CN105041365A - 一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，包括低温冷水槽、融冰槽、布水器、输冰管、循环水回水管、低温冷水出水管，所述融冰槽设于低温冷水槽上方，融冰槽底部均匀开设有出水孔，布水器安装在融冰槽上部，布水器底部均匀开设有布水孔，输冰管位于布水器上方，穿过布水器上的通过孔进入融冰槽，循环水回水管位于布水器上方，经布水器上部可拆卸盖板预留的通过孔进入布水器，低温冷水槽经低温冷水出水管与矿井冰冷却系统降温设备的进水管连通，循环水回水管与矿井冰冷却系统降温设备的回水管连通。本发明将高温回水以较高的速度从冰层上方均匀冲刷冰层并穿过，提高了冰与水的换冷效率和融化放冷速度，可快速获取近0℃的冷水。
Description
技术领域
本发明涉及一种融冰装置，特别涉及一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置。
背景技术
随着矿井开采深度的增加，地层温度越来越高，致使井下采掘工作面温度越来越高，热害愈来愈严重，严重危害工人身体健康，影响劳动生产效率。经实践证明，防治矿井热害最有效的技术是实施人工制冷降温技术。人工制冷降温技术主要包括人工制冷水降温技术，人工制冰降温技术。目前的技术条件，人工制冷水降温技术最低可提供3℃的冷水（冷媒为淡水）；而人工制冰降温技术理论上可提供近0℃的冷水。相同条件下，人工制冰降温技术具有需冷水量小、冷水输送动力消耗小的优点，可满足开采深度更深、温度更高的矿井降温要求，国内外已广泛应用。人工制冰降温系统主要由制冰、输冰、融冰三个环节组成。其中，融冰环节决定能否获得较低温度的冷水、能否保证空冷器实现预期降温效果的关键。
目前，融冰环节主要采用融冰池实现冰的融化和低温冷水的制备。如：2005年1月26日公开的CN2674101Y实用新型专利（专利号：ZL20040002465.2）披露了一种矿井冰冷却降温系统中的井下融冰池。该融冰池由连体的同底、同高融冰室、冷水室组成，融冰室与冷水室之间用过滤网分隔，以防融冰室碎冰进入冷水室，但融冰室的高温循环水回水和融冰室内被碎冰冷却了的冷水始终是混杂在一体的。这种结构融冰池存在如下不足：一是冷水室内的水温总是受进入融冰池内的高温回水的影响。因为在冷、热水温差的作用，会在融冰室与冷水室之间产生自然对流，致使冷水室内水温不稳定、甚至冷水温度达不到预期的近0℃。二是高温循环回水进入融冰室后，水流速迅速趋近于0，悬浮于融冰室水中的碎冰与水之间基本上只靠分子扩散和自然对流换冷，换冷强度较小，换冷效率较低，碎冰融化速度较慢。三是进入融冰室的高温回水行程不确定，与悬浮于融冰室内碎冰的接触时间无法保证，致使高温回水自融冰室到冷水室的过程中，温降无法保证。又如：2011年9月7日公开的CN201963335U实用新型专利（专利号：ZL201120020963.X）披露了一种新型矿井降温用井下融冰池。该融冰池由连体的同底、同高回水室、融冰室、冷水室组成，融冰室与冷水室之间用过滤网分隔，防止融冰室碎冰进入冷水室，回水室与融冰室之间设底部中间位置开孔的墙体分隔，高温回水通过底部中间开孔进入融冰室。该融冰池虽较前一种融冰池增加了回水室，但三个池内的水也始终是混杂在一体的。因此，池内冰与水的换冷方式及换冷原理是相同的，存在的问题也是相同的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置。本发明将高温回水以较高的速度从冰层上方均匀冲刷冰层并穿过，提高了冰与水的换冷效率和融化放冷速度，可快速获取近0℃的冷水。
本发明解决上述技术问题的技术方案是：一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，包括低温冷水槽、融冰槽、布水器、输冰管、循环水回水管、低温冷水出水管，所述融冰槽设于低温冷水槽上方，融冰槽底部均匀开设有出水孔，布水器安装在融冰槽上部，布水器底部均匀开设有布水孔，输冰管位于布水器上方，穿过布水器上预留的通过孔进入融冰槽，循环水回水管位于布水器上方，经布水器上部可拆卸盖板预留的通过孔进入布水器，低温冷水槽经低温冷水出水管与矿井冰冷却系统降温设备的进水管连通，循环水回水管与矿井冰冷却系统降温设备的回水管连通。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述布水器为设有可拆卸盖板的可拆卸正方体或正棱台体。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述融冰槽为底部均匀开设出水孔的长方体或正方体。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述融冰槽侧壁设冰层高度观察窗。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述融冰槽在连续输冰管出口下部设拨冰装置，所述拨冰装置由牵引动力装置、拨冰杆、牵引绳、导轨组成，牵引绳将牵引动力装置和拨冰杆相连，拨冰杆在牵引动力装置的牵引下沿导轨来回移动。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述低温冷水槽为上部未被融冰槽覆盖部分设有可拆卸保温盖板的长方体，所述低温冷水槽侧壁近底部设低温冷水出水管和排污管，所述低温冷水槽侧壁上部设溢流管和自动补水装置。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述循环水回水管上设旁通水管，所述旁通管上设流量控制阀。
上述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置中，所述低温冷水出水管的吸水口设过滤装置。
本发明的有益效果在于：本发明采用将融冰槽设置在低温冷水槽上方，将高温回水与低温冷水分离，解决以往融冰池高温回水与低温冷水混杂一体的问题，确保低温冷水槽内冷水温度不受高温回水影响。采用减小融冰槽断面大小，保证碎冰在融冰槽内能积存一定的高度，保证高温回水进入融冰槽、穿过碎冰层时与碎冰有一定的接触、换冷时间，保证自融冰槽底部出水孔排出的冷水温度接近预期的0℃。采用布水器将高温回水均匀喷洒在融冰槽内碎冰层上部，并以均匀的流速穿过碎冰层，保证水与碎冰的充分接触、均匀融化放冷，避免碎冰层因水流不均产生贯穿冰层的“穿孔”、“沟道”。采用布水器将高温回水以一定的速度均匀冲刷融冰槽内碎冰层，然后以一定的速度均匀穿过碎冰层，目的在于提高碎冰与水的换冷效率、融化放冷速度，在保证融冰槽底部出水孔排出的冷水温度接近0℃的情况下，尽可能减小融冰槽的高度。本发明的优势在于可通过调整融冰槽碎冰层的高度获得预期温度的冷水，确保工作面降温设备的降温效果，与以往发布的融冰池结构相比较，同样冷量情况下，还可减小安放融冰装置硐室的大小。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明中布水器上部盖板的结构示意图。
图3为本发明中布水器底部布水孔的布局示意图。
图4为本发明中融冰槽底部出水孔的布局示意图。
图5为本发明中融冰槽拨冰装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
如附图1~5所示，本发明的一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置包括低温冷水槽1、融冰槽2、布水器3、输冰管4、循环水回水管5、低温冷水出水管6，其中布水器3为一可拆卸拼装水槽，安装在融冰槽2上部，布水器3上部设可拆卸盖板7，盖板7上预留连续输冰管4的通过孔4a和循环水回水管5的通过孔5a，布水器3底部开设均匀布水孔16和输冰管4的通过孔4a，输冰管4经布水器3预留的通过孔4a进入融冰槽2，将制备好的碎冰连续不断输送到融冰槽2内，循环水回水管5位于布水器3上方、输冰管4旁，经布水器3预留的通过孔5a将温度较高的循环回水输送到布水器3内，再经布水器3底部均匀开设的布水孔16流入融冰槽2内的碎冰层中，在融冰槽2内碎冰层将高温循环回水冷却，得到近0℃低温冷水，融冰槽2设于低温冷水槽1上方，经融冰槽2底部均匀开设出水孔17与下方的低温冷水槽1连通，将融冰槽2内经碎冰层冷却得到的近0℃低温冷水排入下部低温冷水槽1内，低温冷水槽1内的低温冷水经过滤装置15进入低温冷水出水管6输送到设于采掘工作面进风流中的降温设备，冷却风流，实现采掘工作面的降温。
为了保证一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置的正常运行，融冰槽2侧壁设冰层高度观察窗8，用于观察融冰槽2内碎冰层积存、融化状况，观察窗用钢化玻璃制作，内嵌于融冰槽侧壁，上沿于布水器底部、下沿距融冰槽底部0.5m高度，观察融冰槽2内的拨冰装置运行情况，拨冰装置9设于融冰槽2内连续输冰管4出口下部，拨冰装置9由牵引动力装置9a、拨冰杆9b、牵引绳9c、导轨9d组成，其中导轨9d为2根，分别等高度、水平镶嵌在融冰槽2的左右（或前后）侧壁上，拨冰杆9b的两端设有卡齿，分别卡套在左右（或前后）侧壁上的导轨9d上，牵引绳9c的中间固定在拨冰杆9b的中间、两端分别固定到前后（或左右）侧壁上的牵引动力装置9a上，在牵引动力装置9a的牵引下拨冰杆9b沿导轨9d来回移动、拨冰，防止碎冰堆积在连续输冰管4出口处，阻塞连续输冰管4的连续输冰，循环水回水管5上设旁通水管10，旁通管10上设流量控制阀，控制进入融冰槽2内的高温循环回水水量，低温冷水槽1侧壁设溢流管11、自动补水装置12，保证低温冷水槽1内一定的水位，低温冷水槽1侧壁设排污管14，用于低温冷水槽1的清洗，低温冷水槽1上部设置可拆卸保温盖板13，一是防止低温冷水冷量损失，二是便于进入低温冷水槽1内对过滤装置15及池底残渣清理。
为了本发明出现故障时能及时排除，布水器3及其上部盖板7均制作成可拆卸的拼装件，当融冰槽2内拨冰装置9故障、或碎冰层出现冻结时，可通过可拆卸布水器3进入融冰槽2内排除故障。
Claims (8)
1.一种可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，包括低温冷水槽1、融冰槽2、布水器3、输冰管4、循环水回水管5、低温冷水出水管6，其特征在于：所述融冰槽2设于低温冷水槽1上方，融冰槽2底部均匀开设有出水孔17，布水器3安装在融冰槽2上部，布水器3底部均匀开设有布水孔16，输冰管4位于布水器3上方，穿过布水器3上预留的通过孔4a进入融冰槽2，循环水回水管5位于布水器3上方，经布水器3上部可拆卸盖板7预留的通过孔5a进入布水器3，低温冷水槽1经低温冷水出水管6与矿井冰冷却系统降温设备的进水管连通，循环水回水管5与矿井冰冷却系统降温设备的回水管连通。
2.根据权利要求1所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述布水器3为设有可拆卸盖板7的可拆卸正方体或正棱台体。
3.根据权利要求1所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述融冰槽2为底部均匀开设出水孔17的长方体或正方体。
4.根据权利要求1或3所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述融冰槽2侧壁设冰层高度观察窗8。
5.根据权利要求1或3所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述融冰槽2在连续输冰管4出口下部设拨冰装置9，所述拨冰装置9由牵引动力装置9a、拨冰杆9b、牵引绳9c、导轨9d组成，牵引绳9c将牵引动力装置9a和拨冰杆9b相连，拨冰杆9b在牵引动力装置9a的牵引下沿导轨9d来回移动，所述拨冰装置9的导轨9d为2根，分别等高度、水平镶嵌在所述融冰槽2的左右侧壁上，所述拨冰杆9b的两端设有卡齿，分别卡套在左右侧壁上的所述导轨9d上，所述牵引绳9c的中间固定在所述拨冰杆9b的中间、两端分别固定到安装在所述融冰槽2前后侧壁上的所述牵引动力装置9a上，所述牵引动力装置9a为2个安装高度与所述拨冰杆9b同高的自动限位启停小型卷扬机。
6.根据权利要求1所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述低温冷水槽1为上部未被融冰槽2覆盖部分设有可拆卸保温盖板13的长方体，所述低温冷水槽1侧壁近底部设低温冷水出水管6和排污管14，所述低温冷水槽1侧壁上部设溢流管11和自动补水装置12。
7.根据权利要求1所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述循环水回水管5上设旁通水管10，所述旁通管10上设流量控制阀。
8.根据权利要求1所述的可获取近0℃水的矿井冰冷却系统用融冰装置，其特征在于：所述低温冷水出水管6的吸水口设过滤装置15。
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