CN204082199U - 一种利用冬季自然冷源直接为矿井降温的系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用冬季自然冷源直接为矿井降温的系统，它包括设置在地面的自然制冷系统和制冷机组以及设置在井下的换热输冷系统；换热输冷系统包括高低压换热器、空冷器和风机组成；自然制冷系统由冷却塔、喷淋装置和集水池组成；冷却塔、喷淋装置和制冷机组均通过阀门并联在高压进回水管的管路上。本实用新型充分利用了冬季自然冷源，运行费用低、降温效果好。地面运行设备仅为循环水泵及喷淋装置的水泵，投资成本低、系统运行稳定可靠；在井上温度高于10℃，启动制冷机组实现全年降温。

Description

一种利用冬季自然冷源直接为矿井降温的系统

技术领域

本实用新型涉及冬季矿井降温系统。 

背景技术

据统计，全国现有煤矿平均采深每年增加9m，采深大于700m的矿井有50多处，最深矿井已经超过1500m，预计煤炭资源总量的53％埋深于1000m的地下。随着开采深度的增加，机械化程度的提高，由此出现的地热、机械散热也越来越大。高温高湿等热害问题开始突出，井下作业人员的工作效率、人身安全和身体健康受到极大的影响，采取相应措施对其进行治理，保证井下有适宜的作业环境等工作势在必行。 

目前，多处煤矿采用人工制冷方式，人工制冷方式是在地面设置制冷系统，在井下设置换热输冷系统；有的制冷系统采用地面空冷机与冷空气热交换方式，也有的制冷系统采用冷却塔与冷水热交换方式；冷却塔冷水热交换方式是制冷机组通过井上循环泵和循环管道与冷却塔实现热交换；换热输冷系统由井下的高低压换热器、工作面的空冷器和风机组成，制冷机组通过工质循环泵(9)和工质循环管向高低压换热器输送制冷工质，高低压换热器通过井下循环水泵(10)和井下循环水管和空冷器实现循环水热交换，再通过风机将空冷器冷量输送至各需冷工作地点，工作面温度由30℃以上降低至22℃左右，达到适宜的井下温度。当北方冬季室外气温达到-5℃及以下时，制冷设备极易出现挂冰、结冰现象，极限温度时甚至造成设备内部冷媒结冰，导致设备损坏或结构坍塌。有的制冷系统采用地面空冷机与冷空气热交换方式，空冷机直接与风流热交换导热系数小，换热表面积大，冬季温度低时会造成空冷机内部冷媒结冰堵塞，造成 整个系统瘫痪。由于制冷系统内的高低压换热器内部管束多，管束外部为高压冷媒，内部为低压水，冬季温度低时高压部分泄露会造成低压部分炸裂危险。因此冬季温度低于零下时，为了防止制冷机组冻坏，制冷室还要采用暖气采暖，从而造成在天然冷源存在的情况下，使井下降温运行费用不降反涨。 

北方冬季地区室外低气温是无污染的天然冷源，如何利用该天然冷源来实现矿井降温、减少设备初投资及运行费用是需要解决的问题。 

发明内容

本实用新型的目的设计一种利用冬季天然冷源直接为矿井降温的系统。 

技术方案是，一种利用冬季天然冷源直接为矿井降温的系统，其特征在于，它包括在地面设置的自然制冷系统和制冷机组以及在井下设置的换热输冷系统；其中： 

所述的换热输冷系统包括高低压换热器、空冷器和风机，高低压换热器的低压侧通过井下循环水泵、井下循环水管实现与空冷器的冷水循环，再通过风机将空冷器冷量输送至各需降温的工作地点； 

所述的自然制冷系统由冷却塔、喷淋装置、集水池组成；喷淋装置布置于集水池之上，使喷淋装置的淋水收集在集水池中；冷却塔通过高压循环泵、高压进水管、高压回水管与井下高低压换热器接通实现循环；高压进水管再通过高压进水支管与喷淋装置接通，高压回水管再通过高压回水支管与集水池接通。 

所述的冷却塔和喷淋装置均通过阀门并联在高压进回水管的管路上。 

为了便于气温过高时也能制冷，在地面另设有制冷机组，制冷机组也通过阀门并联在高压进回水管的管路上。 

上述的集水池蓄水深度≥1.5m，高压回水管的回水口应设在水池底部0.3米高度。 

上述的喷淋装置是在分配器上设有多个喷头，分配器通过电控阀门连接在水管路上。 

上述的井下高低压换热器为矿用高低压换热器、换冷器、三腔式换热器或自动压力转换装置，选取一种。 

为了室外平均气温为0℃以下时，充分吸收外界冷量，在集水池中布置有喷淋水泵，喷淋水泵出水口连连接在喷淋装置管路上，进行二次降温。 

本实用新型的工作原理和积极效果是： 

1、室外平均气温为0～10℃时，关闭喷淋装置和制冷机组的阀门。利用冷却塔散热。温度约为15℃的高压回水通过高压回水管进入地面冷却塔散热，冷却后的冷却水水温降低至2～4℃，通过高压循环泵、高压进水管进入井下高低压换热器，实现循环。 

2、室外平均气温为0℃以下时，关闭冷却塔和制冷机组的阀门。利用喷淋装置散热，温度约为15℃的高压回水进入喷淋装置喷头喷出后，吸收外界自然冷源冷却，初冷却的水进入集水池，在集水池内进行二次冷却，温度降低至2～4℃，通过高压循环泵进入高压进水管，进入井下高低压换热器，实现循环。 

3、室外平均气温为10℃以上时，关闭冷却塔和喷淋装置的阀门，利用制冷机组进行制冷。 

4、由于喷淋装置为水风换热，降温效果好；在系统因其他故障停止运行时，喷淋装置处的水可迅速落入集水池中，使系统不存在设备结冰、挂冰的可能。当系统散热能力不够时，可启动二次喷淋装置的水泵，通过二次喷淋与自然冷气交换，进一步降低集水池温度。 

总之，本实用新型充分利用了冬季自然冷源，在井上温度低于10℃时，利 用地面自然降温系统进行降温，在井上温度高于10℃，启动制冷机组，从而实现全年降温，运行费用低、降温效果好。运行设备仅为循环水泵及喷淋装置的水泵，投资成本低、系统运行稳定可靠。 

附图说明

图1是本实用新型结构示意图。 

图例说明，1-喷淋水泵，2-冷却塔，3-喷淋装置，4-集水池，5-高低压换热器，6-空冷器，7-风机，8-高压回水支管，9-高压循环泵，10-井下循环水泵，11-冷却塔回水阀门，12-冷却塔进水阀门，13-高压进水支管，14-集水池出水阀门，15-高压回水管，16-高压进水管,17-井下循环进水管，18-井下循环回水管，19-喷淋进水阀门，20-制冷机组。 

具体实施方式

参照附图1对实施例进一步说明。 

一种利用冬季天然冷源直接为矿井降温的系统，它包括在地面设置的制冷系统和制冷机组20，在井下设置的换热输冷系统；换热输冷系统包括在井下设置的高低压换热器5、井下工作面设置的空冷器6和风机7，高低压换热器5的低压侧通过井下循环水泵10、井下循环进水管17、井下循环回水管18实现与空冷器6的冷水循环，再通过风机7将空冷器6冷量输送至各需降温的工作地点；其中所述的地面设置的制冷系统由冷却塔2、喷淋装置3和集水池4组成；喷淋装置3置于集水池4之上，使喷淋装置的淋水收集在集水池4中；冷却塔2通过冷却塔进水阀门12、高压循环泵9、高压进水管15、高压回水管16、冷却塔回水阀门11与井下高低压换热器接5通实现循环；高压进水管15再通过高压进水支管13、喷淋进水阀门19与喷淋装置3接通，高压回水管16再通过高压回水支管8、集水池出水阀门14与集水池4接通。 

从图中可以看出：冷却塔2、喷淋装置3和制冷机组20均通过阀门并联在高压进回水管的管路上。 

上述的集水池4蓄水深度≥1.5m，冷却水回水支管14的回水口应设在水池底部0.3米高度。 

上述的井下高低压换热器5为矿用高低压换热器、换冷器、三腔式换热器或自动压力转换装置，选取一种。 

上述的喷淋装置3由管路、电控阀门、分配器和喷头组成。在集水池4中布置有喷淋水泵1，喷淋水泵1的出水口与喷淋装置3管路接通，集水池4的水在喷淋水泵1作用下实现二次喷淋。 

Claims (3)

1.一种利用冬季自然冷源直接为矿井降温的系统，其特征在于，它包括设置在地面的自然制冷系统以及设置在井下的换热输冷系统；其中： 

所述的换热输冷系统包括高低压换热器、空冷器和风机，高低压换热器的低压侧通过井下循环水泵、井下循环水管实现与空冷器的冷水循环，再通过风机将空冷器冷量输送至各需降温的工作地点； 

所述的自然制冷系统由冷却塔、喷淋装置和集水池组成；喷淋装置是在分配器上设有多个喷头，分配器通过电控阀门连接在水管路上；喷淋装置布置于集水池之上，使喷淋装置的淋水收集在集水池中；冷却塔通过高压循环泵、高压进水管、高压回水管与井下高低压换热器接通实现循环；高压进水管再通过高压进水支管与喷淋装置接通，高压回水管再通过高压回水支管与集水池接通； 

所述的冷却塔和喷淋装置均通过阀门并联在高压进回水管的管路上； 

上述的集水池蓄水深度≥1.5m，高压回水管的回水口应设在水池底部0.3米高度。 

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在集水池中布置有喷淋水泵，喷淋水泵出水口连连接在喷淋装置管路上，进行二次降温。 

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，在地面另设有制冷机组，制冷机组通过阀门并联在高压进回水管的管路上。