CN202970756U - 矿用液氮降温装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种矿用液氮降温装置，其中，包括：换冷器、液态氮进入管道和气态氮流出管道，该换冷器的一端与液态氮进入管道相连通，另一端与气态氮流出管道相连通；换冷器的外壁面设置有散热翅。本实用新型提供的矿用液氮降温装置，通过设置换冷器，使液态氮在换冷器内与环境空气进行热量交换，从而降低环境空气的温度，其降温效果好，节约了能源，降低了制冷成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及矿井降温技术，尤其涉及一种矿用液氮降温装置。
背景技术
采矿业中，随着矿井采掘深度的日异加大，煤矿矿井热害问题逐渐显现。根据现场实测，采煤工作面气温一般为31℃～34℃，当开采到地下800米时，工作面温度甚至可达到37℃，相对湿度95%以上，而且工作面潮湿闷热，容易诱发湿疹、皮肤溃烂等高温疾病，井下机电设备的正常运行也受到严重影响，既危害了职工身体健康，又影响矿井安全生产。
为保护工人身心健康和提高矿井的生产效率，需要对工作面采取降温措施。
目前，矿井降温采用的降温方式主要有：强制通风降温、制冷水降温、制冰降温、压气节流降温和空气透平膨胀降温。但上述降温方式都存在缺陷：
1.强制通风降温：是利用风机将低温度、低湿度空气通过送风管强制输送到作业空间，从而在一定程度上改善了作业面环境，包括降低作业面空气温度和湿度，增加空气含氧量。但是，对于深井长距离掘进面，因送风距离长，而且掘进面的围岩温度高，有热水涌出或淋水时，此种方法往往难有有效的降温效果，难以满足大型深井矿的降温需求。
2.制冷水降温：这种方法利用冷水降温，分为地面集中式、井下集中式、井下地面联合集中式和井下分散式。但井下集中式冷凝热排放困难，如果要彻底解决冷凝热排放问题，工程投资成本急剧上升；而地面集中式、井下地面联合集中式虽然从经济上有相对优势，但是因为其必须配备高低压转换设备，而高低压转换设备在冷冻水转换过程中会产生3～4℃温度损失，导致实际运用中难以达到预期的降温效果。井下分散式的降温方法主要应用于局部地点的降温，降温幅度小，单位能耗高。
3.制冰降温：就是利用地面制冰场制备的泥状或粒状冰，通过风力或水力输送到井下的融冰装置，与井下空调的回水直接冷交换，使空调回水的温度降低，从而达到给作业空间降温的目的。但是在制冰降温方式中，一部分冰粒、冰片或泥状冰在输送的过程中会附着在管道壁上，时间一长，会堵塞管道，影响正常降温。也正是因为此，制冰降温系统难以运行管理及控制、难以确保连续降温要求、进而影响煤矿正常生产作业。
4.压气节流降温：压气节流降温利用的是气体绝热节流产生冷效应的原理，通过一级或多级压缩，将处于环境状态的湿空气压缩到高压状态，经冷却后通过节流元件将其绝热节流后释放到空调区域，让其定压吸热，从而达到制冷的效果。但因其往往采用多级压缩机，造成工作环境中噪音污染大，且设备投资及耗能均很大，再加上工作面附近又难以固定设备，安装及运行均有诸多不便。
5.空气透平膨胀降温：是利用井下作业所用高压气源作为膨胀介质，通过透平膨胀机等设备熵膨胀降温，从而达到给矿井降温除湿的目的。但透平膨胀机的投资及运行成本高，发电复杂，如果再加上高压气源压缩所需的成本，运行费用更高。
实用新型内容
本实用新型提供一种矿用液氮降温装置，以解决现有技术中各种降温技术的缺陷，提高制冷效率，降低成本。
本实用新型提供了一种矿用液氮降温装置，其中，包括：
换冷器、液态氮进入管道和气态氮流出管道，所述换冷器一端与所述液态氮进入管道相连通，所述换冷器的另一端与所述气态氮流出管道相连通；所述换冷器的外壁面设置有散热翅，所述液态氮进入管道用于与液态氮入口连通；所述气态氮流出管道用于与气态氮出口连通。
如上所述的矿用液氮降温装置，其中，优选的是：所述液态氮进入管道靠近液态氮入口处连有第一金属挠性管，所述气态氮流出管道靠近气态氮出口处连有第二金属挠性管。
如上所述的矿用液氮降温装置，其中，优选的是：所述第一金属挠性管与所述液态氮进入管道之间设置有过滤器。
如上所述的矿用液氮降温装置，其中，优选的是：所述换冷器和散热翅的材质均为铝合金。
如上所述的矿用液氮降温装置，其中，优选的是：所述液态氮入口处连有流量控制阀。
如上所述的矿用液氮降温装置，其中，优选的是：所述气态氮出口处连有排放阀和/或安全阀。
如上所述的矿用液氮降温装置，其中，优选的是：所述气态氮出口处连有压力表和/或温度表。
本实用新型提供的矿用液氮降温装置，通过设置换冷器，使液态氮在换冷器内与环境空气进行热量交换，从而降低环境空气的温度，其降温效果好，节约了能源，降低了制冷成本。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的矿用液氮降温装置结构示意图。
具体实施方式
图1为本实用新型实施例提供的矿用液氮降温装置结构示意图，如图1所示，本实用新型实施例提供了一种矿用液氮降温装置，其中包括换冷器1、液态氮进入管道2和气态氮流出管道3，该换冷器1的一端与液态氮进入管道2相连通，另一端与气态氮流出管道3相连通；换冷器1的外壁面设置有散热翅4，散热翅4的数量可以为多个，均匀分布在换冷器1的外壁面。液态氮进入管道用于与液态氮入口连通；气态氮流出管道用于与气态氮出口连通。
通常可以在地面上设置液氮槽车，通过地面钻孔将液态氮送至地下硐室内，液态氮进入到换冷器1后，通过散热翅4与环境空气进行热交换，即装置内的液态氮发生相变及升温，释放大量的冷能，也就是说，上述过程就是液态氮通过该降温装置从环境空气中吸收热量的过程，从而实现降温的目的。在实际应用中，每气化1Nm3的液氮，空气可以从中获得约327KJ的冷能。热交换后的低温空气经2台2×45kw的局扇吹至进风巷并输送到工作区。
本实用新型实施例提供的矿用液氮降温装置利用煤化工生产中的附属产品：液氮，作为冷媒，利用其气化向环境空气释放冷能，从而达到给矿井工作面降温，消除热害的目的。
在上述实施例的基础上，在液态氮进入管道2靠近液态氮入口处连有第一金属挠性管5，气态氮流出管道3靠近气态氮出口处连有第二金属挠性管6。上述两个金属挠性管的设置使液态氮进入管道2和气态氮流出管道3在与外部设备相连时，不会因冷凝变形造成管道的损坏。
优选的是，第一金属挠性管2与上述液态氮进入管道5之间设置有过滤器（未图示），用于在液氮进入液态氮进入管道2之前将杂质滤除，使制冷效果更好。
进一步地，上述换冷器1和散热翅4的材质可选用铝合金，铝合金耐低温，承压性更好。
为了控制液态氮进入管道2内的液态氮流量，可以在液态氮入口处连有流量控制阀7，其具体可以是带长轴超低温不锈钢阀，根据具体的工况来选择，在此不作限定。
同样地，可在气态氮出口处连有排放阀8和/或安全阀，以控制气态氮的排放流量。
进一步地，在气态氮出口处还连有压力表9和/或温度表，以便随时监控气态氮的压力及温度参数。
本实用新型实施例提供的矿用液氮降温装置，通过设置换冷器，使液态氮在换冷器内与环境空气进行热量交换，从而降低环境空气的温度，其降温效果好，节约了能源，降低了制冷成本。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (7)
1.一种矿用液氮降温装置，其特征在于，包括：
换冷器、液态氮进入管道和气态氮流出管道，所述换冷器一端与所述液态氮进入管道相连通，所述换冷器的另一端与所述气态氮流出管道相连通；所述换冷器的外壁面设置有散热翅，所述液态氮进入管道用于与液态氮入口连通；所述气态氮流出管道用于与气态氮出口连通。
2.根据权利要求1所述的矿用液氮降温装置，其特征在于：所述液态氮进入管道靠近液态氮入口处连有第一金属挠性管，所述气态氮流出管道靠近气态氮出口处连有第二金属挠性管。
3.根据权利要求2所述的矿用液氮降温装置，其特征在于：所述第一金属挠性管与所述液态氮进入管道之间设置有过滤器。
4.根据权利要求1-3任一所述的矿用液氮降温装置，其特征在于：所述换冷器和散热翅的材质均为铝合金。
5.根据权利要求1-3任一所述的矿用液氮降温装置，其特征在于：所述液态氮入口处连有流量控制阀。
6.根据权利要求1-3任一所述的矿用液氮降温装置，其特征在于：所述气态氮出口处连有排放阀和/或安全阀。
7.根据权利要求1-3任一所述的矿用液氮降温装置，其特征在于：所述气态氮出口处连有压力表和/或温度表。
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