CN108050629B - 基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统及方法 - Google Patents

基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统及方法，该系统包括空气处理机组、间接蒸发冷却冷水机组、井下制冷机组、冷凝器、蒸发器、阀门、井下制冷硐室和空气冷却器；其中，间接蒸发冷却冷水机组与空气处理机组、井下制冷机组、空气冷却器组成散热供冷系统环路，空气处理机组与井下制冷机组、空气冷却器组成散热供冷系统环路，井下制冷机组与空气冷却器组成供冷系统环路；该方法包括：制冷季节利用间接蒸发冷却冷水机组排走井下热量，过渡季节蒸发冷却冷水机组向空气处理机组提供冷水制得冷风送入井口，达到减少井下制冷机组运行时间。本发明可广泛地应用于矿井生产中的井底热量回收的制冷系统中。

Description

基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统及方法
技术领域
本发明属于矿井供热制冷技术领域，具体涉及一种基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统及方法。
背景技术
目前，矿井井下制冷系统一般采用的是单一冷源，井底的热量通过在地面上搭建的扩散塔排出，这种方式会对井底的热量造成浪费，且井下制冷设备的运行时间很长，针对我国对节能减排的需求，和提高能源利用率的要求下，减少井下制冷设备运行时间以及对井下热量的回收具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于减少井下制冷机组的运营的同时回收井底热量，提供了一种基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统及方法。
本发明采用如下的技术方案予以实现：
基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统，包括空气处理机组、间接蒸发冷却冷水机组、井下制冷机组和空气冷却器；其中，
空气处理机组设置在井上的井口房/井筒处，间接蒸发冷却冷水机组设置在井上，井下制冷机组设置在井下制冷硐室处，空气冷却器设置在工作面处；间接蒸发冷却冷水机组与空气处理机组、井下制冷机组和空气冷却器组成散热供冷系统环路，空气处理机组与井下制冷机组、空气冷却器组成散热供冷系统环路，井下制冷机组与空气冷却器组成供冷系统环路。
本发明进一步的改进在于，井下制冷机组包括依次连接的冷凝器和蒸发器。
本发明进一步的改进在于，间接蒸发冷却冷水机组与空气处理机组、井下制冷机组和空气冷却器之间的供回水管路上布置有阀门；空气处理机组与井下制冷机组和空气冷却器之间的供回水管路上布置有阀门；井下制冷机组与空气冷却器之间的供回水管路上布置有阀门。
本发明进一步的改进在于，空气处理机组的出水管路上设置有第一阀门，进水管路上设置有第二阀门；间接蒸发冷却冷水机组的进水管路上设置有第三阀门，出水管路上设置有第四阀门；空气冷却器的出水管路上设置有第五阀门，进水管路上设置有第六阀门；冷凝器的进水管路上设置有第七阀门，出水管路上设置有第八阀门；蒸发器的出水管路上设置有第九阀门，进水管路上设置有第十阀门。
基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷方法，该方法基于上述基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统，包括：
在制冷季节，运行间接蒸发冷却冷水机组、井下制冷机组和空气冷却器，空气处理机组停运；开启第三阀门、第四阀门、第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，关闭第一阀门、第二阀门、第五阀门和第六阀门；井下制冷机组的冷凝器的冷凝热通过间接蒸发冷却冷水机组带走，蒸发器制取的冷量由管道送入空气冷却器，空气冷却器向工作面提供冷风；
在过渡季节，停运井下制冷机组，运行间接蒸发冷却冷水机组、空气处理机组和空气冷却器，关闭第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门；通过间接蒸发冷却冷水机组制备的冷水一部分通入井底空气冷却器，另一部分通入空气处理机组，由空气处理机组制取低温空气，送入井口降低入口空气温度，减轻井底空气冷却器的负荷，从而减少井下制冷机组的开启时间；
在冬季，停运井下制冷机组，运行间接蒸发冷却冷水机组、空气处理机组和空气冷却器，关闭第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，开启第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门、第五阀门和第六阀门；空气冷却器将工作面的热量通过管道送入间接蒸发冷却冷水机组和空气处理机组中，间接蒸发冷却冷水机组将工作面的热量排走，空气处理机组利用工作面的热量加热井口空气，将加热后的空气送入井筒内。
本发明具有如下有益的技术效果：
本发明采用间接蒸发冷却冷水机组、空气处理机组、井下制冷机组以及空气冷却器以及管道、阀门等组成的双冷源制冷系统，可实现在有效回收井底热量的同时实现两种冷源的制冷，以及井口空气环境的改善。有效利用井底的能量，提高矿井余热的利用，减少井下制冷机组的运行时间，改善井筒内的空气状况。具体来说，本发明具有如下的几处优点：
1、制冷机冷凝器散热通过间接蒸发冷却冷水机组带走，相比冷却塔机组运行效率更高。
2、通过设置间接蒸发冷却冷水机组可在过渡季节为井口空气处理机组提供冷水从而降低井底热负荷，减少冷水机组开启时间，大幅节约费用。
3、设置的间接蒸发冷却冷水机组与井下集中制冷剂形成双冷源运行，且蒸发冷却冷水机的运行费用较低是常规冷水机组的1/6，系统能效比较高。
附图说明
图1是本发明基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统的结构示意图。
图中：1、空气处理机组；2、第一阀门；3、间接蒸发冷水机组；4、第二阀门；5、第三阀门；6、第四阀门；7、第五阀门；8、第六阀门；9、第七阀门；10、第八阀门；11、井下制冷机组；12、冷凝器；13、蒸发器；14、第九阀门；15、第十阀门；16、井下制冷硐室；17、空气冷却器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明做出进一步的说明。
参照图1，本发明提供的基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统，包括由空气处理机组1、第一阀门2、间接蒸发冷水机组3、第二阀门4、第三阀门5、第四阀门6、第五阀门7、第六阀门8、第七阀门9、第八阀门10、井下制冷机组11、冷凝器12、蒸发器13、第九阀门14、第十阀门15和空气冷却器17等组成的制冷系统。
空气处理机组1设置在井上的井口房/井筒处，间接蒸发冷却冷水机组3设置在井上，井下制冷机组11设置在井下制冷硐室16处，空气冷却器17设置在工作面处；间接蒸发冷却冷水机组3与空气处理机组1、井下制冷机组11和空气冷却器17组成散热供冷系统环路，空气处理机组1与井下制冷机组11和空气冷却器17组成散热供冷系统环路，井下制冷机组11与空气冷却器17组成供冷系统环路。
本发明提供的基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷方法，包括如下内容：
在制冷季节，运行间接蒸发冷却冷水机组3、井下制冷机组11和空气冷却器17，空气处理机组1停运。开启第三阀门5、第四阀门6、第七阀门9、第八阀门10、第九阀门14和第十阀门15，关闭第一阀门2、第二阀门4、第五阀门7和第六阀门8。井下制冷机组11的冷凝器12的冷凝热通过间接蒸发冷却冷水机组3带走，蒸发器13制取的冷量由管道送入空气冷却器17，空气冷却器17向工作面提供冷风。
在过渡季节，停运井下制冷机组11，运行间接蒸发冷却冷水机组3、空气处理机组1和空气冷却器17，关闭第七阀门9、第八阀门10、第九阀门14和第十阀门15，开启第一阀门2、第二阀门4、第三阀门5、第四阀门6、第五阀门7和第六阀门8。通过间接蒸发冷却冷水机组3制备接近露点温度冷水一部分通入井底空气冷却器17，另一部分通入空气处理机组1，由空气处理机组1制取低温空气，送入井口降低入口空气温度，减轻井底空气冷却器17的负荷，从而减少井下制冷机组11的开启时间，节约运行费用。
在冬季，停运井下制冷机组11，运行间接蒸发冷却冷水机组3、空气处理机组1和空气冷却器17，关闭第七阀门9、第八阀门10、第九阀门14和第十阀门15，开启第一阀门2、第二阀门4、第三阀门5、第四阀门6、第五阀门7和第六阀门8。空气冷却器17将工作面的热量通过管道送入间接蒸发冷却冷水机组3和空气处理机组1中，间接蒸发冷却冷水机组3将工作面的热量排走，空气处理机组1利用工作面的热量加热井口空气，将加热后的空气送入井筒内，实现井筒防冻，预防井筒结冰。
本发明提供的基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统，在充分有效的利用了井底热能的同时，矿井井底采用双冷源制冷，可实现井下制冷需求的同时，满足井筒冬季防冻，过渡季节减少井下热害的产生。过渡季节减少井下热害的产生，从而减少井下制冷机组的运行时间，降低井下制冷系统的运行费用，实现节能减排的目的。且本发明采用新颖的结构和合理的设备，提高了井底热量的利用的效果，具有很好的使用前景，可广泛地应用于煤矿生产中井底热害处理，改善井筒内空气环境的过程中。

Claims (2)

1.基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统，其特征在于，包括空气处理机组（1）、间接蒸发冷却冷水机组（3）、井下制冷机组（11）和空气冷却器（17）；其中，
空气处理机组（1）设置在井上的井口房/井筒处，间接蒸发冷却冷水机组（3）设置在井上，井下制冷机组（11）设置在井下制冷硐室（16）处，空气冷却器（17）设置在工作面处；间接蒸发冷却冷水机组（3）与空气处理机组（1）、井下制冷机组（11）和空气冷却器（17）组成散热供冷系统环路，空气处理机组（1）与井下制冷机组（11）、空气冷却器（17）组成散热供冷系统环路，井下制冷机组（11）与空气冷却器（17）组成供冷系统环路；
井下制冷机组（11）包括依次连接的冷凝器（12）和蒸发器（13）；
间接蒸发冷却冷水机组（3）与空气处理机组（1）、井下制冷机组（11）和空气冷却器（17）之间的供回水管路上布置有阀门；空气处理机组（1）与井下制冷机组（11）和空气冷却器（17）之间的供回水管路上布置有阀门；井下制冷机组（11）与空气冷却器（17）之间的供回水管路上布置有阀门；
空气处理机组（1）的出水管路上设置有第一阀门（2），进水管路上设置有第二阀门（4）；间接蒸发冷却冷水机组（3）的进水管路上设置有第三阀门（5），出水管路上设置有第四阀门（6）；空气冷却器（17）的出水管路上设置有第五阀门（7），进水管路上设置有第六阀门（8）；冷凝器（12）的进水管路上设置有第七阀门（9），出水管路上设置有第八阀门（10）；蒸发器（13）的出水管路上设置有第九阀门（14），进水管路上设置有第十阀门（15）。
2.基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷方法，其特征在于，该方法基于权利要求1所述的基于间接蒸发冷却冷水机的双冷源井下制冷系统，包括：
在制冷季节，运行间接蒸发冷却冷水机组（3）、井下制冷机组(11)和空气冷却器（17），空气处理机组（1）停运；开启第三阀门（5）、第四阀门（6）、第七阀门（9）、第八阀门（10）、第九阀门（14）和第十阀门（15），关闭第一阀门（2）、第二阀门（4）、第五阀门（7）和第六阀门（8）；井下制冷机组（11）的冷凝器（12）的冷凝热通过间接蒸发冷却冷水机组（3）带走，蒸发器（13）制取的冷量由管道送入空气冷却器（17），空气冷却器（17）向工作面提供冷风；
在过渡季节，停运井下制冷机组（11），运行间接蒸发冷却冷水机组（3）、空气处理机组（1）和空气冷却器（17），关闭第七阀门（9）、第八阀门（10）、第九阀门（14）和第十阀门（15），开启第一阀门（2）、第二阀门（4）、第三阀门（5）、第四阀门（6）、第五阀门（7）和第六阀门（8）；通过间接蒸发冷却冷水机组（3）制备的冷水一部分通入井底空气冷却器（17），另一部分通入空气处理机组（1），由空气处理机组（1）制取低温空气，送入井口降低入口空气温度，减轻井底空气冷却器（17）的负荷，从而减少井下制冷机组（11）的开启时间；
在冬季，停运井下制冷机组（11），运行间接蒸发冷却冷水机组（3）、空气处理机组（1）和空气冷却器（17），关闭第七阀门（9）、第八阀门（10）、第九阀门（14）和第十阀门（15），开启第一阀门（2）、第二阀门（4）、第三阀门（5）、第四阀门（6）、第五阀门（7）和第六阀门（8）；空气冷却器（17）将工作面的热量通过管道送入间接蒸发冷却冷水机组（3）和空气处理机组（1）中，间接蒸发冷却冷水机组（3）将工作面的热量排走，空气处理机组（1）利用工作面的热量加热井口空气，将加热后的空气送入井筒内。
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