CN111365001B - 一种能实现分期冻结的冻结器及分期冻结方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种能实现分期冻结的冻结器及分期冻结方法，包括配液圈、集液圈、三通、冻结管、上段冻结供液及下段冻结回液管和下段冻结供液管，所述上段冻结供液及下段冻结回液管和所述下段冻结供液管的底端沿所述冻结管的轴线伸入到所述冻结管内部，所述上段冻结供液及下段冻结回液管和所述下段冻结供液管的上端伸出所述冻结管顶端；所述下段冻结供液管的底端与所述冻结管底部的距离小于所述上段冻结供液及下段冻结回液管与所述冻结管底部的距离。通过分期冻结，可减少冻结需冷量，减少冻结站内设备，降低设备安装工程量，降低冻结站占地面积，减少冻结站土建费用，降低冻结总费用，通过分期冻结可以合理使用冷量，加快了井筒上部的冻结，实现了井筒的早日开挖。

Description

一种能实现分期冻结的冻结器及分期冻结方法

技术领域

本发明涉及煤矿井巷冻结法凿井时冻结器技术领域。具体地说是一种能实现分期冻结的冻结器及分期冻结方法。

背景技术

冻结法凿井是采用人工制冷技术暂时加固不稳定地层和隔绝地下水的施工方法。冻结法适用于松散不稳定的冲积层、裂隙含水岩层、松软泥岩、含水量和水压特别大的岩层。既可作为地质条件复杂的矿井工程正规施工方法，也可作为工程抢险和事故处理的手段，被广泛用于煤矿井巷工程中的立井、斜井、马头门等施工，并已用于施工地铁、桥涵、大体积地下硐室及深基坑工程。

冻结法施工中，冻结站制出的低温盐水经去路盐水干管、配液圈到供液管底部，沿冻结管和供液管之间的形空间回流到集液圈、经回路盐水干管至冻结站盐水箱内，形成盐水循环，通过冻结器带走地层热量实现地层的冷冻。冻结器是安装在冻结孔内，是由带有底锥的封闭的20号低碳钢无缝钢管和底部开口的供液管组成，用作循环冷媒剂与地层进行热交换的装置，是冻结施工中关键装置。

冻结器是实现冻结热交换的关键部件。

分期冻结是将一个井筒所需要冻结深度，分为两段或两段以上进行顺序冻结，当上段冻结一定时间并转入井筒掘砌后再开始下段冻结。在冻结基岩段占冻结总深度的比例较大，当冲积层较厚中部有较好的粘土隔水层，可作为分期冻结的止水底垫时，可采用分期冻结。

分期冻结可实现冻掘的密切配合，实现开挖少挖或不挖冻土，提高掘进速度，降低需冷量，降低工程成本。

目前常见的分期冻结，主要是通过长短孔(长短腿)冻结或是正反循环的形式实现。长短腿冻结通过对上部需要冻结的部位加密冻结孔，以实现井筒尽早开挖；然而在井筒深部冻结时，部分冻结孔深度变短，相当于减少了冻结孔数量，这种实现方式一旦布孔完成就很难进行调整，如果下部出现“开天窗”的情况没有补救措施。

采用正反循环时，特别是浅井冻结时，上下地层温差不大，采用正反循环方式会使冻结壁上厚下薄，对提前开挖和下部掘进均不利。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种通过能实现分期冻结的冻结器实现地层的分期冻结，通过分期冻结既能保证井筒提前开挖又能实现井筒深部不挖或少挖冻土。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种能实现分期冻结的冻结器，包括配液圈、集液圈、三通、冻结管、上段冻结供液及下段冻结回液管和下段冻结供液管，所述上段冻结供液及下段冻结回液管和所述下段冻结供液管的底端沿所述冻结管的轴线伸入到所述冻结管内部，所述上段冻结供液及下段冻结回液管和所述下段冻结供液管的上端伸出所述冻结管密封的顶端；所述下段冻结供液管的底端与所述冻结管底部的距离小于所述上段冻结供液及下段冻结回液管与所述冻结管底部的距离；所述配液圈的配液出口通过配液管与所述下段冻结供液管的上端流体导通，在所述配液管上安装有第一阀门，所述配液圈与所述第一阀门之间的所述配液管与所述三通的三通第一端流体导通，在所述三通第一端上安装有三通第一阀门；所述冻结管的上端安装有上段冻结回液管，所述上段冻结回液管的一端与所述冻结管流体导通，所述上段冻结回液管的另一端通过集液管与所述集液圈的集液流入口流体导通；在所述集液管上安装有第二阀门，所述集液圈与所述第二阀门之间的所述集液管与所述三通的三通第二端流体导通，在所述三通第二端上安装有三通第二阀门；所述三通第三端与所述上段冻结供液及下段冻结回液管的顶端流体导通。

上述能实现分期冻结的冻结器，所述下段冻结供液管的底端与所述冻结管底部的距离与所述上段冻结供液及下段冻结回液管与所述冻结管底部的距离二者之差大于或等于50m。

上述能实现分期冻结的冻结器，所述配液管远离所述配液圈的一端上安装有进水测温管，所述第一阀门位于所述进水测温管与所述配液圈之间的所述配液管上；所述集液管远离所述集液圈的一端上安装有回水测温管，所述第二阀门位于所述回水测温管与所述集液圈之间的所述集液管上；所述冻结管的上端还安装有备用测量管，所述备用测量管上安装有备用阀门，所述备用测量管与所述冻结管流体导通。

上述能实现分期冻结的冻结器，所述冻结管的底端安装有冻结管底锥；所述下段冻结供液管的底部与所述冻结管底锥之间设有供液管支撑；所述供液管支撑的一端抵顶在所述冻结管底锥上，所述供液管支撑的另一端抵顶在所述下段冻结供液管的底部；所述供液管支撑的长度为0.3m-2m。

分期冻结的方法，采用上述能实现分期冻结的冻结器，通过调整第一阀门、第二阀门、三通第一阀门和三通第二阀门的打开和关闭状态，实现对地层进行分期冻结；分期冻结包括如下方法步骤：进行上段冻结，进行下段冻结，上下段同时冻结，以及下段积极冻结的同时上段维护冻结。

上述分期冻结方法，进行上段冻结时，打开三通第一阀门和第二阀门，关闭第一阀门和三通第二阀门，使得低温盐水由配液圈依次通过三通第一端、三通第三端，流入上段冻结供液及下段冻结回液管，进入分期冻结分界面，再沿冻结管的环形空间上升，再依次经过上段冻结回液管、集液管流回集液圈，实现上段冻结。

上述分期冻结方法，进行下段冻结时，打开第一阀门和三通第二阀门，关闭三通第一阀门和第二阀门，使得低温盐水由配液圈通过配液管，流入下段冻结供液管，进入冻结管的底部，并沿冻结管的环形空间上升，并依次经上段冻结供液及下段冻结回液管、三通第三端、三通第二端流回集液圈，实现下段冻结。

上述分期冻结方法，进行上下段同时冻结时，打开第一阀门和第二阀门，关闭三通第一阀门和三通第二阀门，使低温盐水由配液圈通过配液管，流入下段冻结供液管，进入冻结管的底部，沿着冻结管的环形空间上升，再依次经过上段冻结回液管、集液管流回集液圈，实现上下段同时冻结。

上述分期冻结方法，下段积极冻结的同时上段维护冻结：打开第一阀门、三通第二阀门和第二阀门，关闭三通第一阀门，使低温盐水由配液圈通过配液管，流入下段冻结供液管，进入冻结管的底部，沿着冻结管的环形空间上升，到分期冻结分界面，一部分盐水依次经上段冻结供液及下段冻结回液管、三通第三端、三通第二端流回集液圈，另一部分盐水经过上段冻结回液管、集液管流回集液圈，实现下段积极冻结上段维护冻结。

上述分期冻结方法，下段积极冻结的同时对上段维护冻结时的盐水供应量，可通过三通第二阀门和第二阀门的开启量进行控制。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

1.通过分期冻结，可减少冻结需冷量，减少冻结站内设备，降低设备安装工程量，降低冻结站占地面积，减少冻结站土建费用，降低冻结总费用，通过分期冻结可以合理使用冷量，加快了井筒上部的冻结，实现了井筒的早日开挖。

2.这种方式不需要增加浅部冻结孔数量，能有效降低造孔工程量，可以实现一孔两用，即是下部冻结器也是上部冻结器，实现了一器多能，从而节省了冻结管钢材用量。减少了冻结孔造孔施工量，减少了冻结管钢材使用量，实现了一个冻结孔两种功能，既可用作长孔冻结器，也可用于短孔冻结器。

3.可实现上段井筒的掘砌与下段冻结平行，为下段井筒少挖冻土提供了条件，可提高掘进速度，实现了冻掘的协同作业，。

4.利用本冻结器进行分期冻结时，要估算和安装处理好上段掘砌速度和下段开冻时间的关系，否则可能会造成下段冻结壁的厚度和强度太少，不能满足施工要求，以及分期冻结分界面处的盐水温差较大，产生较大的温度应力，容易引起冻结管断裂。

5.利用分期冻结器实现分期冻结在设计冻结需冷量时，应将盐水干扰区(长13-15米)的冷量损失计算在内。下段井筒掘砌段高不宜过大，防止冻结壁变形过大引起冻结断裂，冻结管的壁厚应大些，以防温差应力引起冻结管断裂。

6.上段井筒掘砌速度与下段冻结壁的形成时间要紧密配合，各冻结期的冷量均衡以达到最佳的技术经济效果。

7、利用所发明的能实现分期冻结的冻结器，可避免“开天窗”情况发生，如果出现下部“开天窗”的情况，可以通过阀门加大下部冷量供应，强化下部冻结效果，解决下部“开天窗”的问题。

附图说明

图1本发明能实现分期冻结的冻结器的结构示意图。

图中附图标记表示为：1-配液圈；1-1-配液管；2-集液圈；2-1-集液管；3-冻结管；4-上段冻结供液及下段冻结回液管；5-下段冻结供液管；6-上段冻结回液管；7-供液管支撑；8-第一阀门；9-三通第一阀门；10-三通第二阀门；11-第二阀门；12-1-三通第一端；12-2-三通第二端；12-3-三通第三端；13-进水测温管；14-回水测温管；15-备用测量管。

具体实施方式

实施例1能实现分期冻结的冻结器

本实施例的能实现分期冻结的冻结器，包括配液圈1、集液圈2、三通、冻结管3、上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5，

所述上段冻结供液及下段冻结回液管4和所述下段冻结供液管5的底端沿所述冻结管3的轴线伸入到所述冻结管3内部，所述上段冻结供液及下段冻结回液管4和所述下段冻结供液管5的上端伸出所述冻结管3顶端；所述下段冻结供液管5的底端与所述冻结管3底部的距离小于所述上段冻结供液及下段冻结回液管4与所述冻结管3底部的距离；所述配液圈1的配液出口通过配液管1-1与所述下段冻结供液管5的上端流体导通，在所述配液管1-1上安装有第一阀门8，所述配液圈1与所述第一阀门8之间的所述配液管1-1与所述三通的三通第一端12-1流体导通，在所述三通第一端12-1上安装有三通第一阀门9；所述冻结管3的上端安装有上段冻结回液管6，所述上段冻结回液管6的一端与所述冻结管3流体导通，所述上段冻结回液管6的另一端通过集液管2-1与所述集液圈2流体导通；在所述集液管2-1上安装有第二阀门11，所述集液圈2与所述第二阀门11之间的所述集液管2-1与所述三通的三通第二端12-2流体导通，在所述三通第二端12-2上安装有三通第二阀门10；所述三通的三通第三端12-3与所述上段冻结供液及下段冻结回液管4的顶端流体导通。

所述配液管1-1远离所述配液圈1的一端上安装有进水测温管13，所述第一阀门8位于所述进水测温管13与所述配液圈1之间的所述配液管1-1上；所述集液管2-1远离所述集液圈2的一端上安装有回水测温管14，所述第二阀门11位于所述回水测温管14与所述集液圈2之间的所述集液管2-1上；所述冻结管3的上端还安装有备用测量管15，所述备用测量管15安装有备用阀门，所述备用测量管15与所述冻结管3流体导通。

所述冻结管3的底端安装有冻结管底锥；所述下段冻结供液管5的底部与所述冻结管3冻结管底锥之间设有供液管支撑7；所述供液管支撑7的一端抵顶在所述冻结管底锥上，所述供液管支撑7的另一端抵顶在所述下段冻结供液管5的底部；所述供液管支撑7的长度为0.3m-2m；所述供液管支撑7太短会影响盐水流量，同时也会减小所述下段冻结供液管5的配重，不能有效防止所述下段冻结供液管5在盐水中上浮；当然所述下段冻结供液管5也不能太长，过长会影响下部冻结效果。

所述下段冻结供液管5的底端与所述冻结管3底部的距离与所述上段冻结供液及下段冻结回液管4与所述冻结管3底部的距离二者之差大于或等于50m。

具体能实现分期冻结的冻结器的组装方法为：

1.按冻结设计深度施工冻结孔。

2.制作冻结管底锥，冻结管底锥必须采用冻结管3或与冻结管3材质一致的钢板焊接而成，每个冻结管底锥应经试压合格后才能使用。

3.冻结管3应选用壁厚不小于6mm的20号低碳钢无缝钢管，冻结管3下放前检查冻结管3的尺寸及外观，按照配管顺序下放，并清除冻结管3内的异物。

4.下放冻结管3，其连接形式应采用内接箍焊接方式连接，冻结管3焊接后应冷却5-10min后再下放。

5.冻结管3下放至施工冻结孔底部，应做2-3次拉起轻放试验。

6.冻结管3全部下放完毕后应进行打压，试验压力应为全冻结管3内盐水柱与冻结管3外清水柱的压力差及盐水泵工作压力之和的2倍。

7.沿冻结管3的轴线方向，向冻结管3内部下放上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5，并使所述上段冻结供液及下段冻结回液管4和所述下段冻结供液管5的上端伸出所述冻结管3顶端；且所述下段冻结供液管5的底端与所述冻结管3底部的距离小于所述上段冻结供液及下段冻结回液管4与所述冻结管3底部的距离。

上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5可选用外径大于38mm壁厚大于3mm的焊接钢管或外径大于50mm壁厚大于5mm的聚乙烯软管，上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5通过马牙扣相连。

8.下放上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5前，逐根进行畅通性试验，下放过程中应测量上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5长度，并对所有冻结管3进行复压。

9.所述下段冻结供液管5的底部与所述冻结管3底部之间设有供液管支撑7；所述供液管支撑7的一端抵顶在所述冻结管底锥上，所述供液管支撑7的一端抵顶在所述下段冻结供液管5的底部。供液管支撑为直径大于或等于20mm，长度大于或等于50mm的钢筋，下段冻结供液管5下放到底以及上段冻结供液及下段冻结回液管4下放到要分期冻结的界面处后，应及时割除余管，并对冻结管口进行防护性密封。

10.下段冻结供液管5要直接下放到冻结管3底部供液管支撑7直接抵住冻结管底锥，上段冻结供液及下段冻结回液管4下放到要分期冻结的界面处。

11.沟槽施工完毕后，割除余管后，进行冻结器头部安装，冻结器头部俗称羊角头。

12.加工集液圈2与配液圈1，并在集液圈2和配液圈1的最高位置设置一放气阀门，用于排出系统内的空气。所述配液圈1的配液出口通过配液管1-1与所述下段冻结供液管5的上端流体导通，在所述配液管1-1上安装有第一阀门8，所述配液圈1与所述第一阀门8之间的所述配液管1-1与所述三通的三通第一端12-1流体导通，在所述三通第一端12-1上安装有三通第一阀门9；所述冻结管3的上端安装有上段冻结回液管6，所述上段冻结回液管6的一端与所述冻结管3流体导通，所述上段冻结回液管6的另一端通过集液管2-1与所述集液圈2流体导通；在所述集液管2-1上安装有第二阀门11，所述集液圈2与所述第二阀门11之间的所述集液管2-1与所述三通的三通第二端12-2流体导通，在所述三通第二端12-2上安装有三通第二阀门10；所述三通的三通第三端12-3与所述上段冻结供液及下段冻结回液管4的顶端流体导通。

13、所述配液管1-1远离所述配液圈1的一端上安装有进水测温管13，所述第一阀门8位于所述进水测温管13与所述配液圈1之间的所述配液管1-1上；所述集液管2-1远离所述集液圈2的一端上安装有回水测温管14，所述第二阀门11位于所述回水测温管14与所述集液圈2之间的所述集液管2-1上；所述冻结管3的上端还安装有备用测量管15，所述备用测量管15设有备用阀门，所述备用测量管15与所述冻结管3流体导通。进水测温管13和回水测温管14内放入测温探头，用于监测进回水盐水温度。备用测量管15用于测量流量或备用。

14.配液圈1、集液圈2通过配液管1-1、集液管2-1、三通和胶管与上段冻结供液及下段冻结回液管4和下段冻结供液管5流体导通，形成一个循环系统，可以实现分期冻结。

实施例2

采用实施例1所述的能实现分期冻结的冻结器，对地层进行分期冻结。

具体的冻结方法如下：

1、进行上段冻结时，打开三通第一阀门9和第二阀门11，关闭第一阀门8和三通第二阀门10，使得低温盐水由配液圈1依次通过三通第一端12-1、三通第三端12-3，流入上段冻结供液及下段冻结回液管4，进入分期冻结分界面，再沿冻结管3的环形空间上升，再依次经过上段冻结回液管6、集液管2-1流回集液圈2，实现上段冻结。

2、进行下段冻结时，打开第一阀门8和三通第二阀门10，关闭三通第一阀门9和第二阀门11，使得低温盐水由配液圈1通过配液管1-1，流入下段冻结供液管5，进入冻结管3的底部，并沿冻结管3的环形空间上升，并依次经上段冻结供液及下段冻结回液管4、三通第三端12-3、三通第二端12-2流回集液圈2，实现下段冻结。

3、进行上下段同时冻结时，打开第一阀门8和第二阀门11，关闭三通第一阀门9和三通第二阀门10，使低温盐水由配液圈1通过配液管1-1，流入下段冻结供液管5，进入冻结管3的底部，沿着冻结管3的环形空间上升，再依次经过上段冻结回液管6、集液管2-1流回集液圈2，实现上下段同时冻结。

4、进行下段积极冻结上段维护冻结时，打开第一阀门8、三通第二阀门10和第二阀门11，关闭三通第一阀门9，使低温盐水由配液圈1通过配液管1-1，流入下段冻结供液管5，进入冻结管3的底部，沿着冻结管3的环形空间上升，到分期冻结分界面，一部分盐水依次经上段冻结供液及下段冻结回液管4、三通第三端12-3、三通第二端12-2流回集液圈2，另一部分盐水经过上段冻结回液管6、集液管2-1流回集液圈2，实现下段积极冻结上段维护冻结。对上段维护冻结时的盐水供应量，可通过三通第二阀门10和第二阀门11的开启量进行控制。

需要注意的是：

1.利用本冻结器进行分期冻结时，要估算和安装处理好上段掘砌速度和下段开冻时间的关系，否则可能会造成下段冻结壁的厚度和强度太少，不能满足施工要求，以及分期冻结分界面处的盐水温差较大，产生较大的温度应力，容易引起冻结管断裂。

2.利用分期冻结器实现分期冻结在设计冻结需冷量时，应将盐水干扰区长13-15米的冷量损失计算在内。下段井筒掘砌段高不宜过大，防止冻结壁变形过大引起冻结断裂，冻结管的壁厚应大些，以防温差应力引起冻结管断裂。

3.上段井筒掘砌速度与下段冻结壁的形成时间要紧密配合，各冻结期的冷量均衡以达到最佳的技术经济效果。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种能实现分期冻结的冻结器，其特征在于，包括配液圈（1）、集液圈（2）、三通、冻结管（3）、上段冻结供液及下段冻结回液管（4）和下段冻结供液管（5），所述上段冻结供液及下段冻结回液管（4）和所述下段冻结供液管（5）的底端沿所述冻结管（3）的轴线伸入到所述冻结管（3）内部，所述上段冻结供液及下段冻结回液管（4）和所述下段冻结供液管（5）的上端伸出所述冻结管（3）密封的顶端；所述下段冻结供液管（5）的底端与所述冻结管（3）底部的距离小于所述上段冻结供液及下段冻结回液管（4）与所述冻结管（3）底部的距离；所述配液圈（1）的配液出口通过配液管（1-1）与所述下段冻结供液管（5）的上端流体导通，在所述配液管（1-1）上安装有第一阀门（8），所述配液圈（1）与所述第一阀门（8）之间的所述配液管（1-1）与所述三通的三通第一端（12-1）流体导通，在所述三通第一端（12-1）上安装有三通第一阀门（9）；所述冻结管（3）的上端安装有上段冻结回液管（6），所述上段冻结回液管（6）的一端与所述冻结管（3）流体导通，所述上段冻结回液管（6）的另一端通过集液管（2-1）与所述集液圈（2）的集液流入口流体导通；在所述集液管（2-1）上安装有第二阀门（11），所述集液圈（2）与所述第二阀门（11）之间的所述集液管（2-1）与所述三通的三通第二端（12-2）流体导通，在所述三通第二端（12-2）上安装有三通第二阀门（10）；所述三通第三端（12-3）与所述上段冻结供液及下段冻结回液管（4）的顶端流体导通；

通过调整第一阀门（8）、第二阀门（11）、三通第一阀门（9）和三通第二阀门（10）的打开和关闭状态，实现对地层的分期冻结，包括进行上段冻结、进行下段冻结、进行上下段同时冻结、以及进行下段积极冻结的同时上段维护冻结。

2.根据权利要求1所述的能实现分期冻结的冻结器，其特征在于，所述下段冻结供液管（5）的底端与所述冻结管（3）底部的距离与所述上段冻结供液及下段冻结回液管（4）与所述冻结管（3）底部的距离二者之差大于或等于50m。

3.根据权利要求1所述的能实现分期冻结的冻结器，其特征在于，所述配液管（1-1）远离所述配液圈（1）的一端上安装有进水测温管（13），所述第一阀门（8）位于所述进水测温管（13）与所述配液圈（1）之间的所述配液管（1-1）上；所述集液管（2-1）远离所述集液圈（2）的一端上安装有回水测温管（14），所述第二阀门（11）位于所述回水测温管（14）与所述集液圈（2）之间的所述集液管（2-1）上；所述冻结管（3）的上端还安装有备用测量管（15），所述备用测量管（15）上安装有备用阀门，所述备用测量管（15）与所述冻结管（3）流体导通。

4.根据权利要求1所述的能实现分期冻结的冻结器，其特征在于，所述冻结管（3）的底端安装有冻结管底锥；所述下段冻结供液管（5）的底部与所述冻结管底锥之间设有供液管支撑（7）；所述供液管支撑（7）的一端抵顶在所述冻结管底锥上，所述供液管支撑（7）的另一端抵顶在所述下段冻结供液管（5）的底部；所述供液管支撑（7）的长度为0.3m-2m。

5.分期冻结的方法，其特征在于，采用权利要求1-4任一所述的能实现分期冻结的冻结器，通过调整第一阀门（8）、第二阀门（11）、三通第一阀门（9）和三通第二阀门（10）的打开和关闭状态，实现对地层进行分期冻结；分期冻结包括如下方法步骤：进行上段冻结，进行下段冻结，上下段同时冻结，以及下段积极冻结的同时上段维护冻结。

6.根据权利要求5所述的分期冻结的方法，其特征在于，进行上段冻结时，打开三通第一阀门（9）和第二阀门（11），关闭第一阀门（8）和三通第二阀门（10），使得低温盐水由配液圈（1）依次通过三通第一端（12-1）、三通第三端（12-3），流入上段冻结供液及下段冻结回液管（4），进入分期冻结分界面，再沿冻结管（3）的环形空间上升，再依次经过上段冻结回液管（6）、集液管（2-1）流回集液圈（2），实现上段冻结。

7.根据权利要求5所述的分期冻结的方法，其特征在于，进行下段冻结时，打开第一阀门（8）和三通第二阀门（10），关闭三通第一阀门（9）和第二阀门（11），使得低温盐水由配液圈（1）通过配液管（1-1），流入下段冻结供液管（5），进入冻结管（3）的底部，并沿冻结管（3）的环形空间上升，并依次经上段冻结供液及下段冻结回液管（4）、三通第三端（12-3）、三通第二端（12-2）流回集液圈（2），实现下段冻结。

8.根据权利要求5所述的分期冻结的方法，其特征在于，进行上下段同时冻结时，打开第一阀门（8）和第二阀门（11），关闭三通第一阀门（9）和三通第二阀门（10），使低温盐水由配液圈（1）通过配液管（1-1），流入下段冻结供液管（5），进入冻结管（3）的底部，沿着冻结管（3）的环形空间上升，再依次经过上段冻结回液管（6）、集液管（2-1）流回集液圈（2），实现上下段同时冻结。

9.根据权利要求5所述的分期冻结的方法，其特征在于，下段积极冻结的同时上段维护冻结：打开第一阀门（8）、三通第二阀门（10）和第二阀门（11），关闭三通第一阀门（9），使低温盐水由配液圈（1）通过配液管（1-1），流入下段冻结供液管（5），进入冻结管（3）的底部，沿着冻结管（3）的环形空间上升，到分期冻结分界面，一部分盐水依次经上段冻结供液及下段冻结回液管（4）、三通第三端（12-3）、三通第二端（12-2）流回集液圈（2），另一部分盐水经过上段冻结回液管（6）、集液管（2-1）流回集液圈（2），实现下段积极冻结上段维护冻结。

10.根据权利要求9所述的分期冻结的方法，其特征在于，下段积极冻结的同时对上段维护冻结时的盐水供应量，可通过三通第二阀门（10）和第二阀门（11）的开启量进行控制。

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