CN114000908B - 一种地下巷道或隧道用模块化空冷器及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种地下巷道或隧道用模块化空冷器及使用方法，模块化地下巷道或隧道用空冷器包括喷淋除尘预降温模块、套管式预冷换热模块、空冷器模块及引风模块。套管式预冷换热模块的热侧通道的两端分别通过三通管连接旁通管的两端。当套管式预冷换热模块热侧进口水温大于20℃时，矿井水或地表水与所述空冷器模块的冷冻水出水在所述套管式预冷换热模块中进行热交换，降温后的矿井水或地表水进入所述喷淋除尘预降温模块；当套管式预冷换热模块热侧进口水温小于20℃时，矿井水或地表水从旁通管直接进入所述喷淋除尘预降温模块。本发明便于实际运输、安装、实用和维修，且该空冷器具备使用性能稳定、节能、除尘性能好、适用多种需求等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种地下巷道或隧道降温系统的末端换热设备及使用方法，特别涉及一种模块化空冷器。
背景技术
随着我国经济的快速发展和人民的交通要求，我国煤矿开采深度不断延伸，隧道开挖的长度越来越长，开挖的深度也越来越深，巷道和隧道热害问题已不可忽视。据调查，矿井温度普遍30℃以上，湿度超过80％。围岩温度越高隧道内的围岩温度随着隧道深度的增加而升高，大约埋深每增加33米，隧道内的围岩温度就会增加1℃。
存在热害问题的同时，也存在着高粉尘浓度问题。巷道和隧道的高热、高尘问题严重影响工人的身体健康、生命安全以及劳动生产效率，进而影响经济效益。因此巷道和隧道需要设置降温系统。
国内外常采用冷冻水供-空冷器冷却风流的集中降温空调系统来对深部开采矿井进行降温，空冷器作为系统中末端设备必不可少。国内空冷器主要为光管式换热器，但由于巷道高粉尘环境，存在粉尘附着问题，随着运行时间的增长，污垢增多，换热器换热面积减少，换热效率急转直下。
根据目前专利显示，大多数空冷器体型较大，不便于组装，不能一机多用；矿用空冷器专利着重换热管污垢附着后的清洗问题。虽然污垢的清洗可改善换热器工作环境，但没有解决粉尘进入问题，不利于长期运行，且目前国内矿用空冷器很少使用模块化空冷器、空气预冷装置。空冷器前增加喷淋装置，可阻止粉尘进空冷器，使空冷器长期处于良好的运行环境。模块化空冷器便于安装使用，可根据现场需求增加或减少模块，具有节能效果；空气预冷装置可充分利用空冷器冷冻回水，将高温空气预冷，充分利用现场条件，增强空气冷却效果。
因此，在地下巷道或隧道进行空气降温时，为阻止粉尘进入空冷器问题，解决附着问题可进行空气预冷，充分利用现场条件，根据需求模块化安装，现提出一种兼得良好除尘效果和换热效果、同类型模块可组合使用的模块化空冷器。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种地下巷道或隧道用模块化空冷器，该空冷器为模块化，便于实际运输、安装、实用和维修，且该空冷器具备使用性能稳定、节能、除尘性能好、适用多种需求等特点。
本发明公开一种地下巷道或隧道用模块化空冷器及使用方法，模块化地下巷道/隧道用空冷器包括喷淋除尘预降温模块、套管式预冷换热模块、空冷器模块及引风模块。喷淋除尘预降温模块包括入风口和喷淋室，套管式预冷换热模块包括套管式换热器，空冷器模块包括翅片管式换热器，引风模块包括引风式防爆变频风机、出风口。
进一步，所述喷淋室为中空箱体，箱体内设有上下两排各六个，共十二个变向喷头，箱体入口处设有整流栅，出口处设有挡水板、底部设有蓄水盘，蓄水盘边缘处设有排污孔，并连接排污口，喷淋水通过干管输送到四根喷淋分管，每根分管管尾通过堵头封闭。
进一步，所述喷淋除尘预降温模块喷水管与套管式预冷换热模块水管连通，且水管上设有电动三通阀。
进一步，所述套管式预冷换热模块箱外入水管设有温度传感器，箱内入水管设有电动三通阀，电动三通阀通过旁通管、三通连接喷淋水入水管，套管式换热器壳内为矿井水或地表水自上而下流动，管内为空冷器模块冷冻水回水自下而上流动，呈逆流形式，套管式换热器为可通过预留法兰进行连接，根据实际需求增加或减少套管式换热器的数量，水管通过法兰连接。
进一步，所述套管式预冷换热模块与空冷器模块通过水管和法兰连接，水管上设置电动三通阀，并连接控制器。
进一步，所述空冷器模块冷冻水通过分水管分配到各个换热管，换热管内冷冻水方向为从下到上，通过集水管将升温冷冻水输送到套管式预冷换热模块，空冷器模块中风流从前往后。
进一步，所述空冷器模块内为可组装翅片管式换热器，分水管、集水管管尾通过堵头封闭，且可通过水管、预留法兰进行两个或以上空冷器模块连接组装。
进一步，所述模块化空冷器主体连接顺序为喷淋除尘预降温模块、空冷器模块及引风模块，通过法兰连接，其中套管式预冷换热模块通过水管连接喷淋除尘预降温模块及空冷器模块。
本发明的有益效果，所述一种模块化地下巷道或隧道用空冷器，采用防爆变频风机，可根据实际情况改变送风量；套管式预冷换热模块利用空冷器模块低温冷回水对喷淋水换热，制得较低温度的喷淋水，喷淋除尘预降温模块和套管式预冷换热模块通过冷水管路相连接，进而对空气进行预降温处理；套管式换热器可以通过预留法兰进行连接，根据实际需求改变喷淋水预冷效果；温控器可通过温度传感器及电动三通阀，根据现场喷淋水源温度启停套管式预冷换热模块，具有节能效果；该喷淋除尘模块内有变向喷头，可进行多角度喷淋工作，适用多种含尘环境，除尘效果好，空冷器性能稳定；空冷器模块内为可组装翅片管式换热管，可根据不同制冷量要求，通过预留管路和连接板进行两个或以上空冷器模块连接，根据实际需求改变制冷量，且换热器采用翅片管，具有换热效果和性能良好，结构紧凑、承压能力高等特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步描述。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的喷淋除尘预降温模块结构详图；
图3为本发明喷淋除尘预降温模块A-A剖面图
图4为本发明套管式预冷换热模块结构详图；
图5为本发明空冷器模块结构详图；
图6为本发明空冷器模块的B-B剖面视图；
图7为本发明的空冷器模块C-C剖面视图。
图中：1-进风口；2-喷淋室；3-整流栅；4-挡水板；5-蓄水盘；6-堵头Ⅰ；7-变向喷头；8-排污孔；9-排污管；10-喷淋水干管；11-喷淋水分管；12-套管式预冷换热模块；13-矿井水进水管；14-喷淋水入水管；15-冷冻水回水管Ⅰ；16-温度传感器；17-电动三通阀Ⅰ；18-控制器Ⅰ；19-旁通管；20-套管式换热器；21-法兰Ⅰ；22-三通；23-电动三通阀；24-控制器Ⅱ；25-冷冻水出水管；26-套管式换热器入水管；27-冷冻水回水管Ⅱ；28-法兰Ⅱ；29-翅片；30-空冷器模块；31-换热管；32-分水管；33-堵头Ⅱ；34-集水管；35-冷冻水入水管；36-引风式防爆变频风机；37-出风口。
具体实施方式
本发明实例以地下巷道为例。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明地下巷道或隧道用模块化空冷器的使用方法进行清楚、完整地描述。
在本发明描述中，术语“上”、“下”、“前”、“后”“里”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的附图中，图中“·”表示水流自里往外，“×”表示水流自外往里。
如图1-7所示，本实例中的地下巷道或隧道模块化用空冷器包括喷淋除尘预降温模块、套管式预冷换热模块、空冷器模块及引风模块。喷淋除尘预降温模块包括入风口和喷淋室，套管式预冷换热模块包括套管式换热器，空冷器模块包括翅片管式换热器，引风模块包括引风式防爆变频风机、出风口。相邻模块之间通过法兰Ⅱ28连接，便于组装、拆卸。
当模块化空冷器放置在地下巷道时，引风式防爆变频风机36可根据实际情况调节风量，含尘风流从进风口1进入，随风机进入喷淋室2。
当高温含尘风流随风管进入喷淋室2，首先通过整流栅3，风流变得平稳。此时喷淋水通过喷淋水干管10输送到四根喷淋水分管11，每根分管管尾通过堵头Ⅰ6封闭，喷淋水分管11上十二个变向喷头7迎着风流对喷，使大量粉尘被去除。污水落进蓄水盘5，通过排污孔8进入排污管9。此时风流含有大量水汽，通过挡水板4的阻挡，水汽被阻挡下来，高温风流经过喷淋后温度降低，达到空气预冷效果，之后进入空冷器模块30。
在喷淋过程中，套管式预冷换热模块12套管式换热器壳内为矿井水，各套管式换热器通过法兰Ⅰ21连接，水流自上而下，管内为空冷器模块冷冻水回水自下而上流动，呈逆流形式，可充分换热，得到较低温度喷淋水。矿井水通过矿井水进水管13进入套管式预冷换热模块12。
当矿井水进水管中矿井水温较低(小于20℃)时，温控器Ⅰ18接受温度传感器16信号，启动电动三通阀Ⅰ17，关闭套管式换热器壳内水进水口，开启旁通管19进水口，矿井水通过旁通管19、三通22连接喷淋水入水管14；同时，温控器Ⅱ24接受温度传感器16信号，启动电动三通阀Ⅱ23，关闭套管式换热器管内水进水口，开启冷冻水回水管Ⅱ27进水口，空冷器模块冷冻水回水通过冷冻水回水管Ⅱ27回到矿井地面冷水机组。当矿井水进水管中矿井水温较高(大于20℃)时，温控器Ⅰ18接受温度传感器16信号，启动电动三通阀Ⅰ17，开启套管式换热器壳内水进水口，关闭旁通管19进水口；同时，温控器Ⅱ24接受温度传感器16信号，启动电动三通阀Ⅱ23，开启套管式换热器管内水进水口，关闭冷冻水回水管Ⅱ27进水口，空冷器模块冷冻水回水通过冷冻水回水管Ⅰ15回到矿井地面冷水机组。
矿井地面冷水机组冷水进入空冷器模块冷冻水入水管35，通过分水管32自下而上将冷冻水分配给换热管31中。风流进入空冷器模块与翅片管换热器进行换热降温，之后从出风口37进入巷道。冷水经过换热后温度升高，通过集水管34连接冷冻出水管25，冷冻水回水通过电动三通阀Ⅱ23连接套管式预冷换热模块。分水管32、集水管34多余法兰可通过堵头Ⅱ33进行封闭。翅片管换热器采用套片式，换热面积大，换热性能良好，在冷冻水进水温度5℃，出水温度15℃情况下，可将进风温度为30-35℃冷却至18-22℃。
当巷道温度过高，可以通过预留法兰Ⅰ21增加套管式换热器数量，增强空气预降温效果；或通过空冷器模块分水管32及集水管34预留法兰Ⅰ21增加空冷器模块，增大空冷器模块制冷量，降低风流温度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种地下巷道或隧道用模块化空冷器，其特征在于，包括喷淋除尘预降温模块、套管式预冷换热模块、空冷器模块及引风模块；所述空冷器模块的进风口和出风口分别连接所述喷淋除尘预降温模块的出风口和所述引风模块的进风口；所述空冷器模块的冷冻水进口连接地面冷水机组，冷冻水出口通过三通阀分别连接所述套管式预冷换热模块的冷侧进口和地面冷水机组；所述套管式预冷换热模块的冷侧出口连接地面冷水机组，热侧进口连接矿井水或地表水，热侧出口连接所述喷淋除尘预降温模块的喷淋水入水管；
所述喷淋除尘预降温模块包括入风口和喷淋室，所述喷淋室为中空箱体，箱体内设有上下两排各六个，共十二个变向喷头，箱体入口处设有整流栅，出口处设有挡水板、底部设有蓄水盘，蓄水盘边缘处设有排污孔，并连接排污口，喷淋水通过干管输送到四根喷淋分管，每根分管管尾通过堵头封闭；
所述套管式预冷换热模块包括套管式换热器，热侧通道入口处设有温度传感器，套管式换热器壳内为矿井水或地表水自上而下流动，管内为空冷器模块冷冻水回水自下而上流动，呈逆流形式；
所述空冷器模块内冷冻水通过分水管分配到各个换热管，换热管内冷冻水方向为从下到上，通过集水管将升温冷冻水输送到套管式预冷换热模块，空冷器模块中风流从前往后；
当套管式预冷换热模块热侧进口水温大于20℃时，矿井水或地表水与所述空冷器模块的冷冻水出水在所述套管式预冷换热模块中进行热交换，降温后的矿井水或地表水进入所述喷淋除尘预降温模块；当套管式预冷换热模块热侧进口水温小于20℃时，矿井水或地表水从旁通管直接进入所述喷淋除尘预降温模块。
2.根据权利要求1所述的一种地下巷道或隧道用模块化空冷器，其特征在于，所述套管式预冷换热模块还包括旁通管，所述旁通管的两端分别通过三通阀连接所述套管式预冷换热模块的热侧通道的两端。
3.根据权利要求1所述的一种地下巷道或隧道用模块化空冷器，其特征在于，所述套管式换热器的热侧通道和冷侧通道通过预留法兰增加或减少管道数量。
4.根据权利要求1所述的一种地下巷道或隧道用模块化空冷器，其特征在于，所述空冷器模块内为可组装翅片管式换热器，分水管、集水管管尾通过堵头封闭，且可通过水管预留法兰进行两个或以上空冷器模块连接组装。
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