CN213067181U - 一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，包括热管冷凝换热装置、冷却塔、热管蒸发换热装置、水冷冷水机组、冷却泵、冷冻泵，空气冷却器、井筒、热管液体和气体连通管、载冷剂循环泵、旁通电动阀等部分，本实用新型结构设计合理，将分体式热管换热技术与地面集中式降温技术有机结合，利用分体式热管实际井上井下的热量热交换，无需井下高压换热器及一级循环泵等，大幅度降低井上和井下冷却输送，特别是冬季工况下，无需开启水冷冷水机组即可以实现井下降温。运行可靠，节能显著，可实现煤矿减煤减排，降低系统初投资，节能环保，具有很好的实用性。

Description

一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统

技术领域

本实用新型涉及矿井降温及井口防冻技术领域，尤其涉及一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统。

背景技术

生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，采掘工作面的空气温度超过30℃、机电设备硐室的空气温度超过34℃时，必须停止作业。煤矿人工降温方式多样化，常见的有井下局部移动式、井下集中冷水式、地面集中冷水式、地面制冰井下融水式等等。

一、井下局部移动式:制冷装置放在工作面附近，取井下回风冷却，直接向工作面送风，缺点是：1)制冷量小；2)冷凝热无法排出

二、井下集中冷水式：制冷装置放在井下硐室，采用井下涌水或在地面设冷却塔冷却散热，存在问题：1)设备安装、运输有特殊要求；2)冷凝器水侧高承压；3)井下开采硐室放置设备。

三、地面集中冷水式：制冷装置放在地面，向井下输送冷冻水，缺点是1)需要高低压换热器(二次换热效率低)；2)供冷管道长、冷损大；3)系统复杂、调试工作量大。

四、地面制冰井下融水式：制冷装置放在地面，向井下融冰池输送片冰，缺点是：1)能耗最大；2)开式系统、温度低、冷损最大；3)长距离输冰、事故率高；4)设备多、体积大、机房投资高；5)辅机设备多，可靠性差。

上述几种井下降温技术存在设备初投资较高、系统运行费用较高、配置复杂、管理成本高等问题，需要设置专门的地面或井下制冷机房，特别是井下局部移动式，同时具有多种冷凝条件时，应做系统能效比方案的比选，不能将冷凝热散入进风流，存在一定的缺陷。

为此，我们提出了一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，将分体式热管技术与地面集中冷水式技术结合，无需向井下输送冷冻水，无需高低压换热器。

实用新型内容

本实用新型提供了一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，目的在于解决现有地面集中冷水式系统存在的缺陷，提供一种更节能更可靠的井下降温及井口防冻方案。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本实用新型是通过以下技术方案实现：

一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，包括冷却塔、冷却泵、第一水冷冷水机组、第二水冷冷水机组、冷冻泵、热管冷凝换热装置、热管蒸发换热装置和井下制冷硐室，所述冷却塔、冷却泵、第一水冷冷水机组、第二水冷冷水机组、冷冻泵和热管冷凝换热装置为地面上的装置，所述热管蒸发换热装置和井下制冷硐室为地面下装置，且热管蒸发换热装置安装在井下制冷硐室内，所述冷却塔的下部水盘通过冷却泵分别与第一水冷冷水机组和第二水冷冷水机组中的冷凝器输入端相连通，所述第一水冷冷水机组和第二水冷冷水机组的循环端与冷却塔的喷淋输入端之间设置有冷却水管路，所述热管冷凝换热装置的内腔设置有热管冷凝端和第二冷却风机，所述第一水冷冷水机组和第二水冷冷水机组的输出端通过冷冻泵与热管冷凝端相连通，所述热管冷凝端的输出端连通有冷冻水管路，且冷冻水管路分别与第一水冷冷水机组和第二水冷冷水机组相连通，所述井下制冷硐室与热管冷凝换热装置之间设置有井筒，所述热管冷凝换热装置与热管蒸发换热装置之间连通有热管液体连通管和热管气体连通管，且热管液体连通管和热管气体连通管贯穿井筒伸入到井下制冷硐室，在冬季时利用空气直接冷却，其它季节，利用水冷冷水机组进行冷却。

优选地，上述基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，所述冷却塔的内腔自上而下依次设置有第一冷却风机、挡水板和喷淋排，且喷淋排的输入端与冷却水管路相连通，所述冷却塔的左右两侧壁开设有进风口，所述冷却塔的顶部设置有出风口。

优选地，上述基于分体式热管的地面集中式井下降温系统中，所述热管蒸发换热装置包括热管蒸发端、旁通电动阀、载冷剂循环泵、第一空气冷却器、第二空气冷却器、防爆风机、换热器和载冷剂管路，所述第一空气冷却器和第二空气冷却器的内腔均设置有防爆风机和换热器，所述载冷剂循环泵与热管蒸发端中的水流通道相连通，所述载冷剂循环泵通过载冷剂管路分别与第一空气冷却器和第二空气冷却器中的换热器相连通，所述载冷剂管路与热管蒸发端的进出水管路上安装有旁通电动阀。

优选地，上述基于分体式热管的地面集中式井下降温系统中，所述热管蒸发端、热管冷凝端、热管液体连通管和热管气体连通管共同组成一组热管换热器，其中热管蒸发端作为热管蒸发换热装置的一部分设置于井下制冷硐室内，所述热管冷凝端作为热管冷凝换热装置的一部分设置于井上地面。

优选地，上述基于分体式热管的地面集中式井下降温系统中，所述热管冷凝端和热管蒸发端的中间增加了水流道，且冷冻泵与热管冷凝端中的水流道相连通，且热管冷凝端的水流道通过冷冻水管路分别与第一水冷冷水机组和第二水冷冷水机组中的蒸发器相连通。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型结构设计合理，可以通过热管换热的原理直接利用分体式热管，将热管换热技术与地面集中冷水式井下降温技术有机结合，利用热管直接将井下热量传递到地面的热管冷凝换热装置，在井下设置热管蒸发换热装置换成低温的载冷剂用于井下采掘工作面或设备硐室的降温。在地面设有冷却塔、第一水冷冷水机组、第一水冷冷水机组等。井下降温工况时利用原有的供冷管路，系统简单可靠。特别是与传统的地面集中冷水系统方式相比省去了高压换热器，省去了井下和一级水泵，在井下热量传递过程中，冬季仅有少量的风机作为运转部件，其它季节才开启水冷冷水机组，节能优势明显。本实用新型结构设计合理，将热管换热技术与地面集中井下降温技术有机结合，本实用新型仅有少量的风机、水泵或冷水机组作为运转部件，大幅度降低井下降温运行费用，特别是冬季工况下，实现了热量的自然搬运，其它季节利用水冷冷水机组进行降温，运行可靠，节能显著，可实现煤矿减煤减排，降低设备初投资，节能环保，具有很好的实用性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的整体结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1-冷却塔；2-第一冷却风机；3-挡水板；4-进风口；5-出风口；6-喷淋排；7-冷却水管路；8-冷却泵；9-第一水冷冷水机组；10-第二水冷冷水机组；11-冷冻水管路；12-冷冻泵；13-第二冷却风机；14-热管冷凝端；15-热管冷凝换热装置；16-热管液体连通管；17-热管气体连通管；18-井筒；19-热管蒸发换热装置；20-热管蒸发端；21-井下制冷硐室；22-旁通电动阀；23-载冷剂循环泵；24-第一空气冷却器；25-第二空气冷却器；26-防爆风机；27-换热器；28-载冷剂管路。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1所示，本实施例为一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，包括冷却塔1、冷却泵8、第一水冷冷水机组9、第二水冷冷水机组10、冷冻泵12、热管冷凝换热装置15、热管蒸发换热装置19和井下制冷硐室21，所述冷却塔1、冷却泵8、第一水冷冷水机组9、第二水冷冷水机组10、冷冻泵12和热管冷凝换热装置15为地面上的装置，所述热管蒸发换热装置19和井下制冷硐室21为地面下装置，且热管蒸发换热装置19安装在井下制冷硐室21的内腔，所述冷却塔1的下部水盘通过冷却泵8分别与第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10中的冷凝器输入端相连通，所述第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10的循环端与冷却塔1的喷淋输入端之间设置有冷却水管路7，所述热管冷凝换热装置15的内腔设置有热管冷凝端14和第二冷却风机13，所述第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10的输出端通过冷冻泵12与热管冷凝端14相连通，所述热管冷凝端14的输出端连通有冷冻水管路11，且冷冻水管路11分别与第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10相连通，所述井下制冷硐室21与热管冷凝换热装置15之间设置有井筒18，所述热管冷凝换热装置15与热管蒸发换热装置19之间连通有热管液体连通管16和热管气体连通管17，且热管液体连通管16和热管气体连通管17贯穿井筒18伸入到井下制冷硐室21。

所述冷却塔1的内腔自上而下依次设置有第一冷却风机2、挡水板3和喷淋排6，且喷淋排6的输入端与冷却水管路7相连通，所述冷却塔1的左右两侧壁开设有进风口4，所述冷却塔1的顶部设置有出风口5。

所述热管蒸发换热装置19包括热管蒸发端20、旁通电动阀22、载冷剂循环泵23、第一空气冷却器24、第二空气冷却器25、防爆风机26、换热器27和载冷剂管路28，所述第一空气冷却器24和第二空气冷却器25的内腔均设置有防爆风机26和换热器27，所述载冷剂循环泵23与热管蒸发端20中的水流通道相连通，所述载冷剂循环泵23通过载冷剂管路28分别与第一空气冷却器24和第二空气冷却器25中的换热器27相连通，所述载冷剂管路28与热管蒸发端20的进出水管路上安装有旁通电动阀22。

所述热管蒸发端20、热管冷凝端14、热管液体连通管16和热管气体连通管17共同组成一组热管换热器，其中热管蒸发端20作为热管蒸发换热装置19的一部分设置于井下制冷硐室21内，所述热管冷凝端14作为热管冷凝换热装置15的一部分设置于井上地面。

所述热管冷凝端14和热管蒸发端20的中间增加了水流道，且冷冻泵12与热管冷凝端14中的水流道相连通，且热管冷凝端14的水流道通过冷冻水管路11分别与第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10中的蒸发器相连通。

本实用新型的一种具体实施，在使用时，井下降温工况：设置在井下制冷硐室21内的热管蒸发换热装置19，热管蒸发换热装置19内包括有热管的蒸发端20等，所述分体式热管为多流体热管换热器，热管蒸发端20中间增加了水流道，所述的载冷剂循环泵23与热管蒸发端20中的水流通道相连通后，经过载冷剂管路28进入空气冷却器的换热器27中，利用防爆风机26吹出冷风，用于采掘工作面的降温。在载冷剂管路28上热管蒸发端20的进出水管路上还安装有旁通电动阀22，用于井下降温负荷变化时，进行水路旁通，以实现系统节能。

地面还设有冷却塔1，包括有冷却风机2、挡水板3、进风口4、出风口5、喷淋排6、冷却水管路7、冷却水泵8等，冷却水泵8与冷却塔1下部水盘连通，将经过冷却后的水通过冷却水泵8泵入第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10的冷凝器，再将经过冷凝器加热后的水泵入冷却塔1经过喷淋排6喷淋冷却，冷冻泵12与热管冷凝端14中的水流通道相连通后，经过冷冻水管路11进入水冷冷水机组的蒸发器，利用第一水冷冷水机组9和第二水冷冷水机组10制冷降温。

本实用新型结构设计合理，可以通过热管换热的原理直接利用分体式热管，将热管换热技术与地面集中冷水式井下降温技术有机结合，利用热管直接将井下热量传递到地面的热管冷凝换热装置，在井下设置热管蒸发换热装置换成低温的载冷剂用于井下采掘工作面或设备硐室的降温。在地面设有冷却塔、第一水冷冷水机组、第一水冷冷水机组等。井下降温工况时利用原有的供冷管路，系统简单可靠。特别是与传统的地面集中冷水系统方式相比省去了高压换热器，省去了井下和一级水泵，在井下热量传递过程中，冬季仅有少量的风机作为运转部件，其它季节才开启水冷冷水机组，节能优势明显。本实用新型结构设计合理，将热管换热技术与地面集中井下降温技术有机结合，本实用新型仅有少量的风机、水泵或冷水机组作为运转部件，大幅度降低井下降温运行费用，特别是冬季工况下，实现了热量的自然搬运，其它季节利用水冷冷水机组进行降温，运行可靠，节能显著，可实现煤矿减煤减排，降低设备初投资，节能环保，具有很好的实用性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (5)

1.一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，其特征在于：包括冷却塔(1)、冷却泵(8)、第一水冷冷水机组(9)、第二水冷冷水机组(10)、冷冻泵(12)、热管冷凝换热装置(15)、热管蒸发换热装置(19)和井下制冷硐室(21)，所述冷却塔(1)、冷却泵(8)、第一水冷冷水机组(9)、第二水冷冷水机组(10)、冷冻泵(12)和热管冷凝换热装置(15)为地面上的装置，所述热管蒸发换热装置(19)和井下制冷硐室(21)为地面下装置，且所述热管蒸发换热装置(19)安装在井下制冷硐室(21)的里面，所述冷却塔(1)的下部水盘通过冷却泵(8)分别与第一水冷冷水机组(9)和第二水冷冷水机组(10)中的冷凝器输入端相连通，所述第一水冷冷水机组(9)和第二水冷冷水机组(10)的循环出水端与冷却塔(1)的喷淋输入端之间设置有冷却水管路(7)，所述热管冷凝换热装置(15)的内腔设置有热管冷凝端(14)和第二冷却风机(13)，所述第一水冷冷水机组(9)和第二水冷冷水机组(10)的输出端通过冷冻泵(12)与热管冷凝端(14)相连通，所述热管冷凝端(14)的输出端连通有冷冻水管路(11)，且冷冻水管路(11)分别与第一水冷冷水机组(9)和第二水冷冷水机组(10)相连通，所述井下制冷硐室(21)与热管冷凝换热装置(15)之间设置有井筒(18)，所述热管冷凝换热装置(15)与热管蒸发换热装置(19)之间连通有热管液体连通管(16)和热管气体连通管(17)，且热管液体连通管(16)和热管气体连通管(17)贯穿井筒(18)伸入到井下制冷硐室(21)。

2.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述冷却塔(1)的内自上而下依次设置有第一冷却风机(2)、挡水板(3)和喷淋排(6)，且喷淋排(6)的输入端与冷却水管路(7)相连通，所述冷却塔(1)的左右两侧壁开设有进风口(4)，所述冷却塔(1)的顶部设置有出风口(5)。

3.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述热管蒸发换热装置(19)包括热管蒸发端(20)、旁通电动阀(22)、载冷剂循环泵(23)、第一空气冷却器(24)、第二空气冷却器(25)、防爆风机(26)、换热器(27)和载冷剂管路(28)，所述第一空气冷却器(24)和第二空气冷却器(25)的内腔均设置有防爆风机(26)和换热器(27)，所述载冷剂循环泵(23)与热管蒸发端(20)中的水流通道相连通，所述载冷剂循环泵(23)通过载冷剂管路(28)分别与第一空气冷却器(24)和第二空气冷却器(25)中的换热器(27)相连通，所述载冷剂管路(28)与热管蒸发端(20)的进出水管路上安装有旁通电动阀(22)。

4.根据权利要求3所述的一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述热管蒸发端(20)、热管冷凝端(14)、热管液体连通管(16)和热管气体连通管(17)共同组成一组热管换热器，其中热管蒸发端(20)作为热管蒸发换热装置(19)的一部分设置于井下制冷硐室(21)内，所述热管冷凝端(14)作为热管冷凝换热装置(15)的一部分设置于井上地面。

5.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管的地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述热管冷凝端(14)和热管蒸发端(20)的中间增加了水流道且冷冻泵(12)与热管冷凝端(14)中的水流道相连通，热管冷凝端(14)的水流道通过冷冻水管路(11)分别与第一水冷冷水机组(9)和第二水冷冷水机组(10)中的蒸发器相连通。

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