一種礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，包括水泵、冷熱轉(zhuǎn)換器和升降溫工作站，水泵入口連通涌水；冷熱轉(zhuǎn)換器包括相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)和二次水循環(huán)系統(tǒng)，冷熱轉(zhuǎn)換器中的一次循環(huán)水為涌水，涌水的流動動力由水泵提供，二次水循環(huán)系統(tǒng)吸收一次水循環(huán)系統(tǒng)帶來的涌水的冷量或熱量；升降溫工作站與二次水循環(huán)系統(tǒng)連通設(shè)置，升降溫工作站對二次水循環(huán)系統(tǒng)帶來的冷量或熱量進(jìn)行處理后輸出。本發(fā)明中在礦井中設(shè)置冷熱轉(zhuǎn)換器，通過相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)和二次水循環(huán)系統(tǒng)，將涌水的冷熱量輸送至升降溫工作站，且涌水不進(jìn)入升降溫工作站，因此不須對涌水進(jìn)行水處理凈化，而且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、冷熱量利用效率高。
【專利說明】一種礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]礦井涌水是一種在礦井開挖過程中從巖層中涌出的地下水，具有顆粒雜質(zhì)多、礦化度高、腐蝕性高等特點。在未將其作為熱能或冷能來源利用的情況下，一般采用設(shè)置水倉的方法將不同水平的礦井涌水收集起來，再通過泵站將其抽到地表，直接作為廢水排掉。后來為節(jié)能降耗，對涌水開始加以資源化利用，通常是對其進(jìn)行凈化后，作為工農(nóng)業(yè)用水，如消防、除塵、井下鉆孔、灌溉、制作礦泉水等。
[0003]另外，礦井涌水可以作為礦井降溫系統(tǒng)的冷源或礦井熱能利用系統(tǒng)的熱源加以利用，但目前在該過程中均必須對涌水進(jìn)行嚴(yán)格的水處理凈化，如礦井涌水需要先經(jīng)過較為復(fù)雜的物理和化學(xué)等處理過程，達(dá)到制冷機(jī)組或熱泵機(jī)組對水源的水質(zhì)要求后方可進(jìn)入，否則就會造成制冷機(jī)組或水源熱泵機(jī)組的損壞，導(dǎo)致其不能正常工作。尤其是在我國的現(xiàn)有煤礦中，礦井涌水往往具有顆粒雜質(zhì)多、礦化度高、腐蝕性高等特點。目前采用礦井涌水作為冷熱源時，可以不經(jīng)過任何處理直接進(jìn)入制冷機(jī)組或者熱泵機(jī)組，這樣由于礦井涌水具有高污染、高礦化度、強(qiáng)腐蝕的特點，因此會對機(jī)組換熱管造成嚴(yán)重的腐蝕、堵塞。因此現(xiàn)有的利用礦井涌水熱能或冷能系統(tǒng)中絕大部分要進(jìn)行水處理凈化，而且水處理凈化工程由于其工藝方法的限制，其設(shè)備均較為龐大，占地面積較大，高度較高，不能適應(yīng)巷道、硐室等狹小的空間，導(dǎo)致整個熱能或冷能利用系統(tǒng)能量損失大、投資高、工藝復(fù)雜、施工難度高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明的目的為提供一種不須水處理的結(jié)構(gòu)簡單、冷熱量利用效率高的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]一種礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，包括:
[0007]水泵，所述水泵入口連通所述涌水；
[0008]冷熱轉(zhuǎn)換器，所述冷熱轉(zhuǎn)換器包括相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)和二次水循環(huán)系統(tǒng)，所述冷熱轉(zhuǎn)換器中的一次循環(huán)水為所述涌水，所述涌水的流動動力由所述水泵提供，所述二次水循環(huán)系統(tǒng)吸收所述一次水循環(huán)系統(tǒng)帶來的所述涌水的冷量或熱量；
[0009]升降溫工作站，所述升降溫工作站與所述二次水循環(huán)系統(tǒng)連通設(shè)置，所述升降溫工作站對所述二次水循環(huán)系統(tǒng)帶來的冷量或熱量進(jìn)行處理后輸出。
[0010]進(jìn)一步，所述水泵上設(shè)置有過濾器，以對進(jìn)入所述一次水循環(huán)系統(tǒng)的所述涌水進(jìn)行過濾。
[0011]進(jìn)一步，所述一次水循環(huán)系統(tǒng)包括入口管與出口管，所述入口管上設(shè)置有涌水入口，所述出口管上設(shè)置有涌水出口，所述入口管與所述出口管之間連通。
[0012]進(jìn)一步，所述入口管和所述出口管均為直管。
[0013]進(jìn)一步，所述入口管與所述出口管之間采用弧形管連通。
[0014]進(jìn)一步，所述一次水循環(huán)系統(tǒng)中的管道采用無機(jī)防腐涂層。
[0015]進(jìn)一步，所述二次水循環(huán)系統(tǒng)包括相互連通的進(jìn)口換熱管和出口換熱管。
[0016]進(jìn)一步，所述進(jìn)口換熱管和所述出口換熱管均為鈦納米防腐涂層換熱管。
[0017]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明中在礦井中設(shè)置冷熱轉(zhuǎn)換器，通過相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)和二次水循環(huán)系統(tǒng)，將涌水的冷熱量輸送至升降溫工作站，且涌水不進(jìn)入升降溫工作站，因此不須對涌水進(jìn)行水處理凈化，而且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、冷熱量利用效率尚O

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明:
[0019]圖1為本發(fā)明的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本發(fā)明的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)中冷熱轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實施方式】
[0021]體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的典型實施例將在以下的說明中詳細(xì)敘述。應(yīng)理解的是本發(fā)明能夠在不同的實施例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及附圖在本質(zhì)上是當(dāng)作說明之用，而非用以限制本發(fā)明。
[0022]如圖1和圖2所示，本發(fā)明的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)包括水泵1、冷熱轉(zhuǎn)換器2和升降溫工作站3。其中，水泵I可以設(shè)置于涌水4中也可以設(shè)置于涌水4外，要保證水泵I的入口與涌水4連通，出口與冷熱轉(zhuǎn)換器2連通，用于向冷熱轉(zhuǎn)換器2抽取涌水4。水泵I上設(shè)置有過濾器，以對進(jìn)入一次水循環(huán)系統(tǒng)201的涌水4進(jìn)行過濾。
[0023]冷熱轉(zhuǎn)換器2可以設(shè)置于礦井中，也可以設(shè)置于礦井對應(yīng)的地面上。冷熱轉(zhuǎn)換器2包括相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)201和二次水循環(huán)系統(tǒng)202，冷熱轉(zhuǎn)換器2中的一次循環(huán)水為涌水4，涌水4的流動動力由水泵I提供，二次水循環(huán)系統(tǒng)202吸收一次水循環(huán)系統(tǒng)201帶來的涌水的冷量或熱量。一次水循環(huán)系統(tǒng)201包括入口管21與出口管22，入口管21上設(shè)置有涌水入口 24，出口管22上設(shè)置有涌水出口 25，入口管21與出口管22之間連通。其中，入口管21和出口管22均為直管，入口管21與出口管22之間采用弧形管23連通，防止涌水4中的顆粒物在彎管處沉積堵塞。一次水循環(huán)系統(tǒng)201中的管道采用無機(jī)防腐涂層，防止礦井涌水4中的氯離子等腐蝕性離子對該管道進(jìn)行腐蝕。另外，在一次水循環(huán)系統(tǒng)201中設(shè)計水流速高于正常值1.5倍，使其沖刷量大于顆粒沉積量，防止在管道中雜質(zhì)沉淀。二次水循環(huán)系統(tǒng)202包括相互連通的進(jìn)口換熱管26和出口換熱管27，進(jìn)口換熱管26上設(shè)置有二次循環(huán)水入口 28，出口換熱管27上設(shè)置有二次循環(huán)水出口 28，進(jìn)口換熱管26和出口換熱管27均為鈦納米防腐涂層換熱管。
[0024]升降溫工作站3與二次水循環(huán)系統(tǒng)202連通設(shè)置，升降溫工作站3對二次水循環(huán)系統(tǒng)202帶來的冷量或熱量進(jìn)行處理后輸出。經(jīng)過升降溫工作站3處理后的熱量或冷量輸送到井下或地面室內(nèi)，以進(jìn)行取暖或降溫。
[0025]本發(fā)明的有益效果在于，本發(fā)明中在礦井中設(shè)置冷熱轉(zhuǎn)換器2，通過相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)201和二次水循環(huán)系統(tǒng)202，將涌水4的冷熱量輸送至升降溫工作站3，且涌水4不進(jìn)入升降溫工作站3，因此不須對涌水4進(jìn)行水處理凈化，而且本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單，減少了污垢沉積和腐蝕，有利于傳熱，延長清洗周期，冷熱量利用效率高。另外，本發(fā)明的設(shè)備小型化，容易進(jìn)入巷道、硐室等狹小的運輸系統(tǒng)。
[0026]下面結(jié)合兩實例詳細(xì)說明本發(fā)明的應(yīng)用情況:
[0027]實例I
[0028]某礦開采深度最深已達(dá)-1OlOm以下，隨著開采深度的增加，礦井高溫?zé)岷ΜF(xiàn)象嚴(yán)重。根據(jù)井下巷道已測溫記錄，-700水平巖溫37.70C ；-860水平巖溫43.9°C ；-980水平巖溫46.8°C，在夏季，-980大巷進(jìn)風(fēng)溫度32°C左右，掘進(jìn)頭及工作面溫度高達(dá)36?37°C，相對濕度達(dá)到100%，各個采掘點的溫度普遍較高，濕度較大，即使在冬季各采掘工作面迎頭溫度也超過了《煤礦安全規(guī)程》的相關(guān)規(guī)定。在這種高溫高濕的環(huán)境下，工人熱害疾病非常嚴(yán)重，死亡事件也有發(fā)生，安全形勢十分嚴(yán)峻。
[0029]本發(fā)明應(yīng)用于該礦中，涌水水倉位于-700水平，用于收集各水平的礦井涌水，降溫工作面一一 72201工作面位于井下-980水平，降溫工作站采取與降溫工作面就近原則，布置在-980水平，冷熱轉(zhuǎn)換器在-700水平水倉與降溫工作站之間。
[0030]在該礦中利用本發(fā)明，允許具有顆粒雜質(zhì)多、礦化度高、腐蝕性高特點的礦井涌水不經(jīng)過水處理凈化環(huán)節(jié)直接進(jìn)入，省去水處理環(huán)節(jié)，減少能量損失、降低投資、簡化工藝、降低施工難度。
[0031]實例2
[0032]某礦現(xiàn)有三個用熱單元，其一是建筑供暖:供暖總面積21.56萬m2，其中工業(yè)廣場8.09萬m2，工人村11.73萬m2，風(fēng)井小區(qū)1.74萬m2，熱負(fù)荷17250kW ;其二是井口防凍:進(jìn)風(fēng)井風(fēng)量為11910m3/min，其中主井2650m3/min，副井3850m3/min，新副井5410m3/min，熱負(fù)荷3351kW ;其三是洗浴供熱:礦區(qū)的公共浴室日均洗澡人員總數(shù)為2900人/日，其中工業(yè)廣場2700人，工人新村200人，熱負(fù)荷1316kW。該礦供熱系統(tǒng)采用兩臺10噸燃煤鍋爐，全年耗煤11970噸，其中工業(yè)廣場耗煤9370噸，其它耗煤2600噸，對環(huán)境污染嚴(yán)重，年排放C02約17000噸、S02約98.3噸、氮氧化物量約83.9噸、煙塵約16噸，急需對燃煤供熱系統(tǒng)進(jìn)行改造，以降低運行費用，改善環(huán)境質(zhì)量。
[0033]目前，礦井總涌水量為1250m3/h。其中，-500m水平涌水量為670m3/h，-750m?-1000m水平礦井涌水量為160m3/h，現(xiàn)由_500m中央泵房負(fù)責(zé)上排至地面；西風(fēng)井涌水量為420m3/h，由西風(fēng)井單獨上排至地面。
[0034]地面鍋爐耗煤及污染和礦井涌水排放是影響張雙樓煤礦可持續(xù)發(fā)展的重要問題，有必要進(jìn)行研宄和解決。
[0035]本發(fā)明應(yīng)用于該礦中，涌水水倉位于-500水平，通過泵房將礦井涌水排至地面調(diào)節(jié)水池，調(diào)節(jié)水池中的礦井涌水無須經(jīng)過水處理凈化環(huán)節(jié)，直接進(jìn)入冷熱轉(zhuǎn)換器，達(dá)到礦井涌水與熱能利用工作站所用工業(yè)用水之間及時地?fù)Q熱，充分地提取礦井涌水中熱能的目的，用于張雙樓煤礦建筑供暖、井口防凍和洗浴供熱，從而取代地面供熱鍋爐系統(tǒng)，實現(xiàn)地面供暖系統(tǒng)零污染。
[0036]本發(fā)明的技術(shù)方案已由優(yōu)選實施例揭示如上。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到在不脫離本發(fā)明所附的權(quán)利要求所揭示的本發(fā)明的范圍和精神的情況下所作的更動與潤飾，均屬本發(fā)明的權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，包括: 水泵，所述水泵入口連通所述涌水； 冷熱轉(zhuǎn)換器，所述冷熱轉(zhuǎn)換器包括相互熱交換的一次水循環(huán)系統(tǒng)和二次水循環(huán)系統(tǒng)，所述冷熱轉(zhuǎn)換器中的一次循環(huán)水為所述涌水，所述涌水的流動動力由所述水泵提供，所述二次水循環(huán)系統(tǒng)吸收所述一次水循環(huán)系統(tǒng)帶來的所述涌水的冷量或熱量； 升降溫工作站，所述升降溫工作站與所述二次水循環(huán)系統(tǒng)連通設(shè)置，所述升降溫工作站對所述二次水循環(huán)系統(tǒng)帶來的冷量或熱量進(jìn)行處理后輸出。
2.如權(quán)利要求1所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述水泵上設(shè)置有過濾器，以對進(jìn)入所述一次水循環(huán)系統(tǒng)的所述涌水進(jìn)行過濾。
3.如權(quán)利要求1所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述一次水循環(huán)系統(tǒng)包括入口管與出口管，所述入口管上設(shè)置有涌水入口，所述出口管上設(shè)置有涌水出口，所述入口管與所述出口管之間連通。
4.如權(quán)利要求3所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述入口管和所述出口管均為直管。
5.如權(quán)利要求3或4所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述入口管與所述出口管之間采用弧形管連通。
6.如權(quán)利要求1所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述一次水循環(huán)系統(tǒng)中的管道采用無機(jī)防腐涂層。
7.如權(quán)利要求1所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述二次水循環(huán)系統(tǒng)包括相互連通的進(jìn)口換熱管和出口換熱管。
8.如權(quán)利要求7所述的礦井涌水冷熱量利用系統(tǒng)，其特征在于，所述進(jìn)口換熱管和所述出口換熱管均為鈦納米防腐涂層換熱管。
【文檔編號】F25B27/00GK104457021SQ201410559858
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年10月20日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月20日
【發(fā)明者】何滿潮, 郭平業(yè), 楊曉杰 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)(北京)