專利名稱：礦井降溫系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種礦井降溫系統(tǒng)。
背景技術：
煤炭是我國的主要能源，在一次性能源結(jié)構(gòu)中占70%左右，隨著社會的發(fā)展和煤 炭資源開發(fā)的日益加強，礦井的開采深度不斷增大，目前，世界各主要采煤國都相繼進入了 深部開采階段，隨著開采深度的逐步增加，地溫也隨之升高，據(jù)全國礦井高溫熱害普查資料 統(tǒng)計，我國目前已有65對礦井受到了不同程度的熱害侵襲，其中38對礦井的采掘工作面氣 溫超過了3(TC，據(jù)我國煤田地溫觀測資料統(tǒng)計，百米地溫梯度為2 4t:/100m，已探明的儲 量中，1000 2000m深處的煤炭儲量占總儲量的53. 2% ，國內(nèi)外熱害問題已越來越嚴重，已 成為與礦井瓦斯、水、粉塵、頂板、火并列的六大災害之一，熱害已嚴重影響了井下作業(yè)人員 的工作效率和礦山經(jīng)濟效益，甚至影響整個國民經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。 國內(nèi)外普遍采用的礦井制冷降溫系統(tǒng)主要有 1.集中制冷降溫系統(tǒng)采用電或熱聯(lián)合制出冷水或乙二醇水溶液，通向井下各需 熱點，實現(xiàn)降溫，按照制冷站所處位置不同，分為地面集中制冷、井下集中制冷和地面_井 下聯(lián)合三種方式，地面集中系統(tǒng)主要缺點是管路長、冷損大，需在井筒中安裝大直徑管道、 高壓載冷劑處理困難，如果采用制冰降溫系統(tǒng)設備，其缺點是投資較大、冷損大、運行費用 高以及輸冰管路容易堵塞等；井下集中制冷主要缺點是需在井下開鑿大斷面硐室，對制冷 設備要求嚴格、管理維護困難、排熱不暢等；地面-井下聯(lián)合是采用二次制冷，缺點是系統(tǒng) 復雜、設備分散、管理困難； 2.局部制冷降溫系統(tǒng)該種降溫方式一般只能服務一個工作面，缺點是投資大， 降溫效果差； 3.空氣壓縮制冷系統(tǒng)該系統(tǒng)利用壓縮空氣經(jīng)過渦輪絕熱膨脹做功，缺點是制冷 量太小，僅適合用于掘進工作面，如果應用于整個礦井則設備將非常龐大，且噪音高，運行 費用不菲，需要大量的冷卻水，不夠經(jīng)濟。
因此，需要一種新型的礦井降溫系統(tǒng)，能夠彌補現(xiàn)有礦井降溫設備的不足。
實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供了一種礦井降溫系統(tǒng)，能夠彌補現(xiàn)有礦井降溫設備的 不足。 本實用新型的目的是提供一種礦井降溫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地面制冷子系統(tǒng)和井 下?lián)Q熱子系統(tǒng)，所述地面制冷子系統(tǒng)包括制冷壓縮裝置、冷凝裝置、膨脹裝置和蒸發(fā)冷凝裝 置，所述制冷壓縮裝置的進口與蒸發(fā)冷凝裝置的出口相連接，所述蒸發(fā)冷凝裝置的進口與 膨脹裝置的出口相連接，所述膨脹裝置的進口與冷凝裝置的出口相連接，所述冷凝裝置的 進口與制冷壓縮裝置的出口相連接；所述井下?lián)Q熱子系統(tǒng)包括井下總換熱器，所述井下總 換熱器的換熱工質(zhì)進口與蒸發(fā)冷凝裝置的換熱工質(zhì)出口相連接，所述井下總換熱器的換熱
3工質(zhì)出口與蒸發(fā)冷凝裝置的換熱工質(zhì)進口相連接，其特征在于還包括設置在井下需冷點
上的終端換熱器，所述終端換熱器的進口與設置在井下總換熱器上的冷凍液出口相連接，
所述終端換熱器的出口與井下總換熱器的冷凍液進口相連接。
進一步，還包括除濕裝置，所述除濕裝置與終端換熱器相連接； 進一步，所述冷凝裝置還包括冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻塔、 控制閥、冷卻水過濾器、電子水處理儀、冷卻水循環(huán)泵和止回閥，所述冷凝裝置的冷卻水出 口通過止回閥與冷卻塔的進口相連接，所述冷卻塔的出口依次通過控制閥、冷卻水過濾器、 電子水處理儀、冷卻水循環(huán)泵與冷凝裝置的冷卻水入口相連接； 進一步，所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)還包括進水閥，所述冷卻塔通過進水閥與外部供水 管道相連通； 進一步，還包括監(jiān)測控制子系統(tǒng)，所述監(jiān)測控制子系統(tǒng)包括傳感器和控制裝置，所 述傳感器設置于井下各需冷點，所述傳感器與控制裝置電連接； 進一步，所述傳感器包括干球溫度傳感器、濕球溫度傳感器和/或風速傳感器； 進一步，所述蒸發(fā)冷凝裝置與井下總換熱器的閉合回路管道上設置有氣液混合 泵； 進一步，所述井下總換熱器與換熱器終端的連接管道上設置有冷卻液循環(huán)及除渣 裝置； 進一步，所述地面制冷子系統(tǒng)和井下總換熱器的換熱工質(zhì)為R134a、 R22或朋3，所
述終端換熱器的冷凍液為經(jīng)軟化處理過的水、鹽水、乙二醇水溶液或丙二醇水溶液； 進一步，所述井下?lián)Q熱子系統(tǒng)還包括局部通風風機，所述局部通風風機與終端換
熱器相連接，所述局部通風風機為軸流式或離心式。 本實用新型的有益效果是 1.本系統(tǒng)包括地面制冷子系統(tǒng)、井下?lián)Q熱子系統(tǒng)和監(jiān)測控制子系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，通過 終端換熱器的設置，能夠?qū)崿F(xiàn)大范圍網(wǎng)絡布置，滿足井下各個需冷點的需要；本系統(tǒng)的制冷 機組安裝在地面，機組的冷凝熱在地面排放，維護管理方便； 2.現(xiàn)有礦井降溫系統(tǒng)大多采用水、鹽水或乙二醇水溶液輸送至井下總換熱器，溫 度范圍一般在3°C，由于冷損較大，實際使用的冷凍水到達井下?lián)Q熱器時溫度已大于l(TC， 溫差小限制了換熱效果，以致制冷量較小。本系統(tǒng)采用R134a、 R22、 NH3或混合工質(zhì)等制冷 劑作為載冷體，可以制取出_150°C ot:的低溫流體輸送至井下，制冷量大大增加； 3.現(xiàn)有礦井降溫系統(tǒng)的冷凍水通過冷凍水泵抽回到蒸發(fā)器，由于冷凍水量較大， 能耗也較大，本系統(tǒng)采用R134a、R22、NH3或混合工質(zhì)等制冷劑作為載冷體，經(jīng)過井下?lián)Q熱子 系統(tǒng)后，制冷劑吸熱變?yōu)檎羝?，靠自身密度差便可自動回到井上蒸發(fā)器內(nèi)，為確?；亓髡?還增加了氣液混合泵，能耗大大降低； 4.現(xiàn)有的礦井降溫系統(tǒng)降溫后，井下冷空氣濕度達到95% 100%，對井下工作 人員的身心健康不利。本系統(tǒng)在終端換熱器上增加了除濕裝置，可根據(jù)需要調(diào)節(jié)環(huán)保濕度 要求，改善了工作環(huán)境； 5.本系統(tǒng)通過監(jiān)測控制子系統(tǒng)，可以將采集的各種信息傳輸至地面，以方便動態(tài) 監(jiān)測和及時調(diào)度； 6.本實用新型節(jié)能環(huán)保、功耗小、效率高、制冷量大和運行費用低。[0026] 本實用新型的其他優(yōu)點、目標，和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡 述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或 者可以從本實用新型的實踐中得到教導。本實用新型的目標和其他優(yōu)點可以通過下面的說 明書和權利要求書來實現(xiàn)和獲得。

為了使本實用新型的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本實用
新型作進一步的詳細描述，其中 附圖為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式以下將參照附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述。應當理解，優(yōu)選實 施例僅為了說明本實用新型，而不是為了限制本實用新型的保護范圍。 1-制冷壓縮裝置；2-冷凝裝置；3-膨脹裝置；4-蒸發(fā)冷凝裝置；5-井下總換熱器； 6-終端換熱器；7-除濕裝置；8-冷卻塔；9-控制閥；10_冷卻水過濾器；11_電子水處理儀； 12-冷卻水循環(huán)泵；13-止回閥；14-進水閥；15-傳感器；16-控制裝置；17-冷卻液循環(huán)及
除渣裝置；18-局部通風風機；19-絕熱管路；20-氣液混合泵；21-井下分站；22-地面調(diào)度
指揮中心。 如圖所示，本系統(tǒng)包括地面制冷子系統(tǒng)和井下?lián)Q熱子系統(tǒng)，地面制冷子系統(tǒng)包括 制冷壓縮裝置1、冷凝裝置2、膨脹裝置3和蒸發(fā)冷凝裝置4，制冷壓縮裝置1的進口與蒸發(fā) 冷凝裝置4的出口相連接，蒸發(fā)冷凝裝置4的進口與膨脹裝置3的出口相連接，膨脹裝置3 的進口與冷凝裝置2的出口相連接，冷凝裝置2的進口與制冷壓縮裝置1的出口相連接；井 下?lián)Q熱子系統(tǒng)包括井下總換熱器5，井下總換熱器5的換熱工質(zhì)進口通過絕熱管路19與蒸 發(fā)冷凝裝置4的換熱工質(zhì)出口相連接，井下總換熱器的換熱工質(zhì)出口通過絕熱管路19與蒸 發(fā)冷凝裝置4的換熱工質(zhì)進口相連接，絕熱管路19的絕熱方式可以采用堆積絕熱、真空絕 熱、真空粉末絕熱、真空多層絕熱或高真空多層絕熱，絕熱管路上19上安裝有檢測裝置。 在井下需冷點上根據(jù)需要設置有多個終端換熱器6，終端換熱器6的進口與設置 在井下總換熱器5上的冷凍液出口相連接，終端換熱器6的出口與井下總換熱器5的冷凍 液進口相連接，在井下總換熱器5與換熱器終端6的連接管道上設置有冷卻液循環(huán)及除渣 裝置17。 井下總換熱器5與終端換熱器6的冷凍液換熱后，換熱工質(zhì)吸熱蒸發(fā)，由液體變?yōu)?氣體，靠自身密度差便可自動回到蒸發(fā)冷凝裝置4內(nèi)，為確保回流和減低能耗，蒸發(fā)冷凝裝 置4與井下總換熱器5的連接管道上設置有氣液混合泵20。 每個終端換熱器6上均連接有除濕裝置7，除濕裝置7可根據(jù)需要調(diào)節(jié)環(huán)保濕度， 滿足井下作業(yè)的要求，改善工作環(huán)境。 本系統(tǒng)還包括監(jiān)測控制子系統(tǒng)，監(jiān)測控制子系統(tǒng)包括傳感器15和控制裝置16，傳 感器設置于井下各需冷點，傳感器15與控制裝置16電連接，本實施例中，傳感器15包括干 球溫度傳感器、濕球溫度傳感器和風速傳感器，在工作過程中，傳感器可以將采集到熱力學 參數(shù)等各種信息傳輸至井下分站21，最后一并輸送到地面指揮調(diào)度中心22，以方便動態(tài)監(jiān)測和及時調(diào)度。 井下總換熱器5的換熱工質(zhì)為R134a、 R22、 NH3或混合工質(zhì)，終端換熱器6的冷凍 液為經(jīng)軟化處理過的水、鹽水、乙二醇水溶液或丙二醇水溶液。 井下?lián)Q熱子系統(tǒng)還包括局部通風風機18，局部通風風機18與終端換熱器6相連 接，局部通風風機18采用軸流式或離心式，在工作過程中，終端換熱器6通過局部通風風機 18將冷凍風送入工作面、掘進面或井下其他需冷點。 冷凝裝置2還包括冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻塔8、控制閥9、冷卻
水過濾器10、電子水處理儀11、冷卻水循環(huán)泵12和止回閥13，冷凝裝置的冷卻水出口通過
止回閥13與冷卻塔8的進口相連接，冷卻塔8的出口依次通過控制閥9、冷卻水過濾器10、
電子水處理儀11、冷卻水循環(huán)泵12與冷凝裝置2的冷卻水入口相連接。 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)還包括進水閥14，冷卻塔8通過進水閥14與外部供水管道相連
通，以方便補水。 本實用新型采用地面制冷、地面排熱，能量來源可以根據(jù)情況利用電能、電廠余 熱、風能、太陽能或燃料電池等新型能源。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本 實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本技術方案的宗旨和范圍，其均應 涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求礦井降溫系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括地面制冷子系統(tǒng)和井下?lián)Q熱子系統(tǒng)，所述地面制冷子系統(tǒng)包括制冷壓縮裝置(1)、冷凝裝置(2)、膨脹裝置(3)和蒸發(fā)冷凝裝置(4)，所述制冷壓縮裝置(1)的進口與蒸發(fā)冷凝裝置(4)的出口相連接，所述蒸發(fā)冷凝裝置(4)的進口與膨脹裝置(3)的出口相連接，所述膨脹裝置(3)的進口與冷凝裝置(2)的出口相連接，所述冷凝裝置(2)的進口與制冷壓縮裝置(1)的出口相連接；所述井下?lián)Q熱子系統(tǒng)包括井下總換熱器(5)，所述井下總換熱器(5)的換熱工質(zhì)進口與蒸發(fā)冷凝裝置(4)的換熱工質(zhì)出口相連接，所述井下總換熱器的換熱工質(zhì)出口與蒸發(fā)冷凝裝置(4)的換熱工質(zhì)進口相連接，其特征在于還包括設置在井下需冷點上的終端換熱器(6)，所述終端換熱器(6)的進口與設置在井下總換熱器上的冷凍液出口相連接，所述終端換熱器(6)的出口與井下總換熱器(5)的冷凍液進口相連接。
2. 根據(jù)權利要求l所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于還包括除濕裝置(7)，所述除濕 裝置(7)與終端換熱器(6)相連接。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝裝置(2)還包括 冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)包括冷卻塔(8)、控制閥(9)、冷卻水過濾器(10)、電 子水處理儀(11)、冷卻水循環(huán)泵(12)和止回閥(13)，所述冷凝裝置的冷卻水出口通過止回 閥(13)與冷卻塔(8)的進口相連接，所述冷卻塔(8)的出口依次通過控制閥(9)、冷卻水過 濾器(10)、電子水處理儀(11)、冷卻水循環(huán)泵(12)與冷凝裝置(2)的冷卻水入口相連接。
4. 根據(jù)權利要求3所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷卻水循環(huán)系統(tǒng)還包括進 水閥(14)，所述冷卻塔(8)通過進水閥(14)與外部供水管道相連通。
5. 根據(jù)權利要求4所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于還包括監(jiān)測控制子系統(tǒng)，所述監(jiān) 測控制子系統(tǒng)包括傳感器(15)和控制裝置(16)，所述傳感器設置于井下各需冷點，所述傳 感器(15)與控制裝置(16)電連接。
6. 根據(jù)權利要求5所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述傳感器(15)包括干球溫度 傳感器、濕球溫度傳感器和/或風速傳感器。
7. 根據(jù)權利要求6所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述蒸發(fā)冷凝裝置(4)與井下 總換熱器(5)的連接的閉合回路管道上設置有氣液混合泵(20)。
8. 根據(jù)權利要求7所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述井下總換熱器(5)與換熱 器終端(6)的連接管道上設置有冷卻液循環(huán)及除渣裝置(17)。
9. 根據(jù)權利要求1所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述地面制冷子系統(tǒng)和井下總 換熱器(5)的換熱工質(zhì)為R134a、R22或NH3，所述終端換熱器(6)的冷凍液為經(jīng)軟化處理過 的水、鹽水、乙二醇水溶液或丙二醇水溶液。
10. 根據(jù)權利要求1所述的礦井降溫系統(tǒng)，其特征在于所述井下?lián)Q熱子系統(tǒng)還包括 局部通風風機(18)，所述局部通風風機(18)與終端換熱器(6)相連接，所述局部通風風機 (18)為軸流式或離心式。
專利摘要本實用新型公開了一種礦井降溫系統(tǒng)，包括地面制冷子系統(tǒng)和井下?lián)Q熱子系統(tǒng)，地面制冷子系統(tǒng)包括制冷壓縮裝置、冷凝裝置、膨脹裝置和蒸發(fā)冷凝裝置，其中，井下?lián)Q熱子系統(tǒng)包括井下總換熱器，井下總換熱器的換熱工質(zhì)進口與蒸發(fā)冷凝裝置的換熱工質(zhì)出口相連接，井下總換熱器的換熱工質(zhì)出口與蒸發(fā)冷凝裝置的換熱工質(zhì)進口相連接，還包括設置在井下需冷點上的終端換熱器，所述終端換熱器與井下總換熱器通過連接管道實現(xiàn)各需冷點的降溫，本實用新型節(jié)能環(huán)保，運行費用低、降溫幅度5℃～50℃，可任意調(diào)節(jié)，制冷量大，效率高、降溫幅度大，可任意調(diào)節(jié)，制冷量大，淺井、深井均可適用，還可及時監(jiān)測、調(diào)度。
文檔編號F25B39/04GK201535176SQ200920127398
公開日2010年7月28日 申請日期2009年5月21日 優(yōu)先權日2009年5月21日
發(fā)明者姬建虎, 張習軍, 王正輝, 王長元, 陸偉 申請人:煤炭科學研究總院重慶研究院