部換熱管網，11-環形測溫光纜，12-加熱裝置，13-煤倉出口加熱管網。

具體實施方式

下面結合附圖與實施例對本發明做進一步說明。

實施例1

包括：水泵1，加壓裝置3，閥門4，測溫裝置5，冷卻裝置6，換熱管網吊裝防護裝置9，煤倉內部換熱管網10，加熱裝置12，煤倉出口加熱管網13。

連接關係：由水泵1、加壓裝置3和冷卻裝置6通過管路相連接；冷卻裝置6進水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；冷卻裝置6出水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；換熱管網吊裝防護裝置9的一端與煤倉頂部固定連接，另一端連接煤倉內部換熱管網10壁；煤倉內部換熱管網10與管路連通；煤倉內部換熱管網10另一端通過管路與加熱裝置12連接；加熱裝置12進水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；加熱裝置12出水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；出水管路與煤倉出口加熱管網13固定連接；煤倉出口加熱管網13沿煤倉出口內側壁螺旋布置至煤倉出口底端，並連通至礦井供水管網。

還包括淨水裝置2，所述由水泵1與加壓裝置3之間設置有淨水裝置2。

所述換熱管網吊裝防護裝置9與煤倉內部換熱管網10連接處設置有錐形安全帽，防止進料口注入粉煤時墜物破壞換熱管網。

所述煤倉內部換熱管網10為螺旋狀管路；

由水泵1、加壓裝置3和冷卻裝置6通過管路相連接；冷卻裝置6進水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；冷卻裝置6出水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；換熱管網吊裝防護裝置9的一端與煤倉頂部固定連接，另一端連接煤倉內部換熱管網10壁；煤倉內部換熱管網10與管路連通；煤倉內部換熱管網10另一端通過管路與加熱裝置12連接；加熱裝置12進水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；加熱裝置12出水口方向設置有閥門4和測溫裝置5；出水管路與煤倉出口加熱管網13固定連接；煤倉出口加熱管網13沿煤倉出口內側壁螺旋布置至煤倉出口底端，並連通至礦井供水管網。

還包括淨水裝置2，所述由水泵1與加壓裝置3之間設置有淨水裝置2。

所述換熱管網吊裝防護裝置9與煤倉內部換熱管網10連接處設置有錐形安全帽，進料口裝填粉煤時墜物損傷換熱管網10。

所述煤倉內部換熱管網10為螺旋狀管路；

所述煤倉頂部安裝有掃描式紅外測溫裝置，用於監測煤倉內表面的溫度。

在所述煤倉內部換熱管網10的外壁上布置有測溫光纜，用於監測煤倉內部的溫度。

工作過程：

封閉式煤倉溫度監測與節能調控系統，主要包括溫度監測和溫度節能調控兩大系統，其工作過程如下；

溫度監測系統工作過程：煤倉壁面的環形測溫光纜11能夠實時監測煤體靠近煤倉壁面位置的溫度，通過測溫光纜自身傳輸到測溫主機；沿煤倉內部換熱管網10螺螺旋分布的測溫光纜，用於實時監測煤倉中心位置的溫度，同樣通過測溫光纜自身傳輸到測溫主機；位於煤倉頂部內側的掃描式紅外測溫裝置8，利用紅外測溫原理對煤表面進行掃描，掃描回的每一個溫度數據傳輸到測溫主機；測溫主機將傳回的每一個溫度數據通過軟體分析成像，實現顯示煤倉中各個位置的實時溫度，並且能夠實現遠程報警功能。

溫度節能調控系統工作過程：首先利用水泵1將恆溫的地下水(地表以下5～10米的地層溫度就不隨室外大氣溫度的變化而變化,常年維持在15～17℃)抽到地面，進入淨水裝置2，處理後的地下水經過加壓裝置3調整到合適壓力後進入換熱管網。冷水裝置6入口處的測溫裝置5測得進入冷水裝置的地下水的水溫，如果達不到煤倉中心降溫的要求，則開啟冷卻裝置，降低水溫，直至冷水裝置出口處的測溫裝置5測得的水溫達到煤倉中心降溫的要求。水溫達到要求的地下水通過煤倉外部換熱管網進入煤倉內部的換熱管網10，經過螺旋式的換熱管網，將煤倉內部的熱量置換到地下水中。通過煤倉內部換熱管網10的地下水溫度升高，流出煤倉內的換熱管網後，進入煤倉外部的熱水裝置12，根據熱水裝置入口的測溫裝置5測得的水溫是否滿足煤倉出口加熱管網的水溫要求，決定是否開啟加熱裝置12。加熱裝置出口處測溫裝置5測得的水溫合格的地下水通過管網進入煤倉出口的加熱管網13，在螺旋式的加熱管網中，將熱量置換至煤倉出口的煤體，用於降低煤體的含水量，提高煤體的溫度。最終，經過煤倉出口加熱管網水溫降低的地下水接入企業的供水管網，供其他生產環節使用，或者注入地下，維持地下水的水位，起到節能環保的作用。