CN1144934C - 深层井下采矿作业点集中供冷的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于向井下采矿作业点集中供冷的方法，它具有地面设置的冷却装置以制备冷却水和至少一台与它串联的带冷凝器部分和蒸发器部分的制冷机用来制备供应作业点的冷水，使在气温下降的条件下通过不同操作状态的冷却永回路与冷水回路的互相组合，以充分利用节能的可能性。

Description

深层井下采矿作业点集中供冷的方法

技术领域

本发明涉及深层井下采矿作业点集中供冷的方法，该方法采用地面上装设的冷却设备以提供冷却用水，并具有至少一台串联的带冷凝器部分及蒸发器部分的制冷机以保证能在作业点供应冷水。

背景技术

这种方法在许多矿区已在使用，特别在深层地下采煤的矿区已比较熟知，一般情况下作业点冷水的保证供应是通过将冷却水经过在地下装设的制冷机的冷凝器部分在冷却环路中反回竖井输送管线，并再回流到地面的冷却装置，而供应作业点的冷水则经过与冷却水环路分开的冷水环路通过制冷机的蒸发器部分。也就是说冷却水环路与冷水环路各以独立的环路运行，在制冷机的蒸发器部分中从冷水吸取的热量然后在冷凝器部分传给冷却水。冷却水返回地面后在地面装设的冷却装置中重新被冷却，冷却装置可以是冷却塔或其他适当的再冷却器。

上述方法具有的缺点为，冷却装置以及在地下装设的制冷机必须按夏天的操作条件，也就是针对较高的供冷却水重新冷却时所用的空气温度进行设计，以满足所要求的重新冷却效果。当环境温度降低时，为了将冷却水的温度相应地调低，通常是降低冷凝器的冷凝温度，也就是降低冷凝器的压力，因而对所需的机组运行能量的节省是在一定的范围内。在冬季运行时，环境的温度降低很大，结果冷却水的温度也会明显降低，采取的措施或者是将冷却塔内或重新冷却器内装备的风机的转速调低，或者是将冷却水泵的流量调低，也就是减小进行地下制冷机的冷凝器的进水量，来保证制冷机的无故障运行。总之当环境温度发生变化时，用现行的各机组的调节方法来达到所预计的能量节约是比较小的。

发明内容

因此本发明的任务是提供一种为深层井下采矿作业点供冷方法，使在气温下降的条件中能充分利用供冷节能的可能性。

本发明的任务通过一种用于向深层井下采矿作业点集中供冷的方法完成，该方法采用地面设置的冷却装置(10)以供应冷却水和至少一台串联的具有冷凝器部分(19)及蒸发器部分(23)的制冷机以提供引向作业点的冷水，其中在第一种操作状态下，冷却水在冷却回路中经过制冷机的冷凝器部分(19)后返回冷却装置(10)，而引向作业点的冷水则在冷水回路中经过制冷机的蒸发器部分(23)被导入，在另一种操作状态下从冷却装置(10)来的冷却水在关闭制冷机的情况下经将冷却回路与冷水回路相连的旁路管线(30)直接导向作业点，再从作业点返回冷却回路中，在又一种操作状态下，由冷却装置(10)来的冷却水流经制冷机的蒸发器部分(23)进入冷水回路中，并作为冷水引向作业点，再从作业点流经制冷机的冷凝器部分(19)作为冷却水导向冷却装置(10)。这种方法的着眼点在于除一般的操作状态，即将冷却水经过制冷机的冷凝器部分在冷却回路中返回到冷却装置，并且欲送往作业点的冷水在冷水环流中经过制冷机的蒸发器部分之外，还考虑根据当时的外部温度来安排冷却水和/或冷水导向的两种操作状态。对所谓的空气温度低的冬季操作安排的第一种方案，其特征为从地面冷却装置引来的冷却水不经过制冷机从一条连接冷却水回路和冷水回路的支路直接送到作业点，再从作业点回流到冷却水回路中。第二种变化是为了适应所谓过渡季节的操作状态，这时的环境气温稍高一些，从制冷装置引来的冷却水经过制冷机的蒸发器部分后作为冷水送到作业点，从这里再经过制冷机的冷凝器部分作为冷却水送回地面装设的冷却装置。

本发明的优点是在操作进行时无论是冷却水和/或冷水都可按操作状态的变化分别进行调节以达到最佳的能量节约效果。因为按照冬季操作状态外部气温很低，冷却水的温度已适应作为冷水直接送到作业点，由于将冷却水直接送到作业点就可以关掉制冷机以及有关的输水泵，这样能量的节约是十分可观的，同时对集中供冷的企业所需的全部机器设备的负荷也明显减轻。在季节性过渡时期虽然环境气温比较高些，重新冷却后的冷却水温度仍然低于从作业点回流到制冷机的冷水温度，这样就可以让冷却水回路与冷水回路这样连接，也就是使重新冷却后的冷却水流经制冷机的蒸发器部分后作为冷水送到作业点。结果明显降低了对制冷机的制冷效率的要求，也就相应地达到能量节约。从作业点排出的被加热的冷水经过制冷机的冷凝器部分后作为冷却水送到地面装设的冷却装置。

上述操作方法的应用中也可将冷却装置后面的制冷机安装在地面上，这样由制冷机提供的冷水可经过竖井和安装在竖井底的三室管式送料器导入作业点，由作业点排出的被加热过的水回经三室管式分配器再送回地面上安装的制冷机中。三室管式分配器不仅提供流过竖井的高压冷水的减压，还避免了冷水在减压时通常相关的热吸收。

在另一种操作方法的实施中，将制冷机安装在地下，这样来自地面上的冷却装置的冷却水可经过竖井及作为减压场所的三室管式分配器引至制冷机，由此再经三室管式分配器送回到冷却装置。

按照本发明，还可在一种所谓组合操作中使用这种方法。在这里除了在地下安装的为作业点提供冷水的制冷机以外，还可在地面上的冷却水回路上安装另一台制冷机，使可能进一步冷却由冷却装置重新冷却过的冷却水。在这种装设一台地下制冷机和一台地下制冷机的组合操作中，还可以设计成从第一台地面制冷机提供的冷水中分出一部分，并按向地下导入冷水流的方式直接导入作业点的冷水回路中；为了均衡管线内的流量，可将从作业点排出的加热过的水流中分出相应的一部分引到冷却水的回路中。因此这种相应设计的装置流呈分流操作。

附图示出适于调节本发明操作状态以对地下作业点供冷的实施例子的机器及管路图，它采用地下设置制冷机的方案。

从在地面装设的冷却设备10流出的已冷却到适当温度的冷却水经过导管11及泵组12从竖井导管13进入地下到一个三室管式分配器4中，它是作为分配冷却水流的适当的分配阀门组件装设的。出口管15从三室管式分配器14经过开/关阀16到达冷却水泵17。从这经导管18到所描述的本发明的实施例中所设置的三个制冷机的冷凝器部分19。从这些冷凝器部分19经回流管路20回到三室管式分配器14。已被加热的冷却水经过竖井的送水管21及导水管22到达地面的冷却装置10。到这里已将冷却水回路的管路11、13、15、18、20及22加以介绍。

供应没有画出的作业点的冷水则从所设置的三个制冷机的蒸发器部分23流出，进入供应冷水的管道24到达作业点。从作业点排出的使用过的冷水经过带泵组26的管线25回流并经导管27被送回到制冷机的蒸发器部分23，所描述的是由管线24、25、27构成的冷水回路。

如在高的外部温度并以上述的冷却水和冷水回路运行对操作点供冷时，冷却水回路及冷水回路是互相分开的，并在制冷机的蒸发器部分23以及冷凝器部分19中进行热交换。这样可以将被加热到约40℃的经冷却装置10的管道22送来的冷却水在冷却装置10中在18℃的潮湿环温度下冷却到约24.7℃。这样就使冷却水以约25℃进入制冷机的冷凝器部分19，并通过吸收相应的热量加热到所述的40℃。温度由于这种吸热效应就可在制冷机中提供所需温度为2.5℃的冷水。

现在就所谓冬季操作而言，这时外部温度很低，可使冷却装置10内的冷却水温度达到例如4℃以下，在这种条件下就有可能通过旁路管线30将冷却水回路与冷水回路连通，旁路管线的一端连在冷却水回路的出口管线15上，另一端连在冷水回路的冷水供入管线24上。旁路管线30中装有开/关阀31和冷水管路中装有开/关阀32进行相应的调节。通过相应的阀口16、31、32可将冷却水转送到冷水环回路内。

用相同的方式可从冷水泵组26出口使冷水回路与冷却水回路通过导管34连接，管线34上设置开/关阀35。为了使从作业点送回的已被加热过的冷水导入冷却水回路，在通向制冷机的蒸发器部分23的导管27的管线上装设开/关阀门33。关闭阀门33及打开阀门35可将被加热过的冷水直接进入通往三室管式分配器14的冷却水回路的返回管线20中。

图中描述的装置是基于第三种操作状态的选择调节设计的，即在所谓过渡性季节条件下操作，这时外部温度稍高，从冷却装置10来的冷却水温为例如约14℃。在冷却水泵组17后面设置连接管线40，使冷却水泵17与地下制冷机的蒸发器部分23的入口相连。以将比从作业点回来的水要稍冷些的比较“冷的”冷却水在制冷机的蒸发器部分23中降低到所需的程序即约2.5℃。为了调节这种操作状态，在连接管路40中安设开/关阀门41以及在冷却水回路的冷却水泵组17的排水管道18上安设开/关阀门42。

在上述的操作状态下，从作业点回流的温度约为18℃的被加热的冷水可经过管道43与冷却水回路的进入冷凝器部分19的管线18相通，这样就将被加热过的冷水作为冷却水用来吸收蒸发器部分23放出的热量，这样起冷却水作用的回流冷水离开冷凝器部分19后进入冷却水的回流管线20中。这一操作实例也说明连接冷水回路及冷水回路的一种方式，详细的是通过调节开/关阀门41、42、33及44来实现的。

在前面的说明、权利要求、摘要以及附图中所阐明的本发明内容的特征，可以单一的也可以通过各种方式组合，它是在不同的实施方案中实现本发明的关键所在。

Claims (5)

1、一种用于向深层井下采矿作业点集中供冷的方法，该方法采用地面设置的冷却装置(10)以供应冷却水和至少一台串联的具有冷凝器部分(19)及蒸发器部分(23)的制冷机以提供引向作业点的冷水，其中在第一种操作状态下，冷却水在冷却回路中经过制冷机的冷凝器部分(19)后返回冷却装置(10)，而引向作业点的冷水则在冷水回路中经过制冷机的蒸发器部分(23)被导入，在另一种操作状态下从冷却装置(10)来的冷却水在关闭制冷机的情况下经将冷却回路与冷水回路相连的旁路管线(30)直接导向作业点，再从作业点返回冷却回路中，在又一种操作状态下，由冷却装置(10)来的冷却水流经制冷机的蒸发器部分(23)进入冷水回路中，并作为冷水引向作业点，再从作业点流经制冷机的冷凝器部分(19)作为冷却水导向冷却装置(10)。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于由地面上装设的制冷机提供的冷水经过竖井管道(13)及在竖井底设置的三室管式分配器(14)引向作业点，从作业点返回的加热过的水再经过三室管式分配器(14)回到地面上的冷却装置(10)。

3、根据权利要求1所述的方法，其特征在于从冷却装置(10)提供的冷却水经过竖井管路(13)和在竖井底连接的三室管式分配器(14)引向在地下装设的制冷机，从这里再经过三室管式分配器(14)及竖井管路(13)回到冷却装置(10)。

4、根据权利要求3所述的方法，其特征在于冷却装置(10)还串接有地面设置的辅助的制冷机，以对向地下装设的制备冷水的制冷机提供的冷却水作补充冷却。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于从地面上装设的制冷机分出部分冷水并引入地下送入冷水回路中，这部分送入到冷水回路的水流通过从作业点返回的加热过的水中分出的相应量的水流并注入到冷却回路中进行补充。