CN101424191B - 矿用外融冰式降温系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种矿用外融冰式降温系统，它主要由制冰模块、蓄冰槽模块和冷却模块组成；其中，制冰模块与蓄冰槽模块相连组成制冰系统，冷却模块与蓄冰槽模块连接组成冷却系统。制冷模块安装在矿井地面，当与蓄冰槽连接时进行制冰；当蓄冰槽制完冰随矿车转移到矿井掘井工作面，与在工作面的冷却模块连接进行冷却工作面的温度。蓄冰槽内有盘管结构，在制冰过程中盘管内通载冷剂将盘管外的水制成冰，当在矿井与冷却模块连接运行时，冷却模块中的水直接融解盘管外的冰，进行外融冰降温。这种外融冰式降温系统融合了矿井集中降温与分散降温的优点，使矿井降温系统具有降低能耗、运行费用低、系统安全简单，操作方便等特点。

Description

矿用外融冰式降温系统

技术领域

本发明涉及矿井降温技术领域，特别地，涉及一种矿用外融冰式降温系统。

背景技术

目前，煤矿的采掘深度正在逐渐增加，地热灾害越来越明显，与安全生产的矛盾越来越突出。我国《矿山安全条例》第53条规定，“井下作业地点的空气温度不得超过28℃”；《煤矿安全规程》第102条规定：“生产矿井采掘工作面的空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的温度不得超过30℃”。因此，随着采掘深度的增加，矿井的降温系统研究显得更加重要。从目前的矿井降温方式看，主要分井下集中式、地面集中式和井下分散式等几种，但各存在着一些不足。

井下集中式降温系统将主要的制冷系统设备设置于井下，通过排风或冷却水排除冷凝热。该种系统存在冷凝热排放困难，所有的设备必须采取防爆措施，可靠性较低，造价较高，运行管理复杂，维修安装条件较差，而且随着掘井面前行，输送冷量更加困难，并且冷耗增加。

地面集中式降温系统主要制冷系统设置于地面。将冷风或冷水或冰块输送到井下进行降温。该种系统输送冷风导致需要将多的送风设备，同时空气的比热较小，沿途损耗较大，降温效果不明显；输送冷水由于井下与地面高差较大，需要较大的承压设备，或多级换热，也导致冷耗大、管道敷设投入大的缺点；输送冰块降温需要输冰设施、融冰池、输水管道、喷淋装置等等，同时也得将升温的水输送出矿井，也产生系统复杂、耗能大、投资大、管理不便的缺点。

井下分散式降温系统主要将制冷系统做成小模块，随掘井工作面一起前进给工作面局部降温，该系统存在冷凝热排放困难，对设备必须采取防爆措施，维护条件差等缺点。

发明内容

针对现有矿井降温系统存在的问题，本发明的目的在于提供一种矿用外融冰式降温系统，

为了达到上述发明的目的，本发明的技术方案以如下方式实现：一种矿用外融冰式降温系统，它主要由制冰模块、蓄冰槽模块和冷却模块组成；其中，所述制冰模块与蓄冰槽模块相连组成制冰系统，所述冷却模块与蓄冰槽模块连接组成冷却系统。

进一步地，所述制冰模块主要由载冷剂定压装置、载冷剂泵、制冷机依次连接组成。制冷机出口连接蓄冰槽的蓄冰槽载冷剂进口，载冷剂泵的进口与蓄冰槽模块的蓄冰槽载冷剂出口连接，组成制冰系统。所述各设备间通过管道连接。

进一步地，所述冷却模块主要由冷冻水泵、冷却器和电动调节阀依次相连组成。电动调节阀连接蓄冰槽融冰进口，蓄冰槽融冰出口连接冷冻水泵进口，组成冷却系统。所述各设备间通过管道连接。

进一步地，所述蓄冰槽模块主要由带保温的槽体、盘管、蓄冰槽载冷剂进口、蓄冰槽载冷剂出口、蓄冰槽融冰进口、蓄冰槽融冰出口、布水器、矿车底盘组成。所述蓄冰槽载冷剂进口、蓄冰槽载冷剂出口、蓄冰槽融冰进口和蓄冰槽融冰出口均带阀门。盘管安装在带保温的槽体内，其进出口分别为蓄冰槽载冷剂进口和蓄冰槽载冷剂出口；蓄冰槽融冰进口和蓄冰槽融冰出口分别安装在带保温的槽体的两侧；蓄冰槽融冰进口和蓄冰槽融冰出口正对带保温的槽体的内侧分别安装布水器；整个带保温的槽体安装在矿车底盘上。

本发明与背景技术相比，具有的有益的效果是：它将地面集中式降温系统与井下分散式降温系统结合起来，通过蓄冰槽模块的转移实现降温。此发明有效利用了冰的大潜热蓄冷量，解决冷凝热排放难和制冷机防爆的问题，避免了输送冷量的复杂系统，使设备维护简单化，减少了矿井降温系统的投资。

1、摒除现有井下集中降温系统冷凝热排放困难，所有的设备必须采取防爆措施，可靠性较低，造价较高，运行管理复杂，维修安装条件较差的缺点，矿用外融冰式降温系统将主要设备放置在矿井地面，冷凝热排放方便，地面设备无需防爆，维修管理方便。

2、改变了地面集中式降温系统冷耗大、设备多，投资大的不足。矿用外融冰式降温系统将主要设备放置在矿井地面，降温面是局部的，减少了冷耗，减少输送冷量管道的投资。

3、避免了井下分散式降温系统所有设备采取防爆措施、冷凝热排放困难和设备维护条件差的缺点，本发明只对小部分设备采取防爆，不存在冷凝热排放困难问题。

4、本发明融合现有技术的优点，具有无需全部设备防爆、冷凝器排放方便、局部降温冷耗少，通过冰载冷，蓄冷量大，投入少、设备管理方便等特点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1是本发明制冰模块与蓄冰槽模块连接组成制冰系统结构框图；

图2是本发明冷却模块与蓄冰槽模块连接组成冷却系统结构框图；

图3是本发明蓄冰槽模块结构示意图；

图中：1、制冰模块，2、蓄冰槽模块，3、冷却模块，4、冷冻水泵，5、冷却器，6、电动调节阀，7、载冷剂泵，8、载冷剂定压装置，9、蓄冰槽，10、制冷机，91、蓄冰槽载冷剂进口，92、蓄冰槽载冷剂出口，93、蓄冰槽融冰进口，94、蓄冰槽融冰出口，95、带保温的槽体，96、盘管，97、布水器，98、矿车底盘。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明，本发明的目的和效果将变得更加明显。

本发明的矿用外融冰式降温系统主要由制冰模块1、蓄冰槽模块2和冷却模块3组成，其中，制冰模块1与蓄冰槽模块2相连组成制冰系统，冷却模块3与蓄冰槽模块2连接组成冷却系统。

如图1、3所示，制冰模块1与蓄冰槽模块2连接组成制冰系统，整个制冰系统放置在矿井地面工作运行，制冰模块1主要由载冷剂定压装置8、载冷剂泵7、制冷机10依次连接组成。载冷剂定压装置8接载冷剂泵7入口，载冷剂泵7出口接制冷机10的入口端，制冷机10出口连接蓄冰槽9的蓄冰槽载冷剂进口91，载冷剂泵7的进口与蓄冰槽模块的蓄冰槽载冷剂出口92连接，各设备间通过管道连接。

制冰时，打开蓄冰槽模块载冷剂进出口阀和制冷机出口阀、载冷剂泵进口阀。通过蓄冰槽9冰量指示制完冰时，关闭运行设备和蓄冰槽载冷剂进出口阀和制冷机出口阀、载冷剂泵进口阀。蓄冰槽模块2就可脱离此制冰系统单独运输。蓄冰槽融冰进口93和蓄冰槽融冰出口94阀门在制冰时是关闭的。

如图2、3所示，冷却模块3与蓄冰槽模块2连接组成冷却系统，冷却模块3主要由冷冻水泵4、冷却器5和电动调节阀6依次相连组成，电动调节阀6连接蓄冰槽融冰进口93，蓄冰槽融冰出口94连接冷冻水泵4进口。各设备间用管道连接。

当外融冰降温工作时，打开蓄冰槽融冰进出口阀和电动调节阀6出口阀、冷冻水泵4进口阀。通过电动调节阀6调节冷却器5的出口温度，当冷却系统中冰水温度不能满足降温要求时。关闭运行设备和冷冻水泵4进口阀、电动调节阀出口阀门和蓄冰槽的融冰进出口阀门。此时该冷却系统就可更换其他蓄冰槽来降温运行了。载冷剂进出口在冷却系统运行时是关闭的。

如图3所示为本发明的蓄冰槽模块，其主要由带保温的槽体95、盘管96、蓄冰槽载冷剂进口91、蓄冰槽载冷剂出口92、蓄冰槽融冰进口93、蓄冰槽融冰出口94、布水器97、矿车底盘98组成。所述蓄冰槽载冷剂进口91、蓄冰槽载冷剂出口92、蓄冰槽融冰进口93和蓄冰槽融冰出口94均带阀门。盘管96安装在带保温的槽体95内，其进出口分别为蓄冰槽载冷剂进口91和蓄冰槽载冷剂出口92；蓄冰槽融冰进口93和蓄冰槽融冰出口94分别安装在带保温的槽体95的两侧；蓄冰槽融冰进口93和蓄冰槽融冰出口94正对带保温的槽体95的内侧分别安装了布水器97；整个带保温的槽体95安装在矿车底盘98上。其中蓄冰槽载冷剂进口91与蓄冰槽载冷剂出口92可以互换，蓄冰槽融冰进口93与蓄冰槽融冰出口94可以互换。蓄冰槽内部的盘管96可为采用金属或塑料材料，采用塑料材料的盘管减轻了蓄冰槽模块的重量，便于其运输，盘管96内为载冷剂，外为水。布水器97起到分布融冰过程中均布进出水流。

整个蓄冰槽9安装在矿车底盘98上，可以随矿车一起进出矿井也可单独运输，蓄冰槽模块2在地面与制冰模块相连组成制冰系统，将蓄冰槽9中的水制成冰，然后脱离制冰模块进入矿井与在矿井工作面工作的冷却模块3连接组成冷却系统进行外融冰降温。当蓄冰槽的冰融化并上升到一定温度，就可更换其他制成冰的蓄冰槽模块2来替换降温运行。通过多台蓄冰槽模块2在制冰模块1与冷却模块3切换制冰和融冰实现矿井的连续降温。

上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种矿用外融冰式降温系统，它主要由制冰模块、蓄冰槽模块和冷却模块组成，其中，所述制冰模块与蓄冰槽模块相连组成制冰系统，所述冷却模块与蓄冰槽模块连接组成冷却系统；其特征在于，所述蓄冰槽模块主要由带保温的槽体、盘管、蓄冰槽载冷剂进口、蓄冰槽载冷剂出口、蓄冰槽融冰进口、蓄冰槽融冰出口、布水器、矿车底盘组成；所述蓄冰槽载冷剂进口、蓄冰槽载冷剂出口、蓄冰槽融冰进口和蓄冰槽融冰出口均带阀门；盘管安装在带保温的槽体内，其进出口分别为蓄冰槽载冷剂进口和蓄冰槽载冷剂出口；蓄冰槽融冰进口和蓄冰槽融冰出口分别安装在带保温的槽体的两侧；蓄冰槽融冰进口和蓄冰槽融冰出口正对带保温的槽体的内侧分别安装布水器；整个带保温的槽体安装在矿车底盘上；所述制冰模块主要由载冷剂定压装置、载冷剂泵、制冷机依次连接组成，制冷机出口连接蓄冰槽模块的蓄冰槽载冷剂进口，载冷剂泵的进口与蓄冰槽载冷剂出口连接，组成制冰系统；所述冷却模块主要由冷冻水泵、冷却器和电动调节阀依次相连组成，电动调节阀连接蓄冰槽融冰进口，蓄冰槽融冰出口连接冷冻水泵进口，组成冷却系统；各设备间通过管道连接。

2.根据权利要求1所述的矿用外融冰式降温系统，其特征在于，所述盘管的材料为金属或塑料。

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