CN105408701A - 液压气体压缩机及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种压缩机，其利用在竖筒道中向下的流体流动而携带空气或其它气体并在流体头下方将其压缩。随后，压缩空气在位于竖筒道底部处的空气分离腔内从流动中被分离出。在一个应用中，压缩气体用于冷却深层地下矿。在另一应用中，系统用于从诸如化石燃料发电厂排气的气态混合物中分离出化合物。在另一应用中，系统被集成至家用或商用空调系统。该系统还用作最小功蒸汽压缩制冷器的一部分。
Description
相关申请
本申请要求于2013年6月10日提交的加拿大专利申请第2,818,357号的优先权，其内容被援引纳入本文。
技术领域
本发明总体上涉及液压气体压缩机。特别是，本发明涉及包括液压气体压缩机的用途和系统。
背景技术
液压空气压缩机(HAC)是大型设施，通常形成在岩石隧道中，其构成利用水力即可再生能源产生压缩气体的方法。该技术首先由查尔斯.泰勒于1890年在安大略省创立。目前已在三个不同的州的九个不同区域建立了十八处技术应用场所，其中大多用于矿业应用。其中最大的一处位于安大略省科博尔特以南20公里的蒙特利尔河上的RaggedChutes处。除了响应于自然水道头和排放变化地使吸入头竖直上下运动的气动组件和后来的液压组件外，这些系统不具有活动部件，因此具有高的可靠性；在科博尔特的系统已连续运行约七十年，仅因对吸入头进行维护而中断过两次。
由HAC产生的压缩空气随后通过分配管网被输送以供给至需要压缩空气的多种不同应用。随着大致在发展HAC时电力变成比压缩空气更加市场化的能源形式并且对液压空气压缩机所提供的压缩空气的补缺需求降低，几乎所有HAC从此关停。然而又出现了新的补缺需求，因此，有必要针对要求有成本效益的能源方案的应用来复用HAC。
发明内容
根据本发明的一方面，提供将液压气体压缩机用于冷却地下矿的用途。由液压气体压缩机所产生的压缩气体与地下矿的进气通风井的气流混合以降低气流温度。
根据本发明的第二方面，提供一种用于冷却地下矿的方法。该方法包括将来自液压气体压缩机的压缩气体供给至地下矿的通风井的进气流以降低气流温度。
根据本发明的第三方面，提供一种用于冷却地下矿的系统。该系统包括用于将气流输送至地下矿的通风井和用于将压缩气体供给至通风气流的液压气体压缩机。在该系统中，使压缩气体膨胀并使其与该气流混合来降低气流的整体温度。
在一个实施例中，液压气体压缩机包括下导井和气液分离器，所述气液分离器与所述下导井的出口和排出井入口连通，所述排出井将压缩气体输送至所述进气通风井。
在第二实施例中，该压缩气体在进入所述进气通风井之前被输送经过管道网。
在第三实施例中，该压缩气体通过喷嘴进入进气通风井。在一些情况下，该喷嘴与文丘里射流泵类似。
在第四实施例中，所述进气通风井的直径在压缩空气被引入通风井气流中的位置处在颈部段中被减小，其中朝向所述颈部段的进气通风井的壁平缓倾斜，离开所述颈部段的壁更平缓地倾斜。
根据本发明的第四方面，提供一种用于冷却深层地下矿的系统。该系统包括：液压气体压缩机；用于在水进入下导井之前或一旦水进入下导井使气体或环境空气注入水中的气体入口；位于下导井出口处的第一气液分离器用于将第一压缩气体排放至矿的进气通风井；用于将水从第一气液分离器输送至第二气液分离器的上升井。之前溶解的气体在第二气液分离器处被排放至矿的进气通风井中。
在一个实施例中，第一气液分离器是高压分离器和/或第二气液分离器是低压分离器。第一和第二气液分离器是离心分离器或分离室。离心分离器是旋流器、旋液分离器、气旋室或漏斗。
在第二实施例中，该进气通风井的直径在压缩空气被引入通风井气流的位置处在颈部段中被缩小，其中朝向所述颈部段的进气通风井的壁平缓倾斜，而远离所述颈部段的壁更平缓地倾斜。
在第三实施例中，该系统还包括起始于所述第二气液分离器的管道用于使液体再循环至所述下导井。在一些系统中，泵与用于使液体再循环至所述下导井的所述管道串联布置。
在第四实施例中，冷却换热器与所述管道串联布置。
在第五实施例中，向所述下导井中的液体添加共溶质。共溶质例如是盐如硫酸钠。
在第六实施例中，至少该系统的一部分设置为隔热管道。
在第七实施例中，该系统还包括：第二液压气体压缩机；连接至所述第二气液分离器的第二空气入口用于在液体进入第二下导井之前或一旦液体进入第二下导井使气体被引入液体中；位于所述第二下导井的出口处的第三气液分离器用于将第二压缩气体排放至矿的进气通风井或进气通风巷；用于将液体从所述第三气液分离器输送至第四气液分离器的第二上升井，其中氧气在所述第四气液分离器处被排出至矿的进气通风井。
根据本发明的第五方面，提供一种用于从气态混合物例如工厂燃气废气中分离出化合物的方法。所述方法包括以下步骤：使气态混合物进入液压气体压缩机的下导井以产生气液两相混合物；在从下导井的出口前通过在液体中溶解而将两相混合物的气相混合物内的一种物质除去；在下导井底部将气态相从液态相中分离出；使两相混合物中的分离出的液体部分等温降压以恢复之前溶解于其中的气相物质；然后，排出之前溶解的物质或收集之前溶解的物质用于经济目的。
根据本发明的第六方面，提供一种用于从气态混合物如燃气废气中分离出化合物的系统。该系统包括：液压气体压缩机，包括下导井和气液分离器，所述气液分离器与所述下导井的出口以及排出井的入口连通；使气态混合物到达所述液压气体压缩机的连通机构；与气液分离器连接以输送高压的、分离的压缩气体的第一压缩气体出口；第二出口，第二出口位于上升井出口附近或与上升井出口连通用于从液体和之前溶解的气体的混合物中排放或收集等温降压的气体。
根据本发明的第七方面，提供一种用于冷却建筑物的方法。该方法包括将来自闭环式液压气体压缩机的压缩机气体供给至建筑物的环境空气；以及使压缩气体降压而使其膨胀并冷却环境空气。
在第一实施例中，接收容器与压缩气体出口串联就位。
在第二实施例中，将共溶质添加至下导井内的液体中。共溶质例如是盐如硫酸钠。
在第三实施例中，至少该系统的一部分设置为隔热管道。
在第四实施例中，分离的压缩气体包括氮气。
在第五实施例中，之前溶解的化合物包括二氧化碳。
根据本发明的第八方面，提供一种家用气体调节系统。所述家用气体调节系统具有：定位于钻孔中的气液分离器；连接至所述气液分离器的入口端的下导井；连接至气液分离器的输送管用于输送来自该气液分离器的压缩气体；用于使液体返回至该下导井的返回管；用于在液体进入下导井之前或在液体快要进入下导井时使气体被引入液体的进气口。
根据本发明的第九方面，提供一种蒸汽压缩制冷器。所述蒸汽压缩制冷器具有：气液分离器；连接至所述气液分离器的入口端的下导井；连接至所述气液分离器的输送管用于将来自气液分离器的压缩气体输送至冷凝换热器、膨胀装置和蒸发换热器；用于使液体返回至下导井的返回管；用于在液体进入下导井之前或在液体快要进入下导井时使气体从蒸发换热器被引入液体的进气口。
在一个实施例中，气体是制冷剂例如R22或R134a。
附图说明
通过以下说明及附图将更好地理解本发明的这些和其它特征、方面和优点，其中：
图1是液压气体压缩机的示意图；
图2是根据本发明实施例的液压气体压缩机的示意图；
图3是根据本发明实施例的液压气体压缩机的示意图；
图4是根据本发明实施例的液压气体压缩机的示意图；
图5a-5f是根据本发明实施例的液压气体压缩机的示意图；
图6a-6c是根据本发明实施例的液压气体压缩机的示意图；
图7是根据本发明实施例的最小功蒸汽压缩制冷器的示意图；
具体实施方式
以下说明只是举例性的示范实施方式，而不是对实施本发明所需要的特征的组合的限制。
本发明涉及液压气体压缩机(HGC)，例如在十九世纪后期由查尔斯.泰勒研发。如图1所示，HGC1包括具有进水口3和出水口4的下导井2。进水口3与诸如河流等活水的自然源或人工源流体连通。进气口5位于下导井2的进水口3处或其附近。进气口5通过不同的机构将空气或气体注入在下导井2内向下流动的水流中。下导井2在埋于地面下的腔室6内终止。上升井8的长度可根据期望的气体压缩量变化。腔室6位于地面以下越深且进而上升井2延伸越长，则气体压缩量越大。100米或更大的深度产生足够压缩以允许压缩气体在工业应用中使用。
在操作中，腔室6容纳压缩气体与主要以水的形式存在的液体的组合物。压缩气体能通过压缩气体出口7被排出，该压缩气体出口与能将压缩气体输送至一个或多个终端的网络相互连接，这将在下文中详加讨论。上升井8具有连接至腔室6的入口9和与表面水体流体连通的出口10，所述上升井将水从腔室6输送至表面水体。表面水体可直接或间接地连通至同样的水源，该水源供应下导井2并可以是完全独立的水道。在某些情况下，排出井8可直接或间接地连接至位于表面水体处的泵并返回至给下导井2供水的初始水源。如果排出井8直接连至泵，则冷却换热器可以与导管串联加设，以转移在水中积聚的任何热量。
要注意的是本文所述的液压气体压缩机不仅用于压缩空气，而且可压缩其它气体。为了当前讨论，“空气”和“气体”可互换使用以表示同样物质。举一个非限制性的例子，可以在本发明的液压气体压缩机中使用甲烷(天然气)。另外，在闭环应用中，气体可以呈制冷剂形式，例如但不限于R22或R134a。相似地，在以上和以下的描述中已经或将会提到使用水作为流过系统的液体。在本发明的其它实施例中，水的使用可被其它液体替代，尤其在液体通过泵返回至下导井入口的情况下。对于本发明的气体分离实施例，可以基于待分离的气态混合物中的气态物质在所选液体中的压差溶解度来选择替代的液体。水由于其相对于其它溶剂的可用性和低成本而成为最广泛选择的溶剂，但在本文中“水”和“液体”可互换使用以表示同样物质。
在一个实施例中，通过HGC1排出的压缩气体可被用于降低流动至矿的空气的温度(图4)。在这种情况下，根据压缩气体通过终止于矿通风井或通风巷30的网络输送至矿还是被暂时储存在接收器中，压缩空气出口直接或间接地与通过矿通风井或通风巷30向下流动至矿31的气流混合。在一个实施例中，在能使气体等熵膨胀的理想装置中使用来自HGC1的压缩气体会通过具有(419.14-271.94)千焦/千克(kJ/kg)x3.8(千克/秒)kg/s＝560千瓦(kWth)的冷却能力产生-126.1摄氏度(℃)的压缩气体的3.8kg/s气流，该气流能通过直接混合接触输送至大量矿通风空气(见图3)。这样的冷却能力足以使800立方米/秒(m3/s)(1695120立方英尺/分钟(cfm))的井底通风流入量降低0.58℃。在另一例子中，在实施更深层采矿的场合下可以达到约600米或更深的深度，可通过这样的系统产生56巴表压的11.2kg/s的空气，该空气如果等熵膨胀则能使相等量的通风空气冷却2.4℃。
与冷却所述空气一样，从HGC1被引入通风空气的压缩气体能通过喷嘴到达成形为与图4中的135类似的矿导气管，使该实施例可以用作集成的矿空气冷却器和矿空气增压风机。
在另一实施例中，HGC的概念作为闭环HGC50来提供。在此情况下，下导井102不与自然水体流体连通，而是水被回收利用并通过泵110被送入下导井102。在水进入下导井102之前或同时，周围空气经气体入口112被注入水流中。可选地，在泵110与下导井102入口之间，通水管道能变窄且管道壁相对于变窄部分适当地成一角度以形成与文丘里射流器类似的装置，在文丘里射流器的窄部，周围空气经气体入口112被吸入系统中。
气水混合物从下导井向下流动至气液分离器系统或旋流器122。与上述气态混合物分离系统类似，当空气/水混合物从下导井102向下流动时，空气中的氧气(O2)会溶于水而氮气(N2)会被压缩并且在附接于气液分离器系统122的压缩气体出口123处以气体形式被释放。
从高压气液分离器系统122排出的氮气能被转移至矿进气通风井。接收容器60可与压缩空气出口123串联以储存在气液分离器系统122处产生的压缩气体。调节器和/或阀61可沿着压缩气体出口123长度布置以控制进入接收容器60和/或矿进气通风井的流速。为提高系统的整体冷却效率，进气通风井30可被构造成在环境空气从表面被吸入矿巷道31之前类似于文丘里喷射泵135。在此情况下，压缩气体出口123在文丘里射流泵135的入口处或附近终止，从而允许环境空气富含压缩氮气。
在进气通风井或进气通风巷30被构造成类似于文丘里射流泵135的实施例中，进气通风井30的直径在颈部段90处被减小，其中朝向颈部段90的进气通风井壁平缓倾斜，离开颈部段90的壁更平缓地倾斜。这种布置允许具有与环境空气相似的浓度的较冷空气被吸入矿巷道31并通过主矿用风机经上升排出井158被排出。
离开高压气液分离器系统122的水含有溶于其中的氧气和少得多的氮气。当水从上升井140向上流动时，至少一部分溶于水中的氧气和氮气被等温降压，使得当气水混合物被输送至第二低压气液分离器150时，氧气和氮气通过排放端口151被排出，该排放端口在一些应用中终止于沿进气通风井30的位置。第二气液分离器或低压气液分离器150可被设计成类似于高压气液分离器122，或者能根据安装和应用具有不同的结构。无论如何，第二气液分离器可利用强制离心分离从液体中分离出气体。由于流过排放端口151的气体主要含有氧气和少得多的氮气，故该气体可被添加至要被吸入进气通风井30的环境空气中以增加其中的氧气浓度。这允许最终到达矿巷道31的空气在其中含有的氧气和氮气的百分比方面具有一致性，其与环境空气更加类似。
离开第二气液分离器150的水通过泵110回到系统。
如上所述，在深层矿或其它类型的矿的冷却中使用HAC相比于目前所用的传统压缩机和/或大功率风机单元能显著节能。
在另一实施例中，流过进气口5的气态混合物来自于工厂21的排气管20(图2)。在大多数情况下，工厂21是化石燃料电厂，因此燃烧气体主要包括二氧化碳、水蒸汽和氮气并具有浓度小得多的不期望的物质如氮氧化合物和二氧化硫，并且如果工厂通过大量过剩空气运行，则可能有未燃的碳氢化合物或氧气。为了本发明的示范性讨论，假设燃烧气体仅含有二氧化碳、水和氮气。
当燃烧气泡与下导井2中的水形成接触时，水蒸汽会易于凝结成水(如果水在通过作为热回收计划的一部分的HAC之前还没有变成冷凝物)。这会产生二氧化碳和氮气的组合物的气泡流。
规定气体的压力溶解度的亨利定律(Henry’sLaw)的表达式(参见例如1999年发表在http://www.henrys-law.org上的theusefulcompilationofHenry’sLawconstantsinSander或刊载于1984年的J.Phys.Chem.RefData13(2)第563-600页的Battino等人的文献,两者均通过参引并入本文)为：
pi＝Kixi
其中，pi是气相气态物质i的局部压力，Ki是用于物质i的亨利常数，而xi是所述物质在溶剂(水)中的最大摩尔分数(浓度)，即溶解度。氮气的亨利常数是155.88兆帕/(摩尔/立方分米)(MPa/(mol/dm3))，二氧化碳的亨利常数是2937MPa/(mol/dm3)。由此，显而易见的是二氧化碳在水中的压力溶解度比氮气在水中的压力溶解度高至少一个数量级，因此，随着压力增大，二氧化碳会首先在水中完全溶解。另外，少量氮气会溶解在水中。气体的压力溶解度的详细分析在2014年的AppliedThermalEngineering69的第55-77页的MillarD的“Areviewofthecaseformodern-dayadoptionofhydraulicaircompressors”已公开，其全部内容被援引纳入本文。
设置在下导井2的出口4的、在二氧化碳完全溶解的深度(压力)处的气液分离器系统22会造成二氧化碳通过溶解于流过气液分离器22的水中而进入气流中分离。气液分离器系统22可以是但不限于强制离心分离机如旋流器、旋液分离器、气旋室或如图2所示的漏斗或如图1所示的分离室6。在强制离心分离器的情况下，进入分离器的气水混合物以产生混合物的涡旋或气旋运动方式被迫压紧分离器的内部。加压气体和水的气旋运动造成大多数气体升至分离器顶部而水通过漏斗离开分离器。在进入的气态混合物包含氮气和二氧化碳的情况下，气液分离器位于二氧化碳完全溶于水的深度(压力)处，则从气液分离器系统排出的气体主要是加压氮气。在不设置强制离心分离器22的系统中，离开下导井2的出口4的含有高压氮气的气流可通过压缩气体出口23被排出。
为保证来自压缩气体出口23的压缩气体的稳定可用性，接收容器60能以串联方式沿压缩气体出口23或附接于该压缩气体出口的分配网定位。
随着水在上升过程中减压，二氧化碳的溶解度降低并会从溶液中析出(与同样溶于水中的少量氮气一起)。在排出井8的出口10处，流动物质是两相的，因此气流可通过具有第二气体出口26的另一个气液分离器系统25(图2所示)与水分离。第二气液分离器系统25可具有与第一气液分离器22相似的构造或可具有不同的构造。在此情况下，气水混合物的气相部分与混合物经过第一气液分离器的情况相比处于较低的压力。
在深度位置分离的溶于水中的气体提供了使压缩气体溢出接收集气室的机制。泄漏对于用于空气压缩的装置的机械效率有直接影响。对于闭环和开环系统，缓和由气体溶解度而产生的效率损失的那部分的一个方法是考虑使用共溶质。通常，最初溶解于水中的盐导致减小的气体溶解度；气体溶解度随着溶解的盐的浓度增大而减小。例如可以向开环或闭环的HAC的循环水中添加硫酸钠。
对于闭环的HAC系统，缓和由溶解度造成的效率损失的另一个方法是在比之前的河流运行式系统中使用的温度更高的温度下操作这些系统。在一个实施例中，在闭环HAC内，在隔热管道工程中循环的水的温度会由于在气体压缩期间传递至水的热量而逐渐升高。
在另一实施例中，离开第一HAC的流动物质可经过类似的第二HAC系统。该布置方式在二氧化碳流的纯度较低情况下尤其有利。由于气体在水中的溶解度取决于气体物质的分压，因此在第二HAC系统中，随着压力升高，在相同压力下溶解的氮气与第一HAC系统相比较少。在深度处的高压气液分离器22中，液相中会携带并溶解更少的氮气。在位于第二HAC的表面处的低压气液分离器25的溢流管中，二氧化碳纯度更高。
当在系统中考虑由于在过剩空气中进行的燃烧过程而存在的其它气体物质如氧气时，这些物质是否主要到达高压溢流管23或低压溢流管25取决于其相关的压力溶解度；氧气的亨利常数值为77.94MPa/(mol/dm3)，大约是氮气的一半，这意味着其在水中的溶解量约为氮气的两倍。大部分氧气会以溶于水的方式被携带经过上升井8，但未溶解的氧气会到达高压旋流器22的溢流管，从而降低占绝大多数的氮气流的纯度。为提高该流中的氮气纯度，可使其经过另一个HGC，在此，高压分离旋流器22的高度位于能使氧气完全溶解的深度。旋流器的溢流管会产生高纯度压缩氮气流。因此可知，当作为燃烧气体分离计划或碳捕获计划的一部分实施时，HGC将以串级排列方式布置。
在上文中关于气态混合物分离的本发明实施例中，使用燃烧气体混合物说明气体分离系统和方法体现了使用HGC从新的或已有的化石燃料燃烧工厂实现“碳捕获”的特定方法和系统。
调节器、阀、开关等可布置在沿HGC以及相关系统的不同位置处，以控制水、空气和/或气体的流动。这些调节器、阀和开关能通过微处理器和相关电路进行控制。
上述闭环HGC系统的概念可被用于家用气体调节系统，如图5a所示。在此情况下，钻孔200作为上升井来设置。与上述相似的气液分离器201容纳在钻孔200中，该气液分离器由下导井202供给。从气液分离器201的水中分离出的压缩气体经压缩气体输送管203从气液分离器201被排出。来自输送管203的压缩气体被供给至家用结构并被降压而膨胀并使空气冷却。在离开气液分离器201后，水缓慢地(相比于下导井)围绕气液分离器201、下导井202及输送管203向上流动，最终通过机械泵204被泵回到下导井202。在再次进入下导井202之前，水会经过文丘里射流器205，在文丘里射流器中，气体在气体入口206处被重新注入该系统。聚集在钻孔200内的低压气体能通过排放出口207被排出。
如图5b至图5f所示的包括上升井200的系统可被用于以下情况，上文所示的对系统的水平空间的要求无法满足。在图5b所示的闭环系统中，经出口209排放的第二气液分离器208设置在上升井200顶部，水在顶部处离开井200。在此情况下，排放出口207连接至气液分离器208。图5c和图5d示出了包括开环系统的系统。在这些情况下，水通过泵204经由返回管210被泵送至供应下导井202的水源211。气体通过位于下导井202内的气体入口206被注入该系统。在图5e和图5f所示的系统中，离开上升井200的水不再返回下导井202。在这些布置中，水可被输送至其它水道或用于其它目的。
在另一实施例中，系统可以包括与上升井300连通的分离室或分离腔320(图6)。在图6所示出的各系统中，上升井302通入分离室或腔320，压缩气体在此经由输送管303被排出。该腔中的水能在上升井300中上升，其中低压气体在排放出口307被排出(图6a和图6b)。或者，水可以在上升井内上升并且进入连接至排放出口307的气液分离器308(图6c)。图6所示出的各附图标记与图5中的相同零部件对应。
然而在另一实施例中，上述HGC被改为用作最小功蒸汽压缩制冷器400(图7)。图7所示的HGC回路基本与深矿冷却应用所示出的回路(图4)相同。在图7所示出的最小功蒸汽压缩制冷器中，离开气液分离器422的压缩气体经过也被称为传统的机械蒸汽压缩制冷器回路的装置，其包括冷凝器453、蒸发器454和膨胀阀455。该系统所用的气体通常是制冷剂如R22或R134a。图7所示的各附图标记与图4中的相同零部件对应。
以上已通过一个或多个实施例对本发明进行了说明。然而，对于本领域的技术人员显而易见的是，可以在不脱离由权利要求书限定的本发明范围的情况下做出许多改变和更改。
Claims (49)
1.一种将液压气体压缩机用于冷却地下矿的用途，其中，由所述液压气体压缩机产生的压缩气体与地下矿的进气通风井的气流混合以降低所述气流的温度。
2.根据权利要求1所述的用途，其中，所述液压气体压缩机包括下导井和气液分离器，该气液分离器与所述下导井的出口及排出井的入口连通，所述排出井将压缩气体输送至所述进气通风井。
3.根据权利要求2所述的用途，其中，该压缩气体在进入所述进气通风井之前被输送经过管道网。
4.根据权利要求2或3所述的用途，其中，该压缩气体通过喷嘴进入所述进气通风井。
5.根据权利要求4所述的用途，其中，所述喷嘴与文丘里射流泵类似。
6.根据权利要求1至5之一所述的用途，其中，该进气通风井的直径在压缩空气被引入通风井气流的位置处的颈部段处被缩小，其中朝向该颈部段的进气通风井的壁平缓倾斜，而离开该颈部段的壁更平缓地倾斜。
7.根据权利要求1至6之一所述的用途，其中，所述气体是空气。
8.一种用于冷却地下矿的方法，包括将来自液压气体压缩机的压缩空气供给至地下矿的进气通风井的气流以降低所述气流的温度。
9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述液压气体压缩机包括下导井和气液分离器，该气液分离器与所述下导井的出口及排出井的入口连通，所述排出井将压缩气体输送至所述进气通风井。
10.根据权利要求9所述的方法，其中，该压缩气体在进入所述进气通风井之前被输送经过管道网。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其中，该压缩气体通过喷嘴进入该进气通风井。
12.根据权利要求11所述的方法，其中，该喷嘴与文丘里射流泵类似。
13.根据权利要求8至12之一所述的方法，其中，该进气通风井的直径在压缩空气被引入通风井气流的位置处的颈部段处被缩小，其中朝向该颈部段的进气通风井的壁平缓倾斜，而离开该颈部段的壁更平缓地倾斜。
14.根据权利要求8至13之一所述的方法，其中，所述气体是空气、甲烷、冷却剂或上述物质的任意组合。
15.一种用于冷却地下矿的系统，包括：
用于将气流输送至地下矿的进气通风井；和
用于将压缩气体供给至所述通风井的气流的液压气体压缩机；
通过将该压缩气体与该气流混合而降低所述气流的整体温度。
16.根据权利要求15所述的系统，其中，所述液压气体压缩机包括下导井和气液分离器，该气液分离器与所述下导井的出口及排出井的入口连通，所述排出井将压缩气体输送至所述进气通风井。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，该压缩气体在进入所述进气通风井之前被输送通过管道网。
18.根据权利要求16或17所述的系统，其中，该压缩气体通过喷嘴进入所述进气通风井。
19.根据权利要求18所述的系统，其中，该喷嘴与文丘里射流泵类似。
20.根据权利要求15至19之一所述的系统，其中，该进气通风井的直径在压缩空气被引入通风井气流的位置处的颈部段处被缩小，其中朝向该颈部段的进气通风井的壁平缓倾斜，而离开该颈部段的壁更平缓地倾斜。
21.根据权利要求15至20之一所述的系统，其中，所述气体是空气。
22.一种用于冷却深层地下矿的系统，包括：
位于深度超过地下100米处的液压气体压缩机；
用于在液体进入下导井之前或一旦液体进入下导井将环境空气引入所述液体的空气入口；
位于所述下导井的出口处的第一气液分离器用于将第一压缩气体排放至矿的进气通风井或进气通风巷；
用于将液体从所述第一气液分离器输送至第二气液分离器的上升井，其中氧气在所述第二气液分离器处被排出至矿的进气通风井。
23.根据权利要求22所述的系统，其中，所述第一气液分离器是高压分离器。
24.根据权利要求22或23所述的系统，其中，所述第二气液分离器是低压分离器。
25.根据权利要求22至24之一所述的系统，其中，所述第一气液分离器和第二气液分离器分别是强制离心分离器或分离室。
26.根据权利要求25所述的系统，其中，所述强制离心分离器是旋流器、旋液分离器、气旋室或漏斗。
27.根据权利要求22至26之一所述的系统，其中，该进气通风井的直径在压缩空气被引入通风井气流的位置处的颈部段处被缩小，其中朝向该颈部段的进气通风井的壁平缓倾斜，而离开该颈部段的壁更平缓地倾斜。
28.根据权利要求22至27之一所述的系统，还包括起始于所述第二气液分离器的管道用于使液体再循环至所述下导井。
29.根据权利要求28所述的系统，其中，泵与用于使液体再循环至所述下导井的所述管道串联布置。
30.根据权利要求28或29所述的系统，还包括与所述管道串联布置的冷却换热器。
31.根据权利要求22至30之一所述的系统，其中，向所述下导井中的液体添加共溶质。
32.根据权利要求31所述的系统，其中，所述共溶质是盐。
33.根据权利要求32所述的系统，其中，所述盐是硫酸钠。
34.根据权利要求28至33之一所述的系统，其中，至少所述系统的一部分被设置为隔热管道。
35.根据权利要求22至34之一所述的系统，还包括：
第二液压气体压缩机；
连接至所述第二气液分离器的第二空气入口用于在液体进入第二下导井之前或一旦液体进入第二下导井将气体加入所述液体；
位于所述第二下导井的出口处的第三气液分离器用于将第二压缩气体排放至矿的进气通风井或进气通风巷；
用于将液体从所述第三气液分离器输送至第四气液分离器的第二上升井，其中氧气在所述第四气液分离器处被排出至矿的进气通风井。
36.一种用于从气态混合物如化石燃料电厂的排气中分离出化合物的方法，所述方法包括以下步骤：
将气态混合物引入液压气体压缩机的下导井以等温压缩气液两相混合物；
在所述下导井的出口处排出所述两相混合物的未溶解的气态相；
使所述两相混合物的液体部分等温降压以使之前溶解的化合物从溶液中析出；和
排放之前溶解的化合物，或者将其从液态相中分离出。
37.根据权利要36所述的方法，其中，至少所述系统的一部分被设置为隔热管道。
38.根据权利要36或37所述的方法，其中，未溶解的气态相包括氮气。
39.根据权利要36至38之一所述的方法，其中，之前溶解的化合物包括二氧化碳。
40.一种用于从排气中分离出化合物的系统，包括：
液压气体压缩机，包括下导井和与所述下导井的出口及排出井的入口连通的气液分离器；
在待分离的气态混合物的供应源与所述液压气体压缩机之间的连通机构；
与所述气液分离器连接的、用于从两相流动物质中分离出的压缩气体的压缩气体出口，所述两相流动物质通过所述下导井内的液体和气态混合物混合形成；和
第二出口，位于所述上升井的出口附近或与所述上升井的出口连通以从气液混合物中排放或分离出之前溶解于液体中的被等温降压的气体。
41.根据权利要求40所述的系统，还包括与所述压缩气体出口串联的接收容器。
42.根据权利要求40或41所述的系统，其中，至少所述系统的一部分被设置为隔热管道。
43.根据权利要求40至42之一所述的系统，其中，分离出的压缩气体包括氮气。
44.根据权利要求40至43之一所述的系统，其中，之前溶解的化合物包括二氧化碳。
45.一种用于冷却建筑物的方法，包括将来自闭环式液压气体压缩机的压缩机气体供给至建筑物的环境空气；以及使压缩气体降压而使其膨胀并冷却环境空气。
46.一种家用空调系统，包括：
用于就位在钻孔中的气液分离器，
连接至所述气液分离器的入口端的下导井；
连接至所述气液分离器的输送管用于输送来自所述气液分离器的压缩气体；
用于使液体返回至所述下导井的返回管；和
用于在液体进入所述下导井之前或在所述液体快要进入所述下导井时将气体引入液体的进气口。
47.一种蒸汽压缩制冷器，包括：
气液分离器；
连接至所述气液分离器的入口端的下导井；
连接至所述气液分离器的输送管用于将来自所述气液分离器的压缩气体输送至制冷回路；
用于使液体返回至所述下导井的返回管；和
用于在液体进入所述下导井之前或者在所述液体快要进入所述下导井时将气体从机械的蒸汽压缩制冷回路引入液体的进气口。
48.根据权利要求47所述的制冷器，其中，所述气体是制冷剂。
49.根据权利要求48所述的制冷器，其中，所述制冷剂是R22或R134a。
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