CN103912301B - 一种矿井换热装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种矿井换热装置，包括二次蒸发室，所述二次蒸发室前端部连接有矿用换热风机，矿用换热风机连接在二次蒸发室的空气入口上，空气入口对应的二次蒸发室前端设有与空气压缩装置连接的压缩空气喷嘴；所述二次蒸发室尾端和顶部分别设有挡水板，所述挡水板外侧设有湿热空气出口；所述二次蒸发室中设有蛇形换热铜管，在蛇形换热铜管的上端设有一次蒸发室，在一次蒸发室的上端以及蛇形换热铜管和压缩空气喷嘴之间分别设有连通喷淋水管的喷淋头，在蛇形换热铜管的下方设有冷却水箱；所述挡水板下端延伸至冷却水箱水面下方。该装置换热效率高、换热稳定，冷量损失小，结构紧凑，尺寸小，使用寿命长。
Description
技术领域
本发明涉及一种矿井降温系统末端装置，特别是一种矿井换热装置。
背景技术
随着矿井开采深度的不断增加及开采的机械化程度不断提高，矿井高温热害已经成为影响和制约开采深度的决定性因素。《煤矿安全规程》第102条规定：采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。矿井内出现终年的持续高温高湿的危害并影响到采掘工作的正常进行，称为矿井热害。随着开采深度的增加，国内热矿数量在不断攀升，矿井热害已经不能靠增大矿井通风量或采取其他的非人工制冷技术来解决，因此目前多采用机械制冷来解决矿井热害问题。
矿井换热装置作为矿井制冷系统的末端设备是必不可少的，随着国内外矿井制冷技术的发展，对矿井末端设备提出更高的要求。
目前的矿井换热装置冷却效率低、在换热冷却时，未预先对热湿空气进行处理，造成对冷却水的冷却效果不佳，冷却时产生的热量不能及时排出，换热管不易清洗干净，影响整个降温系统的效率。因此针对目前现状，提供一种矿井换热装置用于改善我国热害矿井下工作环境成为目前本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种矿井换热装置，该装置换热效率高、换热稳定，冷量损失小，结构紧凑，尺寸小，使用寿命长。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
一种矿井换热装置，包括二次蒸发室，所述二次蒸发室前端部连接有矿用换热风机，矿用换热风机连接在二次蒸发室的空气入口上，空气入口对应的二次蒸发室前端设有与空气压缩装置连接的压缩空气喷嘴；所述二次蒸发室尾端和顶部分别设有挡水板，所述挡水板外侧设有湿热空气出口；所述二次蒸发室中设有蛇形换热铜管，在蛇形换热铜管的上端设有一次蒸发室，在一次蒸发室的上端以及蛇形换热铜管和压缩空气喷嘴之间分别设有连通喷淋水管的喷淋头，在蛇形换热铜管的下方设有冷却水箱；所述挡水板下端延伸至冷却水箱水面下方。
进一步地，所述空气入口与矿用换热风机之间设有空气过滤器。
进一步地，所述一次蒸发室中设有不锈钢多折刺孔蒸发填料。
进一步地，所述不锈钢多折刺孔蒸发填料由多片带有刺孔且折叠为阶梯状的不锈钢带叠加而成，并且阶梯状的不锈钢带按照折叠方向相向设置，均匀分布在不锈钢多折刺孔蒸发填料框架上；
所述不锈钢蒸发填料阶梯折叠的角度为105，折叠宽度为25mm；
所述不锈钢蒸发填料阶梯折叠倾斜角度为52°。
进一步地，所述冷却水箱的前端设有补水口，冷却水箱的后端设有溢流口，在溢流口的下端设有排污口。
进一步地，所述喷淋水管通过喷淋水泵连通冷却水箱和喷淋头。
进一步地，所述喷淋头喷射方向朝向蛇形换热铜管，喷淋头的布置密度按照喷淋截面面积0.32-0.4m2/1个布置。
进一步地，所述压缩空气喷嘴的喷气量为矿用换热风机风量的10%-20%。
进一步地，所述蛇形换热铜管整体弯管成型，中间无焊接点，蛇形弯中心距为35-45mm。
进一步地，所述蛇形换热铜管由多条整体弯管成型的蛇形换热铜管并列组成。
本发明具有以下优点：
1）利用压缩空气对进入矿井换热装置中的空气先进行预冷，压缩空气对进入矿井换热装置中的空气预冷的同时降低了进入空气的温度和湿度，提高了空气在蛇形换热铜管上的换热效率。
2）在一次蒸发室中设有不锈钢多折刺孔蒸发填料，其比表面积大于500m2/m3，能够先行蒸发冷却喷淋水，将蒸发产生的湿热蒸汽由矿用换热风机带走，蒸发冷却后一次蒸发室内不锈钢多折刺孔蒸发填料上流下的喷淋水能够被一次冷却，并且不锈钢多折刺孔蒸发填料对二次蒸发室的喷淋水起到均匀布水的作用，能够大大提高二次蒸发室中的换热效率，从而提高矿井换热装置的换热效率。
3）该矿井换热装置中的蛇形换热铜管属一体成型加工，中间无焊接点，安全可靠不存在漏水漏气，换热装置仅两头存在焊接点，保证了换热装置方便维修的特性。蛇形弯中心距为35-45mm，尺寸小，结构紧凑。
4）该矿井换热装置中的换热管采用蛇形光管铜管，风阻小，煤尘不易附着，方便清洗，对换热效率影响小，换热稳定，使用寿命长。
5）在蛇形换热铜管的顶部和前端布置喷淋清洗喷头，喷淋头的布置密度按照喷淋截面面积0.32-0.4m2/1个布置，能够最大限度地实现对蛇形换热铜管进行冷却、清洗，并减少了煤尘附着对换热效率的影响。
6）该喷淋水在喷淋到蛇形换热铜管上之前已经过蒸发冷却，喷淋水温降低，提高了喷淋水在蛇形换热铜管上的换热效率。
7）压缩空气喷嘴的喷气量为矿用换热风机风量的10%-20%，控制混合后的低温低湿度的空气在二次蒸发室中与蛇形换热铜管充分接触换热，能够达到更大的换热效率。
该矿井换热装置结构紧凑，尺寸小，符合我国矿井下安装现场情况。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的不当限定，在附图中：
附图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明不锈钢多折刺孔蒸发填料结构示意图。
图3为本发明不锈钢多折刺孔蒸发填料加工示意图。
图中：1、矿用换热风机，2、空气过滤器，3、空气入口，4、空气压缩装置，5、压缩空气进气管道，6、压缩空气喷嘴，7、一次蒸发室，8、不锈钢多折刺孔蒸发填料，8-1、阶梯状的不锈钢带，8-2、刺孔，9、喷淋水泵，10、喷淋头，11、二次蒸发室，12、蛇形换热铜管，13、冷却水箱，14、溢流口，15、排污口，16、补水口，17、挡水板，18、湿热空气出口，19、喷淋水管。
具体实施方式
下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，在此本发明的示意性实施例以及说明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示，本发明矿井换热装置，包括设在二次蒸发室11端部的矿用换热风机1，其中，矿用换热风机1连接在二次蒸发室11端部的空气入口3上，在空气入口3与矿用换热风机1之间设有空气过滤器2，空气入口3对应的二次蒸发室11前端设有压缩空气喷嘴6，压缩空气喷嘴6通过压缩空气进气管道5与空气压缩装置4连接。二次蒸发室11尾端和顶部分别设有挡水板17，挡水板17外侧设有湿热空气出口18；二次蒸发室11中设有蛇形换热铜管12，在蛇形换热铜管12的上端设有一次蒸发室7，一次蒸发室7中设有不锈钢多折刺孔蒸发填料8。在一次蒸发室7的上端以及蛇形换热铜管12和压缩空气喷嘴6之间分别设有连通喷淋水管19的喷淋头10，在蛇形换热铜管12的下方设有冷却水箱13；挡水板17下端延伸至冷却水箱13水面下方。
在本装置中，冷却水箱13的前端设有补水口16，冷却水箱13的后端设有溢流口14，在溢流口14的下端设有排污口15。喷淋水泵9一端通过喷淋水管19与冷却水箱13连接，喷淋水泵9的另一端通过喷淋水管19与喷淋头10连接。喷淋头10喷射方向朝向蛇形换热铜管12，喷淋头10的布置密度按照喷淋截面面积0.32-0.4m2/1个布置，压缩空气喷嘴6的喷气量为矿用换热风机1风量的10%-20%。蛇形换热铜管12整体弯管成型，中间无焊接点，蛇形弯中心距为35-45mm，并且蛇形换热铜管12由多条整体弯管成型的蛇形换热铜管并列组成。
图2出示了不锈钢多折刺孔蒸发填料8的一片不锈钢多折刺孔蒸发填料的结构示意图，不锈钢多折刺孔蒸发填料包括折叠为阶梯状的不锈钢带8-1，在每个不锈钢带上均匀布置有刺孔8-2。图3出示了图2中不锈钢多折刺孔蒸发填料8的正面结构示意图，在折叠为阶梯状的不锈钢带8-1上均匀布置有多个刺孔8-2。不锈钢多折刺孔蒸发填料折叠的角度为105°，折叠宽度为25mm。单片不锈钢多折刺孔蒸发填料加工时，将一片不锈钢带冲均布孔后，按照折叠角度为52°、折叠宽度为25mm进行阶梯状折叠。本发明的不锈钢多折刺孔蒸发填料8由多片折叠为阶梯状的刺孔不锈钢带叠加而成，并且阶梯状的不锈钢片（图2、图3）按照折叠方向相向设置，均匀分布在不锈钢多折刺孔蒸发填料框架上。
本发明采用的技术方案及其工作原理为：
矿井下回风巷的排风在矿用换热风机1的动力下，经过空气过滤器2在空气入口3处与压缩空气喷嘴6喷出的压缩空气进行混合，混合后的低温低湿度的空气在二次蒸发室11中与蛇形换热铜管12充分接触换热，同时喷淋水泵9将冷却水箱13中的水通过喷淋水管19输送至喷淋头10，在一次蒸发室7内的喷淋头10喷出的水落在不锈钢多折刺孔蒸发填料8上，先行蒸发冷却，在矿用换热风机1的动力下，将蒸发产生湿热蒸汽从一次蒸发室7上面的湿热空气出口18排出，通过蒸发冷却，一次蒸发室7内不锈钢多折刺孔蒸发填料8上的水被冷却，水的温度被降低，水温被降低的喷淋水通过不锈钢多折刺孔蒸发填料8落在二次蒸发室11内的蛇形换热铜管12上，对蛇形换热铜管12内的高温水进行冷却降温，在降温过程中所产生的一部分湿热蒸汽从二次蒸发室11蛇形换热铜管12后面的湿热空气出口18排出，另一部分从一次蒸发室7上面的湿热空气出口18排出。湿热蒸汽在排放过程中通过一次蒸发室7上面的挡水板17和二次蒸发室11内蛇形换热铜管12后面的挡水板17将湿热蒸汽中的水滴分离出来，回流到二次蒸发室11下面的冷却水箱13中去，再次循环利用。通过补水口16对冷却水箱13补水，通过排污口15定期对冷却水箱13中的冷却污水进行排水更新。
以上实施例仅是对本发明的参考说明，并不构成对本发明内容的任何限制，显然在本发明的思想下，可做出不同形式的结构变更，但这些均在本发明的保护之列。
Claims (8)
1.一种矿井换热装置，包括二次蒸发室，其特征在于：所述二次蒸发室前端部连接有矿用换热风机，矿用换热风机连接在二次蒸发室的空气入口上，空气入口对应的二次蒸发室前端设有与空气压缩装置连接的压缩空气喷嘴；所述二次蒸发室尾端和顶部分别设有挡水板，所述挡水板外侧设有湿热空气出口；所述二次蒸发室中设有蛇形换热铜管，在蛇形换热铜管的上端设有一次蒸发室，在一次蒸发室的上端以及蛇形换热铜管和压缩空气喷嘴之间分别设有连通喷淋水管的喷淋头，在蛇形换热铜管的下方设有冷却水箱；所述挡水板下端延伸至冷却水箱水面下方；
所述压缩空气喷嘴设在由压缩空气进气管道连接的矩形围框状管道上；
在蛇形换热铜管的顶部和前端布置喷淋清洗喷头，所述喷淋头喷射方向朝向蛇形换热铜管，喷淋头的布置密度按照喷淋截面面积0.32-0.4m2/1个布置；
所述蛇形换热铜管整体弯管成型，中间无焊接点，蛇形弯中心距为35-45mm。
2.根据权利要求1所述的矿井换热装置，其特征在于：所述空气入口与矿用换热风机之间设有空气过滤器。
3.根据权利要求1所述的矿井换热装置，其特征在于：所述一次蒸发室中设有不锈钢多折刺孔蒸发填料。
4.根据权利要求3所述的矿井换热装置，其特征在于：所述不锈钢多折刺孔蒸发填料由多片带有刺孔且折叠为阶梯状的不锈钢带叠加而成，并且阶梯状的不锈钢带按照折叠方向相向设置，均匀分布在不锈钢多折刺孔蒸发填料框架上；
所述不锈钢蒸发填料阶梯折叠的角度为105°，折叠宽度为25mm；
所述不锈钢蒸发填料阶梯折叠倾斜角度为52°。
5.根据权利要求1所述的矿井换热装置，其特征在于：所述冷却水箱的前端设有补水口，冷却水箱的后端设有溢流口，在溢流口的下端设有排污口。
6.根据权利要求1所述的矿井换热装置，其特征在于：所述喷淋水管通过喷淋水泵连通冷却水箱和喷淋头。
7.根据权利要求1所述的矿井换热装置，其特征在于：所述压缩空气喷嘴的喷气量为矿用换热风机风量的10％-20％。
8.根据权利要求1所述的矿井换热装置，其特征在于：所述蛇形换热铜管由多条整体弯管成型的蛇形换热铜管并列组成。
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