CN103410549B - 利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法。本利用电厂余热为矿井通风降温的系统包括进风井、排风井、空气冷却器和溴化锂吸收式制冷机。空气冷却器设置在进风口上，所述人员/物资进口设有风门；关闭风门时，矿井通风机在进风井口产生的负压，将地面空气经空气冷却器降温除湿处理后，抽入井下；所述溴化锂吸收式制冷机设置在地面上，由矿井坑口热电厂提供余热驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，溴化锂吸收式制冷机产生冷水，作为冷源供空气冷却器使用。本发明还涉及相应的降温方法。本发明具有投资少、运行费用低、能源利用率高、降温效果好的优点，应用于季节性热害矿井的降温。

Description

利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法

技术领域

本发明属于矿井降温领域，特别涉及一种利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法。

背景技术

矿井热害治理是我国煤炭生产面临的重要课题，同时也是世界性的工程难题。随着我国煤炭需求的增加，浅部资源的逐渐减少，矿井开采深度的不断提高，矿井热害问题凸显。井下高温高湿的气候环境不仅会使人感到不舒适，产生过高的热应力破坏人体的热平衡，而且可能导致中暑，使人的心理、生理反应失常，从而降低劳动生产率，增大事故率，严重影响煤矿安全生产。

为此，人们发明了多种全矿井降温系统，按向井下采掘工作面输送冷媒种类的不同，可分为风冷系统、水冷系统和冰冷系统。

目前矿井降温方法通常采用水冷系统，在地面或井下设置制冷机组，制出低温冷媒水，通过管路将冷媒水送到使用地点，最终通过空气冷却器对空气进行降温。此方法投资大，采掘深度越大，井下管道承受压力越大，运行维护费用较高，设备需具备防爆功能，因矿井占地面积大，用冷地点分散，集中布置制冷站将不可避免的造成冷水输送管路过长，到达用冷地点后温升较大，有效供冷量不足，只适合矿井热害严重、采掘深度较浅的矿井。

冰冷系统主要有地面的制冷、制冰及散热系统，井下的输冰、融冰、输冷及散冷系统组成，需要专门的输冰通道、设备，输冰能耗也较大，投资大，能耗高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是如何克服现有技术的上述缺陷，提供一种利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法。

为解决上述技术问题，本利用电厂余热为矿井通风降温的系统包括进风井和排风井，矿井通风系统，进风井井口设有井口构筑物，排风井井口设有矿井通风机，井口构筑物上设有人员/物资进口和进风口，其特征在于：其还包括空气冷却器和溴化锂吸收式制冷机，空气冷却器设置在进风口构筑物上，所述人员/物资进口设有风门；关闭风门时，矿井通风机在进风井口产生的负压，将地面空气经空气冷却器降温除湿处理后，抽入井下；所述溴化锂吸收式制冷机设置在地面上，由矿井坑口热电厂提供余热驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，溴化锂吸收式制冷机产生冷水，作为冷源供空气冷却器使用。

如此设计，不用另加风机，建造投资少，节省运行费用，满足矿井防爆要求。地面室外空气（温度35℃）经过空气冷却器的换热器管束内的冷水进行充分热交换，空气温度下降到18-22℃后进入副井，分配进入各采掘工作面，实现煤矿井下降温的目标。

作为优化，所述空气冷却器上设有百页窗式调节风门。如此设计，便于调节。

本发明利用电厂余热为矿井通风降温的方法，包括下述环节：

（1）．利用矿井坑口热电厂提供余热驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，溴化锂吸收式制冷机产生冷水；

（2）．用溴化锂吸收式制冷机产生冷水作为进风井井口上设置的空气冷却器的冷源；

（3）．通过进风井井口上设置的空气冷却器与矿井进风进行热交换，生产冷风；

（4）．利用排风井井口的矿井通风机产生的负压，将空气冷却器生产出冷风抽入井下。

本发明解决其技术问题所采用的技术方法是：该方法采用地面冷却空气直接送入井筒的方法对井下工作地点进行降温。制冷工艺为地面设置制冷机组，利用电厂余热作为热源，利用制冷剂的汽化吸热原理将水冷却，制出低温冷媒水，然后将低温冷媒水输送到设置在井口的建筑一体化的空气冷却器，通过空气冷却器将空气冷却并输送至井下采掘工作面，最终达到降温目的，主要适用于控制季节性热害的矿井。

附图说明

下面结合附图对本发明利用电厂余热为矿井通风降温的系统与方法作进一步说明：

图1是本利用电厂余热为矿井通风降温的系统结构示意图；

图2是本发明利用电厂余热为矿井通风降温的系统地上部分结构示意图；

图3是本发明局部制冷设备的结构示意图。

图中：1为进风井、2为排风井、3为工作面、4为井口构筑物、5为矿井通风机、6为空气冷却器、7为溴化锂吸收式制冷机、8为风门、9为蒸发器、10为冷凝器、11为压缩机、12为膨胀阀、13为空冷器、14为水仓、15为通往工作面的巷道、16为回风巷、17为冷冻水总进水管、18为冷冻水总回水管、19为冷冻水泵、20为冷却水总进水管、21为冷却水总回水管、22为冷却水泵、23为冷却水塔Ⅰ、24为汽轮机、25为发电机组、；26为锅炉、27为冷却水塔Ⅱ、28为凝汽器、29为乏汽回收管、30为冷凝水管、31为蒸汽抽气管道、32为地面。

具体实施方式

实施方式一：如图1、2所示，本发明利用电厂余热为矿井通风降温的系统包括进风井1和排风井2，二者之间通过矿井通风系统巷道相通，进风井井口设有井口构筑物4，排风井井口设有矿井通风机5，井口构筑物上设有人员/物资进口和进风口，其特征在于：其还包括空气冷却器6和溴化锂吸收式制冷机7，空气冷却器6设置在井口构筑物4上，所述人员/物资进口设有风门8；关闭风门8时，矿井通风机5在进风井口产生的负压，将地面空气经空气冷却器降温除湿处理后，抽入井下；所述溴化锂吸收式制冷机7设置在地面上，由矿井坑口热电厂提供余热驱动溴化锂吸收式制冷机7制冷，溴化锂吸收式制冷机7产生的冷水，作为冷源供空气冷却器6使用。

所述空气冷却器6上设有百页窗式调节风门。

本发明利用电厂余热为矿井通风降温的方法，包括下述环节：

（1）．利用矿井坑口热电厂提供余热，驱动溴化锂吸收式制冷机7制冷，溴化锂吸收式制冷机7产生冷水；

（2）．用溴化锂吸收式制冷机7产生的冷水作为进风井1井口上设置的空气冷却器6的冷源；

（3）．通过进风井1井口上设置的空气冷却器6与矿井进风进行热交换，生产冷风；

（4）．利用排风井2井口的矿井通风机5产生的负压，将空气冷却器6生产出的冷风抽入井下。

实施方式二：如图3所示：本发明利用电厂余热为矿井通风降温的系统还包括局部制冷设备——井下移动式空调机组。该井下移动式空调机组包括蒸发器9、冷凝器10、压缩机11、膨胀阀12和空冷器13和冷凝热排放系统，主机中的压缩机11将吸收过热负荷的低压气态制冷剂吸入并压缩为高压高温蒸汽，通过主机中的冷凝器10将热量传递给冷却水，同时制冷剂变为低温高压液体。而后低温高压状态下的制冷剂通过膨胀阀12，变为低温低压气液两相混合物进入蒸发器9。其中的液态制冷剂在蒸发器9的铜管中蒸发制冷（吸热），而安装于蒸发器9一端的局部通风机将周围环境中的热空气吹向蒸发器内铜质盘管，进行冷热交换。吸收热负荷后的制冷剂以低压气态进入压缩机11再次进行循环。

吸收过制冷剂热量的冷却水可直接由管路排入水仓14，进而排至地面，由此将热量排出。也可以采用闭式回冷器（图中未示出）回冷模式，冷却水在回冷器内进行闭式循环，通过回冷器内的喷淋系统和回冷器一侧的局部通风机将热量排出。

所述蒸发器9、冷凝器10和空气冷却器6中换热盘管内壁作粗糙处理，加工方法如下：在弯制之前，在管材内部封入粒径为3-5mm石英砂，装填量为换热盘管内部空间的1/3，然后换热盘管水平放置，并不断滚动半小时，得到内壁粗糙的管材，最后再将管材弯制、加工成预定形状的换热盘管，管材材质优选铜、铝等导热能力强的金属材料制成。

通常认为换热盘管内壁越光滑，冷媒流通阻力越小，换热效果越好。我们发现：内壁粗糙的换热盘管，换热效果更好，究其原因大概是：冷媒流经内壁粗糙的管道时，阻力变化并不大，却产生了许多细小的紊流，消除了管道内冷媒的层流现象，故而使得换热盘管的换热能力得以增强。实践证明：粗糙度在Ra30~Ra50之间，效果最好。

其余结构和部件如实施方式一所述，略。

上述方案特别适合对某些矿井采掘工作面的局部高温点进行降温。一方面利用矿井坑口热电厂提供的余热在井上制作冷风，送入井下，对进风进行第一阶段降温，控制热害；另一方面在井下设置局部制冷设备，进一步降低采掘工作面进风温度，减少热害。

Claims (3)

1.一种利用电厂余热为矿井通风降温的系统，矿井进风井井口设有井口构筑物，排风井井口设有矿井通风机，井口构筑物上设有人员/物资进口和进风口，其特征在于：其还包括空气冷却器和溴化锂吸收式制冷机，空气冷却器设置在井口构筑物上，所述人员/物资进口设有风门；关闭风门时，矿井通风机在进风井口产生的负压，将地面空气经空气冷却器降温除湿处理后，抽入井下；所述溴化锂吸收式制冷机设置在地面上，由矿井坑口热电厂提供余热驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，溴化锂吸收式制冷机产生冷水，作为冷源供空气冷却器使用，本发明利用电厂余热为矿井通风降温的系统还包括局部制冷设备——井下移动式空调机组，该井下移动式空调机组包括蒸发器、冷凝器、压缩机、膨胀阀、空冷器和冷凝热排放系统，主机中的压缩机将吸收过热负荷的低压气态制冷剂吸入，并压缩为高压高温蒸汽，通过主机中的冷凝器将热量传递给冷却水，同时制冷剂变为低温高压液体，而后低温高压状态下的制冷剂通过膨胀阀，变为低温低压气液两相混合物进入蒸发器，吸收过制冷剂热量的冷却水可直接由管路排入水仓，进而排至地面，由此将热量排出。

2.根据权利要求1所述的利用电厂余热为矿井通风降温的系统，其特征在于：所述空气冷却器上设有百页窗式调节风门。

3.一种利用权利要求1或2所述系统为矿井通风降温的方法，包括下述环节：

(1).利用矿井坑口热电厂提供余热驱动溴化锂吸收式制冷机制冷，溴化锂吸收式制冷机产生冷水；

(2).用溴化锂吸收式制冷机产生冷水作为进风井井口构筑物上设置的空气冷却器的冷源；

(3).通过进风井井口上设置的空气冷却器与矿井进风进行热交换，生产冷风；

(4).利用排风井井口的矿井通风机产生的负压，将空气冷却器生产出冷风抽入井下。