CN101240714A - 矿井涌水为冷源的深井降温系统 - Google Patents
矿井涌水为冷源的深井降温系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101240714A CN101240714A CNA2008100571110A CN200810057111A CN101240714A CN 101240714 A CN101240714 A CN 101240714A CN A2008100571110 A CNA2008100571110 A CN A2008100571110A CN 200810057111 A CN200810057111 A CN 200810057111A CN 101240714 A CN101240714 A CN 101240714A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- subsystem
- sump
- cooling
- mine
- refrigeration
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Abstract
本发明公开了一种矿井涌水为冷源的深井降温系统。该系统包括：制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；制冷子系统的冷量提取端与矿井涌水排水系统的排水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接。该系统利用制冷子系统从矿井涌水中提取冷量，然后，辅以压力转换子系统降低管道及设备所承受的压力，最后通过降温子系统，将提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面的环境温度，同时将置换出的热量作为地面供热及洗浴的热源。该系统通过对矿井涌水的自用，充分利用了地层能，保证了资源的可持续利用和发展，整个生产系统实行闭路循环，无污染，最大程度地减少了废气废物的排放，有效地保护了生态环境。
Description
技术领域
本发明涉及一种降温系统，尤其涉及一种充分利用矿井中的涌水为冷源的深井降温系统。
背景技术
热害是矿井的自然灾害之一，随着矿井开采深度的增加，矿井中高温高湿的热害问题变得越来越严重，其主要表现在以往生产水平还未出现高温高湿的矿井，开采深度增大到某一水平可能出现高温高湿和目前水平局部出现高温高湿的矿井，在该深度水平开采，可能出现更加严重的高温热害难题。而且随着矿井开采深度的增加，机械化程度也越来越高，由此产生的机械散热也愈来愈大，矿井热害问题将显得愈来愈突出。矿井热害不仅影响井下作业人员的工作效率，影响矿山的经济效益，而且严重地影响井下作业人员的身体健康和生命安全，严重地影响矿山的安全。
从总体上看，人工制冷降温技术可以分为水冷却系统和冰冷却系统，其中水冷却系统就是矿井空调降温技术的应用，是利用以氟利昂为制冷剂的压缩制冷机进行矿内人工制冷的降温方法；而冰冷却降温系统则是将制冰机制出的冰块撒向工作面，通过冰水相变完成热量交换，或利用井下融冰后形成的冷冻水向工作面喷雾，达到降温目的。
发明人发现现有的矿井空调降温系统存在下述问题，矿井空调降温技术可以提取的冷量较小(进出水温差一般2～3℃)，冷却水属于闭路循环系统，流量小，冷量的提取完全以电能的消耗为代价，运行费用高，而且主机及所有设备一般都布置在降温工作面巷道内，冷风与新进风流混合后形成混风送至工作面，严重影响降温效果。此外，置换出的热量无法完全排走，致使制冷机效率低、降温效果不明显。另外，集中空调降温系统根据布置形式逐渐发展为地面集中式、联合集中式及井下局部分散式，但地面集中式空调系统载冷剂循环管道承压大，易被腐蚀损坏，且冷损较大；在用风地点上空调效果不好，经济性较差，安全性较低；此外，供冷距离短，要求水量大，冷冻水温差小。井上、下联合的混合空调系统是在地面、井下同时设置制冷站，冷凝热在地面集中排放，但在深部矿井降温中制冷容量受制于空气和水流的回流排热能力，所以通常需要在地表安装附加的制冷机组，操作复杂，造价高。而局部分散式空调系统设备布置分散，冷媒循环管路复杂，操作管理不便。以上问题严重制约了其在深井降温中的应用。
而冰冷却降温系统存在一个重要的问题，就是输冰管道的机械设计及管道堵塞问题，对系统运行管理和控制方面有较高的要求，同时，就降温效果而言，冰冷式降温系统在降低温度的同时会增大工作面的相对湿度，很难达到工作面降温降湿的要求。
发明内容
本发明提供了一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统可以用矿井涌水为冷源提取冷量，供给降温子系统，用于降温子系统与工作面进行热交换，具有节能、高效、环保的优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明实施方式提供一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统包括：制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；所述制冷子系统的冷却水回水端与水仓B连接，水仓B的排水端分别通过排水系统与水仓C及现有排水系统连接；水仓C的矿井涌水输出端经管路、开放式水沟及开放式水仓与水仓A连接，水仓A的矿井涌水排水端通过水处理系统与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接构成闭路循环系统。
所述水仓A、水仓B均为设置在矿井内-600水平处的水仓；水仓C为设置在矿井内-450水平处的水仓。
所述压力转换子系统连接设置在制冷子系统与降温子系统之间，与制冷子系统连接形成上循环闭路循环子系统，与降温子系统连接形成下循环闭路子系统。
所述降温子系统设置在矿井中的-1010水平处，用于通过制冷子系统经压力转换子系统输送的提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面的环境温度。
所述制冷子系统设置在矿井内的-600水平处，压力转换子系统设置在矿井内的-800水平处。
本发明实施方式还提供一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统包括：制冷子系统的冷却水回水端与水仓连接，水仓的矿井涌水排水端经水平管路、开放式水沟及开放式水仓与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过管路与降温子系统连接构成闭路循环系统。
所述水仓为设置在矿井内的-700水平处的水仓。
所述制冷子系统的冷却水回水端的流量为400m3/h，所述水仓的矿井涌水排水端的流量为60m3/h。
所述制冷子系统设置在矿井内-700水平处。
所述降温子系统设置在矿井内-980水平处。
由上述本发明实施例提供的技术方案可以看出，本发明实施方式通过制冷子系统的冷量提取端与矿井涌水排水系统的排水端连接，从各水仓的矿井涌水中提取冷量，并通过压力转换子系统将制冷子系统提取的冷量输送至降温子系统，作为降温子系统与工作面降温进行热交换的冷源。该系统利用的冷源是矿井涌水，充分利用地层能，保证了资源的可持续利用和发展；整个系统实行闭路循环，无污染，最大程度地减少了废气废物的排放，有效地保护了生态环境，具有显著的社会效益。
附图说明
图1为本发明实施例的矿井涌水为冷源的深井降温系统的连接示意图；
图2为本发明另一实施例的矿井涌水为冷源的深井降温系统的连接示意图；
图3为本发明实施例的矿井涌水为冷源的深井降温系统的工艺参数示意图。
具体实施方式
本发明实施方式提供的矿井涌水为冷源的深井降温系统，解决了矿井空调降温技术和冰冷却降温技术诸多不足之处，利用矿井本身涌水作为深井降温系统的冷源。矿井涌水是一种在矿井开挖过程中从岩层中涌出的地下水。在未将其作为深井降温系统冷源的情况下，一般采取设置水仓的方法将不同水平的矿井涌水收集起来，再通过泵站将其抽到地表，作为废水排掉。该系统通过制冷子系统(HEMS-I子系统)将大量的矿井涌水作为自然冷源，从矿井涌水中提取冷量；同时，辅以压力转换子系统(HEMS-PT子系统)，用于降低管道及设备所承受的压力；最后通过降温子系统(HEMS-II子系统)将提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面的环境温度。
该系统可以分为如下两种模式：高差循环冷源降温模式和水平循环冷源降温模式，为便于理解，下面结合附图和具体实施例对两种模式进一步说明。
实施例一
如图1所示，本实施例提供的矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统为高差循环冷源降温模式，具体包括：制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；所述制冷子系统的冷却水回水端与水仓B连接，水仓B的排水端分别通过排水系统与水仓C及现有排水系统连接；水仓C的矿井涌水输出端经管路、开放式水沟及开放式水仓与水仓A连接，水仓A的的矿井涌水排水端通过水处理系统与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接闭路循环系统，压力转换子系统与制冷子系统连接形成上循环闭路循环子系统，压力转换子系统与降温子系统连接形成下循环闭路子系统。
其中，所述水仓A、水仓B均为设置在矿井内-600水平的水仓；水仓C为设置在矿井内-450水平的水仓，各水仓均作为存放矿井涌水的容器，其中水仓A中的矿井涌水是给制冷子系统提取冷量的冷源，水仓B用于收集经制冷子系统提取过冷量、温度较高的矿井涌水，水仓C作为开放式水仓用于为从水仓B中排出的矿井涌水降温。
其中，降温子系统设置在矿井中的-1010水平处，用于通过制冷子系统经压力转换子系统输送的提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面7的环境温度。
实际中的高差循环冷源降温模式的降温系统为：制冷子系统(HEMS-I)的制冷机组冷却水回水从-600水仓B经管路排至-450水平大巷的排水沟内，从排水沟流入-450水仓C中，再经过管路、开放式水沟及开放式水仓冷却后，再通过管路回排至-600水仓A，使水温可以冷却到30℃以内，从而形成-600→-450→-600高差循环冷源降温模式。再通过制冷工作站(制冷子系统(HEMS-I))、压力转换工作站(压力子系统(HEMS-PT))和降温工作站(降温子系统(HEMS-II))的联合工作，将从矿井涌水中提取出来的冷量用于工作面降温。在该模式的降温系统中，制冷工作站(制冷子系统(HEMS-I))设置在矿井内-600水平处，压力转换工作站(压力转换子系统(HEMS-PT))设置在矿井内-800水平处，降温工作站(降温子系统(HEMS-II))设置在-1010水平处。
实施例二
如图2所示，本实施例还提供了另一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统为水平循环冷源降温模式，具体包括：制冷子系统的冷却水回水端与水仓连接，水仓的矿井涌水排水端经水平管路、开放式水沟及开放式水仓与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过管路与降温子系统连接构成闭路循环系统。
其中，所述水仓为设置在矿井内-700水平处的水仓，制冷子系统设置在矿井内-700水平处，所述制冷子系统设置在矿井内-980水平处。
实际中的水平循环冷源降温模式系统为：制冷子系统(HEMS-I)的制冷机组的冷却水回水(38℃)经-700水仓冷却后作为主要冷源，其流量为400m3/h。另外，矿井涌水中有60m3/h水源可以作为辅助冷源，将循环冷却水与矿井涌水混合作为冷却水水源。经过水平管路、开放式水沟及开放式水仓冷却至30℃后，进入HEMS-I机组的冷却水进水管，形成-700→-700水平循环冷源降温模式。该系统以循环冷却水(400m3/h)和矿井涌水(60m3/h)混合作为冷却水水源，利用制冷子系统(HEMS-I)的制冷机组从中提取冷量，供给降温子系统(HEMS-II)，由HEMS-II的降温机组产生冷风直接对工作面降温。其中，
制冷工作站(制冷子系统(HEMS-I))设置在矿井内的-700水平处，降温工作站(降温子系统(HEMS-II))设置在矿井内的-980水平处。
如图3所示，根据实际中使用的上述实施例一中的降温系统测试得出，制冷子系统(HEMS-I)一次侧进水温度为29℃，出水温度38℃；二次侧供水温度7℃，回水温度12℃。压力转换子系统(HEMS-PT)一次侧进水温度8℃，出水温度11℃；二次侧供水温度14℃，回水温度19℃。降温子系统(HEMS-II)一次侧进水温度15℃，出水温度18℃；二次侧进风温度31℃，送风温度22℃，该系统各子系统一、二侧的温度可以很好的满足深井降温的需要。
综上所述，本发明实施例的降温系统中的制冷子系统的冷量提取端从水仓的矿井涌水中提取冷量，并通过压力转换子系统或直接将冷量供应给降温子系统中，作为降温子系统与工作面进行热交换的冷源，与传统的矿井空调降温技术和冰冷却降温技术相比，该系统不但节省了电能，而且充分利用了现有的矿井涌水资源，达到了节能、环保的目的。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1、一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，其特征在于，该系统包括：制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；所述制冷子系统的冷却水回水端与水仓B连接，水仓B的排水端分别通过排水系统与水仓C及现有排水系统连接；水仓C的矿井涌水输出端经管路、开放式水沟及开放式水仓与水仓A连接，水仓A的矿井涌水排水端通过水处理系统与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接构成闭路循环系统。
2、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述水仓A、水仓B均为设置在矿井内-600水平处的水仓；水仓C为设置在矿井内-450水平处的水仓。
3、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述压力转换子系统连接设置在制冷子系统与降温子系统之间，与制冷子系统连接形成上循环闭路循环子系统，与降温子系统连接形成下循环闭路子系统。
4、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述降温子系统设置在矿井中的-1010水平处，用于通过制冷子系统经压力转换子系统输送的提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面的环境温度。
5、根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述制冷子系统设置在矿井内的-600水平处，压力转换子系统设置在矿井内的-800水平处。
6、一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，其特征在于，该系统包括：制冷子系统的冷却水回水端与水仓连接，水仓的矿井涌水排水端经水平管路、开放式水沟及开放式水仓与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过管路与降温子系统连接构成闭路循环系统。
7、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述水仓为设置在矿井内的-700水平处的水仓。
8、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述制冷子系统的冷却水回水端的流量为400m3/h，所述水仓的矿井涌水排水端的流量为60m3/h。
9、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述制冷子系统设置在矿井内-700水平处。
10、根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述降温子系统设置在矿井内-980水平处。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2008100571110A CN100476161C (zh) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | 矿井涌水为冷源的深井降温系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CNB2008100571110A CN100476161C (zh) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | 矿井涌水为冷源的深井降温系统 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101240714A true CN101240714A (zh) | 2008-08-13 |
| CN100476161C CN100476161C (zh) | 2009-04-08 |
Family
ID=39932498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2008100571110A Active CN100476161C (zh) | 2008-01-29 | 2008-01-29 | 矿井涌水为冷源的深井降温系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN100476161C (zh) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010108070A1 (en) * | 2009-03-20 | 2010-09-23 | Energy Recovery, Inc. | Efficient methods for operation with high pressure liquids |
| CN102269008A (zh) * | 2011-08-18 | 2011-12-07 | 中煤矿山建设集团有限责任公司 | 利用恒温含水地层进行矿井降温的系统 |
| CN110419973A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-08 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤矿洗浴系统 |
| CN110439507A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种矿井工作面降温系统 |
| WO2020077967A1 (zh) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 中国矿业大学 | 一种多水平深井降温及地热利用系统及工艺 |
| CN116446939A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-07-18 | 冀中能源峰峰集团有限公司 | 一种地面制冷穿越复杂深地层输冷矿井降温系统 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4480444A (en) * | 1983-05-23 | 1984-11-06 | Alsthom-Atlantique | Deep mine cooling system |
| US4750333A (en) * | 1983-10-03 | 1988-06-14 | Chicago Bridge & Iron Company | Integrated mine cooling and water conditioning system |
| DE4126340C1 (en) * | 1991-08-09 | 1992-08-13 | Ruhrkohle Ag, 4690 Herne, De | Cold supply for underground work air conditioning - uses secondary flow division into two partial flows after passing through work-point refrigeration sets |
| CN2674100Y (zh) * | 2004-01-19 | 2005-01-26 | 郎庆田 | 矿井空调用低温涌水降温装置 |
-
2008
- 2008-01-29 CN CNB2008100571110A patent/CN100476161C/zh active Active
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2010108070A1 (en) * | 2009-03-20 | 2010-09-23 | Energy Recovery, Inc. | Efficient methods for operation with high pressure liquids |
| CN102269008A (zh) * | 2011-08-18 | 2011-12-07 | 中煤矿山建设集团有限责任公司 | 利用恒温含水地层进行矿井降温的系统 |
| WO2020077967A1 (zh) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 中国矿业大学 | 一种多水平深井降温及地热利用系统及工艺 |
| RU2743008C1 (ru) * | 2018-10-15 | 2021-02-12 | Чайна Юниверсити Оф Майнинг Энд Текнолоджи | Система и процесс многоуровневого охлаждения глубокой скважины и геотермального использования |
| CN110419973A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-08 | 中国矿业大学(北京) | 一种煤矿洗浴系统 |
| CN110439507A (zh) * | 2019-08-09 | 2019-11-12 | 中国矿业大学(北京) | 一种矿井工作面降温系统 |
| CN116446939A (zh) * | 2023-03-21 | 2023-07-18 | 冀中能源峰峰集团有限公司 | 一种地面制冷穿越复杂深地层输冷矿井降温系统 |
| CN116446939B (zh) * | 2023-03-21 | 2023-09-22 | 冀中能源峰峰集团有限公司 | 一种地面制冷穿越复杂深地层输冷矿井降温系统 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100476161C (zh) | 2009-04-08 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102733840B (zh) | 矿井井下降温与废热回收利用系统 | |
| CN100476161C (zh) | 矿井涌水为冷源的深井降温系统 | |
| CN201381870Y (zh) | 矿井回风余热全回收利用装置 | |
| CN106120854B (zh) | 一种地下综合管廊 | |
| CN106247646A (zh) | 一种中深层地热井下取热系统 | |
| CN102121392A (zh) | 矿井散热回收降温系统 | |
| CN106839513A (zh) | 电厂循环水余热热泵利用与自然水体蓄热结合的节能系统 | |
| CN101718452B (zh) | 利用增热型供热机组的地热型集中供热系统及方法 | |
| CN105180245A (zh) | 一种煤矿双热源热能利用系统及其运行方式 | |
| CN100467830C (zh) | 矿井热能转换循环生产系统 | |
| CN216159390U (zh) | 一种利用废弃矿井水供热或供冷发电的供能系统 | |
| CN201358809Y (zh) | 矿井降温除湿系统 | |
| CN210463657U (zh) | 一种清洁节能污水源热泵系统 | |
| Peng et al. | Enhancement technology of underground water flow field in coal mine to improve energy efficiency of heat pump system in geothermal energy development | |
| CN114017116B (zh) | 一种常压式压气储能与采盐采热耦合系统 | |
| CN209926635U (zh) | 增强型地埋管换热器综合利用系统 | |
| CN207526521U (zh) | 矿井降温与热能利用的综合系统 | |
| CN204718180U (zh) | 一种复合型区域供热供冷系统 | |
| CN113899112A (zh) | 一种利用废弃矿井水供热或供冷发电的供能方法 | |
| CN210068227U (zh) | 一种基于恒温层冷水源的矿井风流冷却系统 | |
| CN107421163A (zh) | 空气电能双级供热制冷系统及供热制冷方法 | |
| CN106322830A (zh) | 一种高效中深层地热井下取热系统 | |
| CN110410131A (zh) | 一种矿井热害治理与综合利用系统 | |
| CN206113383U (zh) | 一种中深层地热井下取热系统 | |
| CN203113425U (zh) | 区域地源热泵系统源侧水·中水公共供水管网系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| EE01 | Entry into force of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Hengmaoli Science & Technology Co., Ltd. Assignor: He Manchao Contract record no.: 2010110000098 Denomination of invention: Deep well temperature reduction system using mine water burst as cold source Granted publication date: 20090408 License type: Exclusive License Open date: 20080813 Record date: 20100729 |
|
| EC01 | Cancellation of recordation of patent licensing contract |
Assignee: Beijing Hengmaoli Science & Technology Co., Ltd. Assignor: He Manchao Contract record no.: 2010110000098 Date of cancellation: 20150504 |
|
| LICC | Enforcement, change and cancellation of record of contracts on the licence for exploitation of a patent or utility model |