CN203488200U

CN203488200U - 一种矿井救生舱用空调净化一体机

Info

Publication number: CN203488200U
Application number: CN201320439019.7U
Authority: CN
Inventors: 姚晶珊; 宋丹萍; 陈秋火; 邹思; 胡毛毛
Original assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Current assignee: University of Shanghai for Science and Technology
Priority date: 2013-07-22
Filing date: 2013-07-22
Publication date: 2014-03-19
Anticipated expiration: 2023-07-22

Abstract

本实用新型提供一种矿井救生舱用空调净化一体机，包含至少一个钢瓶，含有气体吸收剂的净化装置，气动风机，至少一个蒸发器，至少一个减压阀，至少节流阀以及至少一个节流短管。连接方式为：从高压CO₂的存储钢瓶的截止阀接节流阀，之后接节流短管，再与蒸发器相连，而后接减压阀再与蒸发器连接，之后与气动风机连接，在气动风机前放置含CO₂和CO的气体吸收剂的净化装置。本实用新型具有简单方便，便于操作，安全性强，占用面积少等优点。

Description

一种矿井救生舱用空调净化一体机

技术领域

本实用新型涉及一种矿井救生舱用空调净化一体机，属于空气调节和空气净化技术领域。

背景技术

据有关文献统计，我国生产了世界35%左右的原煤，而因煤矿事故造成的死亡人数竟达到世界煤矿死亡总人数的80%以上。鉴于我国煤炭开采行业事故发生率过高，且造成了严重的人员伤亡和财产损失，已经影响到了行业的发展和社会的稳定，并有损于我国的国际形象，因此在事故发生前如何减少甚至避免矿难，在事故发生时如何减少伤亡人数，事故发生后如何提高救援效率和被困井下矿工的存活率，是煤炭行业以及全社会面临的重大课题。

国外矿井救生舱产业发展规范成熟，国家和行业有较为完善的标准可供参考，企业产品种类较多，且有较多的实际应用案例。但是限于企业知识产权保护，目前只能大致了解相关产品的信息，并无详细的研究成果。

国内矿井救生舱的研发及应用相对国外较晚，且国内的救生舱空气调节系统常与矿井降温系统相结合，如采用冰蓄冷技术为矿井作业面降温的同时，也为救生舱和避难硐室提供冷量储备；或是采用高压气体膨胀制冷，来降低舱内空气温度并除湿。但是目前都仅限处于模仿制造阶段，缺少创新，同时相关行业标准也迟迟未能正式出台。

矿井救生舱用空调设备一般采用电动制冷，蓄冰制冷，高压气体膨胀制冷，但是如果采用电动制冷，在遇险时外接电源很有可能停电，而本身自带的蓄电池在瓦斯浓度较高的情况下也不允许工作。而如果采用蓄冰制冷需要在平时将水制成冰以备遇险时使用，系统比较复杂，同时为维持结冰状态需要消耗大量电量，且使用时有安全隐患。如果采用高压气体膨胀制冷因为具有无电源及电气设备，维护费用低等优点，已经成为矿井救生舱和避难硐室空调方式的首选。虽然高压气体膨胀制冷可以使用的制冷剂有液氨、氟利昂、液态CO₂等。其中，使用液氨作为制冷剂时，其蓄冷量大，但对设备有较高的耐腐蚀性要求，同时氨气泄露会对人员造成毒害和化学烧伤；氟利昂作为空调系统最常采用的制冷剂，具有较好的安全性，易于储存，但其能量密度低，若要储存足够使用的氟利昂制冷剂则需要很大的体积；而液态CO₂，其化学稳定性高，不燃烧，能量密度高，蓄冷量大，但却不能储存在温度较高的环境下，否则制冷效果较差。而随着矿井深度越来越大，人体代谢能量的释放，矿井害热的影响，会造成救生舱温度的急剧升高，所以如何保证物性的同时提高制冷效果十分必要。

因此研制出一种将空气调节空气净化合二为一的矿井救生舱用空调净化一体机，结合矿井救生舱和避难硐室的使用条件，借鉴高压气体膨胀制冷的原理，选用高压CO₂气体，并在有限的较恶劣的条件下，提高机组的空气调节和净化效果，并且能有效解决电动制冷和冰蓄冷制冷所带来的潜在安全隐患，能有效减少冰蓄冷技术所需的大量占地面积，能解决使用液态CO₂制冷条件受限的缺陷，提高设备的安全性能，维持物性和制冷效果的平衡，将是十分重要和紧迫的。

实用新型内容

本实用新型公开了一种矿井救生舱用空调净化一体机，其目的在于克服现有使用的电动制冷和冰蓄冷所带来的安全隐患，减少冰蓄冷技术应用所需要的较大占地面积，有效解决液态CO₂制冷条件受限而出现制冷效果差的缺陷，提高了设备的安全性能，融合了了空气调节和空气净化两个部分，提高了能源的利用率，强化了设备的制冷效果。

本实用新型技术方案是这样实现的：

本实用新型提供一种矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于，包括：至少一个存储高压CO₂气体的钢瓶，含有气体吸收剂的净化装置，气动风机，至少一个蒸发器，至少一个减压阀，至少一个节流阀以及至少一个节流短管。高压CO₂气体从钢瓶中流出，经过截止阀、节流阀以及节流短管流入蒸发器，高压CO₂气体在蒸发器中流动一段距离后流出蒸发器，进入减压阀，在压力降低后，CO₂气体再次流入蒸发器进行换热，之后CO₂气体流出蒸发器进入气动风机并推动气动风机旋转。

另外，在本实用新型的矿井救生舱用空调净化一体机中，还可以具有这样的特征：其中，节流短管的材料为紫铜管，节流短管的分路与蒸发器的分路相匹配。

另外，在本实用新型的矿井救生舱用空调净化一体机中，还可以具有这样的特征：其中，所述节流阀为节流针阀。

另外，在本实用新型的矿井救生舱用空调净化一体机中，还可以具有这样的特征：其中，气动风机选用双侧进气式离心风机。

另外，在本实用新型的矿井救生舱用空调净化一体机中，还可以具有这样的特征：其中，气体吸收剂为碱石灰。

另外，在本实用新型的矿井救生舱用空调净化一体机中，还可以具有这样的特征：其中，蒸发器采用波纹套片作为翅片。

本实用新型的积极效果：

根据本实用新型的一种矿井救生舱用空调净化一体机，由于使用开式CO₂制冷作为系统的空调方式，因此能够满足“无电源、无用电设备”的使用条件，所选用的CO₂是一种能量密度和安全系数较高的制冷剂。并且由于本实用新型还设置了空气净化系统，因此这种空调净化一体机可以同时满足矿井救生舱对空气温度和湿度以及空气中CO₂和CO气体浓度的控制，同时又可以降低系统复杂程度和制造成本，减少空调和净化设备所占用的舱内空间。

另一方面，借鉴CO₂蒸汽压缩式制冷的原理，按照跨临界循环计算并设计的系统也可以满足亚临界循环时的负荷，保证系统在各种工况下都能满足使用要求。

另外，本实用新型的节流短管的使用避免了在发生事故时因慌乱而导致的误操作，造成钢瓶大量释放CO₂气体的浪费，便于操作，加强了使用安全性。

附图说明

图1是本实用新型一种矿井救生舱用空调净化一体机的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，一种矿井救生舱用空调净化一体机，包含钢瓶9，气体吸收装置7，其中，气体吸收装置7包括CO₂气体吸收剂71，本实施例中采用的CO₂的气体吸收剂为碱石灰。CO气体吸收剂72，气动风机6，蒸发器5，减压阀4节流阀2以及节流短管3。

其中，在本实施例中钢瓶9采用四个钢瓶，蒸发器5采用波纹套片作为翅片。节流阀2的类型为节流针阀。节流短管的材料为紫铜管，并且节流短管的分路与蒸发器的分路相匹配，在本实施例中由于蒸发器中的管道分为四路，因此节流短管的分路也设置为四路。

从高压CO₂的存储钢瓶9的截止阀1接节流阀2，之后接节流短管3，再与蒸发器5相连，而后接减压阀4再与蒸发器5连接，之后与气动风机6连接，在气动风机6前放置气体吸收装置7。本实施例中气体吸收装置7分为三层布置，分别吸收CO₂和CO,但在实际应用中，可根据现场的需要再增加吸收其它有害气体的吸收层，比如二氧化硫吸收层。气动风机6选用双侧进气式离心风机。

机组运行方式为：储存在钢瓶9中的CO₂经过节流阀2及节流短管3后压力和温度下降，其中一部分变成液体，这些液体和气体混合后成为湿蒸气，CO₂湿蒸气进入蒸发器5中吸收舱内空气的热量后发生气化，变成过热气体，此时CO₂制冷剂气体压力仍然较高，经减压阀4减压后变成低温低压的气体，此过程相当于节流过程，低温低压的CO₂气体再次进入蒸发器5吸收热量，温度升高。CO₂气体接着进入气动马达推动气动风机6旋转，从而带动舱内空气流动形成循环气流，气流在通过蒸发器5前先经过装有CO₂气体吸收剂71和CO气体吸收剂72的净化装置，以吸收舱内空气中的CO₂和CO气体，舱内空气接着通过蒸发器5被降温除湿。在推动气动风机6做功后CO₂制冷剂气体压力降低排出救生舱外，如此连续工作，完成对救生舱内空气温度和湿度的控制以及空气中CO₂和CO气体的吸收净化及制冷降温。

实施例作用与效果

根据本实用新型一种矿井救生舱用空调净化一体机的实施例，一方面，由于使用了节流短管，因此CO₂制冷剂的流量均匀平缓，使得制冷效果更为均匀，另外，也避免了发生事故时由于误操作而导致的钢瓶大量CO₂气体突然放出，节约了制冷气体。

另外，由于本实用新型的实施例采用了减压阀，使得经过蒸发器换热的CO₂ 气体减压节流而后再次与蒸发器换热，因此提高了制冷剂的利用效率。

由于本实用新型在制冷后的气体还用来推动风机做功，因此进一步提高了制冷剂的利用率。

由于本实施例以开式CO₂制冷作为系统的空调方式，因此能够满足“无电源、无用电设备”的使用条件。

因为上述实施例中使用了4个钢瓶连接在一起使用，按照换算要求选用一个蒸发器和减压阀即可，在理想情况下，按照设计条件，可以增加蒸发器和减压阀的数量，只要保证最终空气调节效果即可，但是由于实践应用考虑，地下矿井的位置并不大，使用更多的钢瓶和减压阀占地面积或者如何连接也是难题。另外，主要减缓气流速度作用的是节流短管，减压阀也可以减缓，毕竟有一个减压节流过程，但不是主要的。所谓过热气体一般指从蒸发器出来后经过管道的换热从而温度未变但是内部所含热量增加且压力增加的气体，它的过热是因为从蒸发器出来后吸收了舱内气体的热量后发生气化，但压力较高，因此通过减压阀减压，变成低温低压的气体，本实施例中这样设计保证了节流前后和减压前后制冷剂压力的稳定，各点温度比较稳定。

Claims

1.一种矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于，包括：

至少一个存储高压CO₂气体的钢瓶，含有气体吸收剂的净化装置，气动风机，至少一个蒸发器，至少一个减压阀，至少一个节流阀以及至少一个节流短管，

所述高压CO₂气体从钢瓶中流出，依次经过截止阀、节流阀以及节流短管流入蒸发器，所述高压CO₂气体在所述蒸发器中流动一段距离后流出蒸发器，进入所述减压阀，在压力降低后，所述CO₂气体再次流入所述蒸发器进行换热，之后所述CO₂气体流出蒸发器进入气动风机并推动所述气动风机旋转。

2.根据权利要求1所述的矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于：

其中，所述节流短管的材料为紫铜管，所述节流短管的分路与所述蒸发器中管道的分路相匹配。

3.根据权利要求1所述的矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于：

其中，所述节流阀为节流针阀。

4.根据权利要求1所述的矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于：

其中，所述气动风机选用双侧进气式离心风机。

5.根据权利要求1所述的矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于：

其中，所述气体吸收剂为碱石灰。

6.根据权利要求1所述的矿井救生舱用空调净化一体机，其特征在于：

其中，蒸发器采用波纹套片作为翅片。