CN103147783A - 矿用冬季降温及矿热利用系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种矿用冬季降温及矿热利用系统，由地面部分和井下部分组成；地面部分的空冷机接高压冷水供水管、地面冷水回水管。高压冷水供水管分接供水调节阀、进水调节阀和冷水机组，冷水机组通过出水调节阀接高压冷水供水管，地面水泵接井筒冷水供水管；井下冷水供水管、低压冷水回水管接井下部分的矿用换热器，矿用换热器通过井下冷水进水管、井下冷水回水管接高压组合式空冷器；矿用换热器通过井筒冷水供、回水管接空冷机。空冷机接风机、保温风管。工作时，地面气温足够低时，获得5℃左右的冷水通过井下水泵、矿用高压组合式空冷器制取12～18℃冷风送至工作地点；地面气温不足够低，天然冷源、冷水机组为一、二级冷源。通过空冷机、风机制取8-12℃热风再利用。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井降温系统，具体为矿用冬季降温及矿热利用系统。
背景技术
我国探明的煤炭储量中，1000～2000m深处的煤炭储量占总储量的53.2%，故矿井的开采深度在不断增加，随着矿井的开采深度的不断增加，矿井工作地点工作环境越来越热，即热害越来越严重。据统计我国有多对矿井的采掘工作面的风流温度超过30℃。如此多的热害矿井，如果不研究出成熟的降温技术和装备，煤炭资源的开采和利用就会很困难，影响整个国民经济的可持续发展，因此矿井高温热害已经成为一个不容忽视且急需解决的问题。
采深大的矿井在冬季热害问题仍然存在，而制冷机组在冬季是无法起动的（冷却水温度大于12.8℃时制冷机组才能起动）。如果在冬季还是用制冷机组降温，那么制冷机组在秋季起动之后，不能停，要一直运行，而冬季用制冷机组来实现矿井降温浪费了电能，也存在一定的实现难度。
冬季北方地区的气温很低，是无需费用的天然冷源，如何利用该天然冷源来实现矿井降温是需解决的问题，同时在实现矿井降温的同时，把煤矿冬季采掘工作面废热抽取出来用于建筑物及井筒防冻，实现天然冷源的综合利用也是需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种采用冬季冷风转换成低温冷水对矿井进行降温，创造出低温工作环境，同时把煤矿井下废热抽取出来用于冬季井筒防冻和建筑物采暖的矿用冬季降温及矿热利用系统。
本发明的目的实现方式为，矿用冬季降温及矿热利用系统，由地面部分和井下部分组成；地面部分的空冷机接高压冷水供水管、地面冷水回水管；高压冷水供水管分接供水调节阀、进水调节阀和冷水机组；冷水机组通过出水调节阀接高压冷水供水管，再通过地面水泵接井筒冷水供水管；井下冷水进水管、低压冷水回水管接井下部分的矿用换热器；矿用换热器通过井下冷水进水管及井下水泵、低压冷水回水管接高压组合式空冷器；矿用换热器通过井筒冷水回水管、地面冷水回水管接空冷机；空冷机接风机，风机接保温风管。
地面气温足够低时，关闭进、出水调节阀和冷水机组，开启供水调节阀，风机抽吸冷风，冷风通过空冷机吸收地面冷水回水管的热量，得到3℃左右的冷媒通过地面水泵送到矿用换热器，完成高压制冷循环；低压冷水回水管中的热量被井下换热器吸收后冷媒温度降低到5℃左右通过井下水泵泵送到矿用高压组合式空冷器获得12～18℃冷风送至工作地点，吸收了热量的水通过低压冷水回水管传递到井下换热器，将热带到地面部分通过天然冷源冷却，形成冷却循环。
如果冬季地面气温不足够低，天然冷源作为一级冷却，冷水机组的蒸发器作为二级冷却。
进入地面部分的空冷机冷媒的热量通过风机、保温风管送到井口房和皮带走廊用于井筒、皮带走廊的防冻采暖，实现废热的综合利用，可节约大量热能。
本发明投资成本低、降温性能稳定、降温效果好。
附图说明
附图是本发明结构示意图。
具体实施方式
参照附图，本发明由图中的虚线，即地表线分成的地面部分和井下部分组成；地面部分的空冷机1接高压冷水供水管4、地面冷水回水管5。高压冷水供水管4分接供水调节阀14、进水调节阀15和冷水机组17，冷水机组通过出水调节阀16接高压冷水供水管4，再通过地面水泵3接井筒冷水供水管7；井下冷水进水管10、低压冷水回水管12接井下部分的矿用换热器9，矿用换热器9通过井下冷水进水管10及井下水泵6、低压冷水回水管12接高压组合式空冷器11。矿用换热器9通过井筒冷水回水管8、地面冷水回水管5接空冷机1。空冷机1接风机2，风机接保温风管13。
地面部分的空冷机1为空气冷却器或高寒空气制冷机，结构为翅片式或光管式。井下部分的矿用换热器9为矿用高低压换冷器或三腔式换热器。高压组合式空冷器11为表冷式冷却器，结构为翅片式或光管式。
本发明工作时，在地面气温足够低的情况下，关闭进水调节阀15、出水调节阀16和冷水机组17，开启供水调节阀14，风机2抽吸冷风，冷风通过空冷机1，在空冷机中冷风吸收地面冷水回水管5的热量，得到3℃左右的冷媒，该冷媒通过地面水泵3送到矿用换热器9，在矿用换热器中，井筒冷水供水管7内的高压冷媒吸收井下低压冷水回水管12中的热量，温度升高，此时井筒冷水回水管8中的冷媒变成高温冷媒返回地面通过地面冷水回水管5再次进入空冷机中冷却，完成高、低压制冷循环。在矿用换热器9中，低压冷水回水管中的热量被高压冷水吸走，温度降低得到5℃左右的井下冷水、通过井下水泵6和井下冷水进水管10送到工作面矿用高压组合式空冷器11，制取12～18℃冷风送至工作地点，达到降温目的。由于吸收了经过矿用高压组合式空冷器的风流中的热量，从矿用高压组合式空冷器11出来的水温升高，通过井下低压冷水回水管12传递到矿用换热器9，并把热量带到地面部分的空冷机1，通过天然冷源冷却，形成冷却循环。
如果冬季地面气温不足够低，天然冷源通过地面部分的空冷机1作为一级冷却，冷水机组17的蒸发器作为二级冷却，冷水机组为溴化锂吸收式机组、电力驱动型的离心机组、螺杆机组或活塞机组。此时开启进水调节阀15、出水调节阀16，开启冷水机组17，关闭供水调节阀14即可达到降温目的。
进入地面部分的空冷机1的冷媒温度较高，通常在10-15℃，通过风机2抽取的冷风温度通常在零下，经过地面部分的空冷机后温度通常为8-12℃，这种温度的风可直接通过保温风管13送到井口房和皮带走廊用于井筒、皮带走廊的防冻采暖，实现废热的综合利用，可节约大量热能。
Claims (5)
1.矿用冬季降温及矿热利用系统，其特征在于由地面部分和井下部分组成；地面部分的空冷机接高压冷水供水管、地面冷水回水管；高压冷水供水管分接供水调节阀、进水调节阀和冷水机组；冷水机组通过出水调节阀接高压冷水供水管，再通过地面水泵接井筒冷水供水管；井下冷水进水管、低压冷水回水管接井下部分的矿用换热器；矿用换热器通过井下冷水进水管及井下水泵、低压冷水回水管接高压组合式空冷器；矿用换热器通过井筒冷水回水管、地面冷水回水管接空冷机；空冷机接风机，风机接保温风管。
2.根据权利要求1所述的矿用冬季降温及矿热利用系统，其特征在于地面部分的空冷机（1）为空气冷却器或高寒空气制冷机，结构为翅片式或光管式。
3.根据权利要求1所述的矿用冬季降温及矿热利用系统，其特征在于井下部分的矿用换热器（9）为矿用高低压换冷器或三腔式换热器。
4.根据权利要求1所述的矿用冬季降温及矿热利用系统，其特征在于冷水机组（17）为溴化锂吸收式机组、电力驱动型的离心机组、螺杆机组或活塞机组。
5.根据权利要求1所述的矿用冬季降温及矿热利用系统，其特征在于高压组合式空冷器（11）为表冷式冷却器，结构为翅片式或光管式。
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