一種在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，其特征在于：包括地面制冷機組、冷卻塔、水箱、井上循環(huán)水泵、壓力交換裝置、井下循環(huán)水泵和空冷器；所述冷卻塔與地面制冷機組連接，所述地面制冷機組與井上循環(huán)水泵連接，所述循環(huán)水泵將高壓冷水輸送到壓力交換裝置，降壓之后的冷水通過低壓保溫管道被輸送至降溫區(qū)域供給空冷器使用，經(jīng)降溫之后的熱水通過回水管道輸送回壓力交換裝置；所述壓力交換裝置與井下循環(huán)水泵連接，所述井下循環(huán)水泵與水箱連接，所述水箱與地面制冷機組連接。本實用新型種能夠高效降壓，并減少冷損失，實現(xiàn)高壓冷水降壓成低壓冷水的目的。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種礦井冷、熱水交換系統(tǒng)，特別涉及一種在深部熱害礦井應(yīng)用 的冷熱水壓力交換系統(tǒng)。 一種在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 隨著礦井開采深度加大，導致礦井地面集中制冷機組的冷水輸送到井下時，水的 靜壓就已經(jīng)遠遠超過了末端空冷器的承壓范圍，這種高低壓交換裝置可以使高壓冷水壓力 降低到能夠滿足空冷器使用要求，并且冷損失極小。這種裝置利用U型管原理，進水管道、 回水管道構(gòu)成一個U型管，實現(xiàn)高壓冷水將低壓的熱水推送地面上，從而實現(xiàn)能量交換，就 不需要用泵直接將熱水輸送到地面，降低運行費用。但是對整個降溫系統(tǒng)而言，如何將高壓 冷水高效的降成低壓冷水；如何提高轉(zhuǎn)換閥門的使用壽命；如何減少冷水和熱水之間的摻 混。
[0003] 因此需要一種能夠高效降壓，并減少冷損失的裝置，實現(xiàn)高壓冷水降壓成低壓冷 水的目的冷熱水壓力交換系統(tǒng)。 實用新型內(nèi)容
[0004] 有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種在深部熱害礦井應(yīng)用的冷熱水壓力交換 系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠高效的達到高壓冷水降壓成低壓冷沙水的目的。
[0005] 本實用新型的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的，一種在深部熱害礦井中應(yīng)用的 冷熱水壓力交換系統(tǒng)，包括地面制冷機組、冷卻塔、水箱、井上循環(huán)水泵、壓力交換裝置、井 下循環(huán)水泵和空冷器；所述冷卻塔與地面制冷機組連接，所述地面制冷機組與井上循環(huán)水 泵連接，所述循環(huán)水泵將高壓冷水輸送到壓力交換裝置，降壓之后的冷水通過低壓保溫管 道被輸送至降溫區(qū)域供給空冷器使用，經(jīng)降溫之后的熱水通過回水管道輸送回壓力交換裝 置；所述壓力交換裝置與井下循環(huán)水泵連接，所述井下循環(huán)水泵與水箱連接，所述水箱與地 面制冷機組連接。
[0006] 進一步，還包括液壓站和井下集中控制中心單元，所述液壓站與壓力交換裝置連 接，所述井下集中控制中心單元包括監(jiān)控與報警系統(tǒng)、工控機、信號采集卡；所述信號采集 卡、監(jiān)控與報警系統(tǒng)分別與工控機連接，所述工控機分別與液壓站、地面制冷機組連接。
[0007] 進一步，還包括回水超泄放單元和循環(huán)水處理單元，經(jīng)過空冷器的水依次經(jīng)過回 水超壓泄放單元、循環(huán)水處理單元流入到壓力交換裝置中，所述回水超泄放單元包括壓力 傳感器、先導式電磁閥和安全閥，所述空冷器通過兩路管道與水循環(huán)處理單元，所述壓力傳 感器和先導式電磁閥依次設(shè)置在其中一路管道上，所述安全閥設(shè)置在另一路管道上；所述 水循環(huán)處理單元包括預過濾器和自動過濾器，所述預過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端； 所述自動過濾器設(shè)置于預過濾器的出水端與井下循環(huán)水泵入口之間。
[0008] 進一步，所述壓力交換裝置包括設(shè)置在高壓冷水進水管端的三通水分配器，從地 面制冷站達到壓力交換裝置進水管端的高壓冷水通過三通水分配器流入壓力交換裝置的 腔體內(nèi)形成低壓冷水，所述低壓冷水經(jīng)過三通水分配器送往空冷器，所述壓力交換裝置的 高壓冷水進水管與三通水分配器之間設(shè)置有閥門，所述三通水位分配器與空冷器之間設(shè)置 有閥門，所述液壓站包括液壓缸，所述閥門與液壓缸的推桿連接；所述液壓缸缸體上設(shè)置有 兩個位置傳感器，通過位置傳感器感知液壓推桿的行程位置。
[0009] 進一步，所述空冷器包括過濾器、礦用局部通風機、入風口、換熱組件和出風口，所 述過濾器、礦用局部通風機、入風口、換熱組件和出風口由前至后依次連通，所述換熱組件 包括至少兩個以可拆卸的方式串接的換熱室和與換熱室一一對應(yīng)設(shè)置于換熱室內(nèi)用于空 氣與冷凍水換熱的換熱盤管，相鄰換熱室之間相互連通，相鄰換熱室內(nèi)的換熱盤管之間以 可拆卸的方式相互連通；所述換熱盤管內(nèi)冷凍水的輸送方向為由后至前。
[0010] 進一步，所述液壓缸與雙點控電磁閥通過液壓油管連接，通過雙點控電磁閥控制 液壓缸內(nèi)液壓的進出。
[0011] 有益技術(shù)效果：
[0012] 本實用新型通過集中監(jiān)控系統(tǒng)對降溫系統(tǒng)進行監(jiān)控，對各個控制對象的控制和設(shè) 備工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況進行監(jiān)控；并且，可以實現(xiàn)集中控制中心與地面制冷站控制 中心進行實時的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負荷來控制地面制冷站的工況，使地面制冷站的 工況和實際制冷負荷相匹配，降低制冷站的運行能耗；根據(jù)各個工作面總的制冷量負荷，使 冷凍水與工作面制冷需求相匹配，實現(xiàn)了制冷環(huán)節(jié)的節(jié)能，并且降低了系統(tǒng)水循環(huán)的運行 費用，對液壓閥門的開啟和關(guān)閉進行動態(tài)控制；同時實現(xiàn)對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進行故障監(jiān)測。
[0013] 本實用新型中所述空冷器中的換熱室設(shè)計為可拆卸式，可根據(jù)制冷量的大小確定 換熱室數(shù)量，使用靈活便于運輸、安裝和維修；該空冷器具有自動清洗功能，換熱性能穩(wěn)定、 使用壽命長。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0014] 為了使本實用新型的目的、技術(shù)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：
[0015] 圖1為冷熱水壓力交換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖；
[0016] 圖2為超壓泄放單元結(jié)構(gòu)圖；
[0017] 圖3為空冷器結(jié)構(gòu)圖。

【具體實施方式】
[0018] 以下將結(jié)合附圖，對本實用新型的優(yōu)選實施例進行詳細的描述；應(yīng)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。
[0019] 如圖1所示，一種在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，包括地面制冷 機組、冷卻塔、水箱、井上循環(huán)水泵、壓力交換裝置、井下循環(huán)水泵和空冷器；所述冷卻塔與 地面制冷機組連接，所述地面制冷機組與井上循環(huán)水泵連接，所述循環(huán)水泵將高壓冷水輸 送到壓力交換裝置，降壓之后的冷水通過低壓保溫管道被輸送至降溫區(qū)域供給空冷器使 用，經(jīng)降溫之后的熱水通過回水管道輸送回壓力交換裝置；所述壓力交換裝置與井下循環(huán) 水泵連接，所述井下循環(huán)水泵與水箱連接，所述水箱與地面制冷機組連接。
[0020] 本實施例中，冷熱水壓力交換系統(tǒng)還包括液壓站和井下集中控制中心單元，所述 液壓站與壓力交換裝置連接，所述井下集中控制中心單元包括監(jiān)控與報警系統(tǒng)、工控機、信 號采集卡；所述信號采集卡、監(jiān)控與報警系統(tǒng)分別與工控機連接，所述工控機與液壓站連 接；所述工控機分別與液壓站、地面制冷機組連接。所述井下集中控制中心單元還包括分別 與信號采集卡連接的高壓管道流量傳感器、低壓管道流量傳感器、腔體壓力傳感器、液壓控 制閥門；所述高壓管道流量傳感器設(shè)置于高壓循環(huán)管道的冷水側(cè)用于采集高壓循環(huán)管道中 液體的流量信號，所述低壓管道流量傳感器設(shè)置于低壓循環(huán)管道的熱水側(cè)用于采集低壓循 環(huán)管道中液體的流量信號，所述腔體壓力傳感器設(shè)置于水能轉(zhuǎn)換管的三通水分配器處用于 采集水能轉(zhuǎn)換管內(nèi)的壓力信號，所述流量信號和壓力信號分別輸入到工業(yè)控制計算機的數(shù) 據(jù)采集模塊的輸入端，所述工業(yè)控制計算機的輸出端與液壓控制閥門連接并控制液壓控制 閥門的開關(guān)動作；所述井下集控制中心單元用于監(jiān)控壓力交換裝置的工作狀態(tài)及工作面環(huán) 境狀況，與地面制冷機組的控制中心進行實時的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負荷來控制地面 制冷機組的工況，根據(jù)各個工作面總的制冷量負荷對電動調(diào)節(jié)閥開度進行控制；所述監(jiān)控 與報警系統(tǒng)，用于分析判斷系統(tǒng)狀態(tài)信號及控制相應(yīng)的系統(tǒng)狀態(tài)，同時對系統(tǒng)運行狀況進 行監(jiān)控；所述工控機，用于控制液壓站的電磁閥的開啟和關(guān)閉；所述信號采集卡，用于采集 控制系統(tǒng)的狀態(tài)參數(shù)。
[0021] 還包括回水超泄放單元和循環(huán)水處理單元，經(jīng)過空冷器的水依次經(jīng)過回水超壓泄 放單元、循環(huán)水處理單元流入到壓力交換裝置中，所述回水超泄放單元包括壓力傳感器9、 先導式電磁閥10和安全閥11，所述空冷器通過兩路管道與水循環(huán)處理單元，所述壓力傳感 器和先導式電磁閥依次設(shè)置在其中一路管道上，所述安體閥設(shè)置在另一路管道上；所述水 循環(huán)處理單元包括預過濾器和自動過濾器，所述預過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端；所 述自動過濾器設(shè)置于預過濾器的出水端與井下循環(huán)水泵入口之間。當壓力超過安全閥的設(shè) 定值時，回水超泄放單元打開，使壓力維持在允許的范圍內(nèi)；當壓力傳感器測得壓力超出允 許的范圍，而安全閥未工作時，先導式電磁閥介入工作，將壓力維持在允許的范圍內(nèi)。通過 先導式電磁閥、安全閥和壓力傳感器的配合使用，確保回水超壓泄放單元處于工作狀態(tài)。
[0022] 所述壓力交換裝置包括設(shè)置在高壓冷水進水管端的三通水分配器，從地面制冷站 達到壓力交換裝置進水管端的高壓冷水通過三通水分配器流入壓力交換裝置的腔體內(nèi)形 成低壓冷水，所述低壓冷水經(jīng)過三通水分配器送往空冷器，所述壓力交換裝置的高壓冷水 進水管與三通水分配器之間設(shè)置有閥門，所述三通水位分配器與空冷器之間設(shè)置有閥門， 所述液壓站包括液壓缸，液壓缸通過較長的推桿與閥門相連接，當推桿向外推動時，閥門開 啟，當推桿復位時，閥門在自身彈簧作用下關(guān)閉；所述液壓缸缸體上設(shè)置有兩個位置傳感 器，通過位置傳感器感知液壓推桿的行程位置，從而確定閥門的開關(guān)狀態(tài)。所述液壓缸與雙 點控電磁閥通過液壓油管連接，通過雙點控電磁閥控制液壓缸內(nèi)液壓的進出。
[0023] 如圖3所示，所述空冷器包括過濾器1、礦用局部通風機2、入風口 3、換熱組件和 出風口 5,所述過濾器1、礦用局部通風機2、入風口 3、換熱組件和出風口 5由前至后依次連 通，所述換熱組件包括至少兩個以可拆卸的方式串接的換熱室和與換熱室4 一一對應(yīng)設(shè)置 于換熱室4內(nèi)用于空氣與冷凍水換熱的換熱盤管6,相鄰換熱室之間相互連通，相鄰換熱室 內(nèi)的換熱盤管之間以可拆卸的方式相互連通；所述換熱盤管內(nèi)冷凍水的輸送方向為由后至 前。本實施例中，所述空冷器中的換熱室設(shè)計為可拆卸式，可根據(jù)制冷量的大小確定換熱室 數(shù)量，使用靈活便于運輸、安裝和維修；該空冷器具有自動清洗功能，換熱性能穩(wěn)定、使用壽 命長。
[0024] 還包括與換熱盤管一一對應(yīng)的噴淋裝置，所述噴淋裝置包括噴淋水管7、至少兩個 設(shè)置在噴淋水管上的噴嘴8、移動橫管（圖中未不出）和可供移動橫管左右移動的運行軌 道（圖中未示出），所述噴嘴通過軟管與噴淋水管連接，所述噴嘴設(shè)置在移動橫管上；所述 噴嘴位于換熱室內(nèi)，其噴射口朝向換熱盤管，相鄰換熱室對應(yīng)的噴淋水管之間以可拆卸的 方式相互連通。本實用新型中，可以采用電機驅(qū)動的方式使得移動橫管在運行軌上運行，為 了保護連接噴嘴與噴淋水管的軟管，可以在軟管外圍設(shè)置拖鏈，可以通過編碼器的方式設(shè) 置移動橫管的行程，也可以通過行程開關(guān)來限定。
[0025] 本實用新型通過集中監(jiān)控系統(tǒng)對降溫系統(tǒng)進行監(jiān)控，對各個控制對象的控制和設(shè) 備工作狀態(tài)及工作面環(huán)境狀況進行監(jiān)控；并且，可以實現(xiàn)集中控制中心與地面制冷站控制 中心進行實時的數(shù)據(jù)交換，根據(jù)井下制冷負荷來控制地面制冷站的工況，使地面制冷站的 工況和實際制冷負荷相匹配，降低制冷站的運行能耗；根據(jù)各個工作面總的制冷量負荷，使 冷凍水與工作面制冷需求相匹配，實現(xiàn)了制冷環(huán)節(jié)的節(jié)能，并且降低了系統(tǒng)水循環(huán)的運行 費用，對液壓閥門的開啟和關(guān)閉進行動態(tài)控制；同時實現(xiàn)對系統(tǒng)關(guān)鍵設(shè)備進行故障監(jiān)測。
[0026] 以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例，并不用于限制本實用新型，顯然，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以對本實用新型進行各種改動和變型而不脫離本實用新型的精神和范圍。這 樣，倘若本實用新型的這些修改和變型屬于本實用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之 內(nèi)，則本實用新型也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種在深部熱#礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力受換系統(tǒng)，其特征在于：包括地面制冷機 組、冷卻塔、水箱、井上循環(huán)水泵、壓力交換裝置、井下循環(huán)水泵和空冷器；所述冷卻塔與地 面制冷機組連接，所述地面制冷機組與井上循環(huán)水泵連接，所述循環(huán)水泵將高壓冷水輸送 到壓力交換裝置，降壓之后的冷水通過低壓保溫管道被輸送至降溫區(qū)域供給空冷器使用， 經(jīng)降溫之后的熱水通過回水管道輸送回壓力交換裝置；所述壓力交換裝置與井下循環(huán)水泵 連接，所述井下循環(huán)水泵與水箱連接，所述水箱與地面制冷機組連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，其特征在 于：還包括液壓站和井下集中控制中心單元，所述液壓站與壓力交換裝置連接，所述井下集 中控制中心單元包括監(jiān)控與報警系統(tǒng)、工控機、信號采集卡；所述信號采集卡、監(jiān)控與報警 系統(tǒng)分別與工控機連接，所述工控機分別與液壓站、地面制冷機組連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，其特征在 于：還包括回水超泄放單元和循環(huán)水處理單元，經(jīng)過空冷器的水依次經(jīng)過回水超壓泄放單 元、循環(huán)水處理單元流入到壓力交換裝置中，所述回水超泄放單元包括壓力傳感器、先導式 電磁閥和安全閥，所述空冷器通過兩路管道與水循環(huán)處理單元，所述壓力傳感器和先導式 電磁閥依次設(shè)置在其中一路管道上，所述安全閥設(shè)置在另一路管道上；所述水循環(huán)處理單 元包括預過濾器和自動過濾器，所述預過濾器設(shè)置于低壓循環(huán)管道出水端；所述自動過濾 器設(shè)置于預過濾器的出水端與井下循環(huán)水泵入口之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，其特征在 于：所述壓力交換裝置包括設(shè)置在高壓冷水進水管端的三通水分配器，從地面制冷站達到 壓力交換裝置進水管端的高壓冷水通過三通水分配器流入壓力交換裝置的腔體內(nèi)形成低 壓冷水，所述低壓冷水經(jīng)過三通水分配器送往空冷器，所述壓力交換裝置的高壓冷水進水 管與三通水分配器之間設(shè)置有閥門，所述三通水位分配器與空冷器之間設(shè)置有閥門，所述 液壓站包括液壓缸，所述閥門與液壓缸的推桿連接；所述液壓缸缸體上設(shè)置有兩個位置傳 感器，通過位置傳感器感知液壓推桿的行程位置。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，其特征在 于：所述空冷器包括過濾器、礦用局部通風機、入風口、換熱組件和出風口，所述過濾器、礦 用局部通風機、入風口、換熱組件和出風口由前至后依次連通，所述換熱組件包括至少兩個 以可拆卸的方式串接的換熱室和與換熱室一一對應(yīng)設(shè)置于換熱室內(nèi)用于空氣與冷凍水換 熱的換熱盤管，相鄰換熱室之間相互連通，相鄰換熱室內(nèi)的換熱盤管之間以可拆卸的方式 相互連通；所述換熱盤管內(nèi)冷凍水的輸送方向為由后至前。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的在深部熱害礦井中應(yīng)用的冷熱水壓力交換系統(tǒng)，其特征在 于：所述液壓缸與雙點控電磁閥通過液壓油管連接，通過雙點控電磁閥控制液壓缸內(nèi)液壓 的進出。
【文檔編號】E21F3/00GK203867604SQ201420311990
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月12日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月12日
【發(fā)明者】文光才, 張建國, 陳孜虎, 姬建虎, 呂有廠, 寇建新, 代志旭, 李喜員, 曹其儉, 曾明明, 張斌 申請人:中煤科工集團重慶研究院有限公司, 平頂山天安煤業(yè)股份有限公司