CN201416968Y - 一种矿用空调冷量传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种矿用空调冷量传输系统，包括制冷装置、输冷装置、放冷装置和排热装置，所述制冷装置通过冷却水管连接排热装置，制冷装置通过输冷装置连接放冷装置，输冷装置设置在地面下的矿井内，所述输冷装置由制冷剂管路、低压冷水管、热交换器和低压冷水泵组成，制冷剂管路内为高压制冷剂；所述输冷装置由制冷剂管路组成；所述制冷装置置于地面下的矿井内，制冷装置通过冷水管连接放冷装置，制冷装置通过输热装置连接排热装置。本实用新型有益效果为：设计合理、简单，安装施工方便；管路压力要求小，可降低成本；介质流量小，降低泄露风险及危害，有利于减少安装空间；降低系统消耗的功率，提升传热效率。

Description

一种矿用空调冷量传输系统

技术领域

本实用新型涉及空调制冷系统，尤其涉及一种矿用空调冷量传输系统。

背景技术

许多矿井的温度较高，引起矿进“热害”。为了保证矿井工作人员在一个适合的温度下工作，需要对矿进工作区域进行降温处理。由于矿井内部的高温原因各不相同，热害程度也轻重不一。因此，在作矿井降温设计时，应对具体问题作具体分析，要因地制宜、有针对性地采取降温措施，才能收到良好效果，为此需要对矿井空调系统进行设计。目前国内外常见的冷水供冷、空冷器冷却风流的矿井集中空调系统的基本结构模式如图3和2所示，它是由制冷、输冷、放冷和排热四大环节所组成，各个环节由管路连接，其中制冷装置与排热装置之间的连接管路为冷却水管，制冷装置与输冷装置及输冷装置与放冷装置之间由冷水管路连接。由这四个环节的不同组合，便构成了不同的矿井空调系统。

这种矿井空调系统，若按制冷站所处的位置不同来分，可以分为以下三种基本类型：1)地面集中式空调系统；2)井下集中式空调系统；3)井上、下联合式空调系统。这三种空调系统各有优缺点，适用于不同的矿井条件。

如图3所示，地面集中式空调系统将制冷装置设置在地面，冷凝热也在地面排放，而在井下设置高低压换热器将一次高压冷水转换成二次低压冷水，最后在用风地点上的放冷装置用空冷器冷却风流。这种结构的制冷系统的优点在于：制冷与放热设备安装、维护、管理方便；可以使用一般类型制冷设备，安全可靠；冷凝热排放方便；冷量便于调节；冬季可用天然冷源；无需在井下开凿大断面硐室。虽然这种系统方案优点明显，一定范围内有利于产品的推广。

但其同时也存在以下缺点：

1、高压载冷剂处理困难

由于一般矿井深度达1000m，甚至更深，其不仅需要高扬程大功率水泵，而且连接管路需要承受极高的压力，这对冷量输送管路的承压能力要求极高，同时一旦管路破裂其后果也相当严重。

2、供冷管道长，冷量损失大

由于管路总长度很长，并且管路直径相对较粗，管路表面与并内空气的传热量可观，引起较大的冷量损失。

3、需在井筒中安装大直径管道

由于采用水输送冷量，水管直径较大，占用较大的井筒空间，安装技术复杂，安装工作量大。

4、总体效率较低

长距离的输送，需要采用大功率水泵，从而降低了整个系统的效率。由于管路沿程冷量的损失相对较大，这就需要将制冷装置提供的冷水温度降低得更多，因此，制冷机的效率降低，系统的总体效率更低。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种矿用空调冷量传输系统，克服了上述产品对管路抗压要求高，安装复杂、使用不方便，输送损失大、效率低的不足。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：

一种矿用空调冷量传输系统，包括制冷装置、输冷装置、放冷装置和排热装置，所述制冷装置为蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机，制冷装置的冷凝器通过冷却水管连接设置在地面上的排热装置，蒸发器通过输冷装置连接放冷装置；所述放冷装置设置在地面下矿井工作面处，所述输冷装置由制冷剂下行管、制冷剂上行管、冷水供水管、冷水回水管、热交换器和冷水泵组成，制冷剂下行管与制冷剂上行管上端连接蒸发器，制冷剂下行管、制冷剂上行管的下端延伸到地面下的矿井内，并与设置靠近矿井底部的热交换器连接，所述热交换器通过冷水供水管和冷水回水管连接放冷装置，冷水供水管上安装冷水泵；所述制冷剂上行管、制冷剂下行管内部充注制冷剂。

所述输冷装置由制冷剂下行管、制冷剂上行管、制冷剂供应管、制冷剂回流管、热交换器和制冷剂泵组成，所述制冷剂供应管和制冷剂回流管上端连接热交换器，制冷剂供应管和制冷剂回流管下端连接放冷装置的空冷器，所述制冷剂供应管上安装制冷剂泵，通过热交换器进行制冷剂与制冷剂之间的热交换替换制冷剂与水的热交换。

所述输冷装置的制冷剂上行管接通热交换器上部，制冷剂下行管接通热交换器下部，通过蒸发器、热交换器、空冷器的内部结构合理设计，使得制冷剂从下部进入、从上部出来，并且内部的制冷剂流动方向一致。

所述输冷装置由制冷剂下行管与制冷剂上行管组成，制冷剂下行管与制冷剂上行管的上端连接蒸发器，制冷剂下行管与制冷剂上行管的下端连接放冷装置内的空冷器，所述制冷剂上行管接通空冷器上部，制冷剂下行管接通空冷器下部。

所述制冷装置与输冷装置之间设置一个热交换器，热交换器通过制冷机供水管与制冷机回水管与制冷机相连接，在制冷机供水管路上安装循环水泵。

本实用新型所述的矿用空调冷量传输系统的有益效果为：设计合理、简单，安装施工方便；管路压力要求小，可采用塑料管路，降低成本；采用制冷剂降温，减少介质流量，降低泄露风险及危害，同时可采用小直径管路，减少安装空间；采用了重力热管原理，利用制冷剂相变传热，大幅降低系统消耗的功率，提升传热效率。

附图说明

图1是现有矿井空调系统基本模式结构示意图；

图2是现有矿井空调系统基本模式的原理简图；

图3是现有地面集中式矿井空调系统结构示意图；

图4是本实用新型实施例所述的矿用空调冷量传输系统示意图；

图5是本实用新型另一实施例所述的矿用空调冷量传输系统示意图；

图6是本实用新型实施例所述的矿用空调冷量传输系统的冷量传输原理图；

图7是本实用新型第三实施例所述的矿用空调冷量传输系统示意图；

图8是本实用新型第三实施例所述矿用空调冷量传输系统的冷量传输原理图；

图9是本实用新型第四实施例所述的矿用空调冷量传输系统的示意图。

图中：1、制冷装置；2、输冷装置；3、放冷装置；4、排热装置；5、冷凝器；6、压缩机；7、蒸发器；8、膨胀阀；91、制冷剂下行管；92、制冷剂上行管；101、冷水供水管；102、冷水回水管；103、制冷剂供应管；104、制冷剂回流管；11、热交换器；12、冷水泵；13、制冷剂泵；14、空冷器；15中间热交换器161、制冷机回水管；162、制冷机供水管；17、水泵。

具体实施方式

如图4所示，为本实用新型实施例所述的矿用空调冷量传输系统，包括制冷装置1、输冷装置2、放冷装置3和排热装置4，所述设置在地面上的制冷装置1为蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机，蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机的制冷装置1均包括冷凝器5和蒸发器7；以蒸汽压缩式制冷机为例，所述制冷装置1由冷凝器5、压缩机6、蒸发器7和膨胀阀8组成，其中冷凝器5通过冷却水管连接设置在地面上的排热装置4，蒸发器7通过输冷装置2连接放冷装置3；所述放冷装置3设置在地面下矿井工作面处，所述输冷装置2由制冷剂下行管91、制冷剂上行管92、冷水供水管101、冷水回水管102、热交换器11和冷水泵12组成，制冷剂下行管91与制冷剂上行管92上端连接蒸发器7，制冷剂下行管91、制冷剂上行管92的下端延伸到地面下的矿井内，并与设置在靠近矿井底部的热交换器11连接，所述热交换器11通过冷水供水管101和冷水回水管102连接放冷装置3，冷水供水管101上安装冷水泵11；所述制冷剂上行管91、制冷剂下行管92内部充注制冷剂，该制冷剂一般可选用饱和压力较高的制冷剂，例如R22制冷剂、R410a制冷剂或二氧化碳，从而使得实施方案更优、更具体，有利于降低管路的直径。

如图5所示，为实用新型另一实施例所述的矿用空调冷量传输系统，所述输冷装置2由制冷剂下行管91、制冷剂上行管92、制冷剂供应管103、制冷剂回流管104、热交换器11和制冷剂泵13组成，所述制冷剂供应管103和制冷剂回流管104上端连接热交换器11，制冷剂供应管103和制冷剂回流管104下端连接放冷装置3的空冷器14，所述制冷剂供应管103上安装制冷剂泵13，通过热交换器11进行制冷剂与制冷剂之间的热交换替换制冷剂与水的热交换，采用制冷剂供应管103和制冷剂回流管104代替冷水供水管101和冷水回水管102，可进一步缩小输冷装置2与放冷装置3之间连接管路的直径，降低安装空间的占用量。

如图4和5所示，所述输冷装置2的制冷剂上行管92接通热交换器11上部，制冷剂下行管91接通热交换器11下部，使得制冷剂上行管92和制冷剂下行管91内的制冷剂(液态)由热交换器11下部进入，并由热交换器11上部流出(汽态)，通过蒸发器、热交换器、空冷器的内部结构合理设计，实现了制冷剂从下部进入、从上部出来，并且内部的制冷剂流动方向一致，从而有利于形成制冷剂自然冷却循环。

如图6所示，本实用新型实施例所述的矿用空调冷量传输系统，其工作原理为：采用制冷剂热管自然循环的方法来替代水循环系统，通过在制冷剂管路9中加注制冷剂，采用制冷剂在放冷装置3的空冷器14中直接蒸发制冷的方式实现降温。

其具体实施方式为：通过制冷装置1内的蒸发器7将制冷剂降温液化，液态制冷剂在重力作用下通过输冷装置2内制冷剂管路9的下行管路向下流动到达热交换器11，在热交换器11中吸收热量而蒸发，汽化制冷剂沿输冷装置2内制冷剂管路9的上行管路向上流动到蒸发器7，经蒸发器7处理后再次降温液化，开始下一个制冷循环；同时，液态制冷剂在热交换器11中吸收热量时，使得热交换器11内的制冷剂降温冷凝，冷凝后的液态制冷剂在制冷剂管路9的下行管路上的制冷剂泵13作用下或在重力作用下向下流动，到达放冷装置4进行降温，最后通过制冷剂管路9的上行管路流回到热交换器11中再次进行降温，开始下一个循环。

如此不断循环，将蒸发器7中制取的冷量不断传送到矿井内部，矿井内部的热量通过这个循环不断传送到制冷装置1与排热装置4。

如图7所示，为本实用新型第三实施例所述的矿用空调冷量传输系统，所述输冷装置2由制冷剂下行管91与制冷剂上行管92组成，制冷剂下行管91与制冷剂上行管92的上端连接蒸发器7，制冷剂下行管91与制冷剂上行管92的下端连接放冷装置3内的空冷器14，从而保证了制冷剂可以在重力或热动力作用下有组织地流动(液体向下，气体向上)。

所述制冷剂上行管91接通空冷器14上部，制冷剂下行管92接通空冷器14下部，使得制冷剂上行管92和制冷剂下行管91内的制冷剂由空冷器14下部进入(液态)，并由空冷器14上部流出(汽态)，从而有利于形成制冷剂自然冷却循环。

如图9所示，为本实用新型第四实施例所述的矿用空调冷量传输系统，在制冷装置1与输冷装置2之间，设置一个热交换器17，热交换器17通过制冷机供水管161与制冷机回水管162与制冷机相连接，在制冷机供水管路161上安装循环水泵17，通过这种方式，使本发明的冷量传输方案与制冷机无关，提高了制冷机的选型范围，方便了制冷机的选购与采购。

为了实际施工时，易于对管路系统查漏，可以在管路中每隔100-500米安装一个阀门，以便必要时对管路进行分段检漏。

以上所述的实施例，只是本实用新型较优选的具体实施方式的一种，应当指出，制冷装置与排热装置之间的输热系统，可以按上述输冷系统的设计思路进行设计，这种系统也包含在本实用新型的保护范围之内；此外，矿井空调系统还可以有制冷装置在井上与井下的联合方式，此时井上与井下装置之间也存在管路的连接，该连接方式也同样可以使用本发明的方法，因此，也应在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1、一种矿用空调冷量传输系统，包括制冷装置、输冷装置、放冷装置和排热装置，其特征在于：设置在地面上的制冷装置为蒸汽压缩式制冷机或吸收式制冷机，制冷装置中的冷凝器连接排热装置，制冷装置中的蒸发器连接输冷装置，并通过输冷装置连接放冷装置，输冷装置由制冷剂下行管、制冷剂上行管、冷水供水管、冷水回水管、热交换器和冷水泵组成，制冷剂下行管与制冷剂上行管上端连接蒸发器，制冷剂下行管、制冷剂上行管的下端延伸到地面下的矿井内，并与设置在靠近矿井底部的热交换器连接，所述热交换器通过冷水供水管和冷水回水管连接放冷装置，冷水供水管上安装冷水泵；所述制冷剂上行管、制冷剂下行管内部充注制冷剂。

2、根据权利要求1所述的矿用空调冷量传输系统，其特征在于：输冷装置由制冷剂下行管、制冷剂上行管、制冷剂供应管、制冷剂回流管、热交换器和制冷剂泵组成，所述制冷剂供应管和制冷剂回流管上端连接热交换器，制冷剂供应管和制冷剂回流管下端连接放冷装置的空冷器，所述制冷剂供应管上安装制冷剂泵，制冷剂供应管和制冷剂回流管内注入制冷剂。

3、根据权利要求1或2所述的矿用空调冷量传输系统，其特征在于：制冷剂上行管接通热交换器上部，制冷剂下行管接通热交换器下部。

4、根据权利要求1所述的矿用空调冷量传输系统，其特征在于：输冷装置由制冷剂下行管与制冷剂上行管组成，制冷剂下行管与制冷剂上行管的上端连接蒸发器，制冷剂下行管与制冷剂上行管的下端连接放冷装置内的空冷器；所述制冷剂上行管接通空冷器上部，制冷剂下行管接通空冷器下部。

5、根据权利要求1所述的矿用空调冷量传输系统，其特征在于：制冷装置与输冷装置之间设置热交换器，热交换器通过制冷机供水管与制冷机回水管与制冷机相连接，在制冷机供水管路上安装循环水泵。

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