CN213396689U - 一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了矿井降温及井口防冻技术领域的一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，包括冷却塔、冷却泵、热管冷凝换热装置、热管蒸发端、井下制冷硐室、井下制冷机、第一空气冷却器和第二空气冷却器，冷却塔、冷却泵和热管冷凝换热装置设置于地面上，热管蒸发端、井下制冷机、第一空气冷却器和第二空气冷却器设置于井下，本实用新型结构设计合理，将分体式热管换热技术与井下集中式降温技术有机结合，利用分体式热管实现煤矿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量输送费用，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，具体为一种基于分体式热管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井下集中式降温系统，将分体式热管技术与井下集中式降温技术结合，无需向井下输送冷却水，无需高低压换热器，可降低初投资及运营费用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，以解决上述提到的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，包括冷却塔、冷却泵、热管冷凝换热装置、热管蒸发端、井下制冷硐室、井下制冷机、第一空气冷却器和第二空气冷却器，所述冷却塔、冷却泵和热管冷凝换热装置设置于地面上，所述热管蒸发端、井下制冷机、第一空气冷却器和第二空气冷却器设置于井下，且所述热管蒸发端安装在所述井下制冷硐室内，所述冷却塔的下部水盘通过所述冷却泵经过冷却水管路与热管冷凝换热装置内腔设置的热管冷凝端输入端相连接，所述热管冷凝端的输出端与所述冷却塔内部的喷淋排相连接，所述热管冷凝换热装置与所述井下制冷硐室之间设置有热管专用井筒，所述热管冷凝换热装置和热管蒸发端之间连通有热管液体连通管和热管气体连通管，所述热管液体连通管和热管气体连通管贯穿所述热管专用井筒，所述热管蒸发端设置于冷却水箱内，所述冷却水箱通过井下冷却水管路与井下制冷机相连接，所述井下冷却水管路上安装有井下冷却水循环泵，所述第一空气冷却器和第二空气冷却器均分别通过井下降温供液管和井下降温回气管与井下制冷机相连接。

优选的，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、喷淋排和冷却塔补水电磁阀，所述喷淋排的输入端与所述冷却水管路相连通，所述冷却塔的左右两侧壁均开设有进风口，所述冷却塔的顶部设置有出风口，所述冷却塔补水电磁阀与所述水盘相连接。

优选的，所述冷却水箱上设有冷却水箱补水电磁阀，所述第一空气冷却器和第二空气冷却器的内腔均设置有第一防爆风机和第二防爆风机。

优选的，所述热管冷凝换热装置的内腔一侧安装有第二冷却风机。

优选的，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。

优选的，所述热管冷凝端中间设置有水流通道，所述冷却泵与所述热管冷凝端中的水流通道相连通。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

1、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，将热管换热技术与井下集中冷水式井下降温技术有机结合，利用热管直接将井下冷却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，用于井下制冷机的冷却散热，井下制冷剂制取的低温制冷剂通过空气冷却器用于井下采掘工作面或设备硐室的降温。

2、本实用新型在地面设有冷却塔、热管冷凝换热装置等，与传统的井下集中冷水系统方式相比省去了井下冷却水泵，在井上井下热量传递过程中，冬季仅有少量的风机作为运转部件，其它季节才开启冷却塔，节能优势明显。

3、本实用新型仅有少量的风机、水泵或井下制冷机组作为运转部件，大幅度降低井下降温运行费用，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-冷却塔补水电磁阀；6-出风口；7-喷淋排；8-冷却泵；9-第二冷却风机；10-冷却水管路；11-热管冷凝端；12-热管冷凝换热装置；13-热管液体连通管；14-热管气体连通管；15-热管专用井筒；16-冷却水箱补水电磁阀；17-冷却水箱；18-热管蒸发端；19-井下制冷硐室；20-井下冷却水管路；21-井下冷却水循环泵；22-井下制冷机，23-井下降温供液管；24-井下降温回气管；25-第一空气冷却器；26-第一防爆风机；27-第二空气冷却器；28-第二防爆风机。

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，本实用新型提供一种技术方案：一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，包括冷却塔1、冷却泵8、热管冷凝换热装置12、热管蒸发端18、井下制冷硐室19、井下制冷机22、第一空气冷却器25和第二空气冷却器27，冷却塔1、冷却泵8和热管冷凝换热装置12设置于地面上，热管蒸发端18、井下制冷机22、第一空气冷却器25和第二空气冷却器27设置于井下，且热管蒸发端18安装在井下制冷硐室19内，冷却塔1的下部水盘通过冷却泵8经过冷却水管路10与热管冷凝换热装置12内腔设置的热管冷凝端11输入端相连接，热管冷凝端11的输出端与冷却塔1内部的喷淋排7相连接，给热管冷凝端11降温后，再次回到冷却塔1内部的喷淋排7进行再冷却。热管冷凝换热装置12与井下制冷硐室19之间设置有热管专用井筒15，热管冷凝换热装置12和热管蒸发端18之间连通有热管液体连通管13和热管气体连通管14，热管液体连通管13和热管气体连通管14贯穿热管专用井筒15，热管蒸发端18设置于冷却水箱17内，冷却水箱17通过井下冷却水管路20与井下制冷机22相连接，井下冷却水管路20上安装有井下冷却水循环泵21，用于将井下制冷机22的冷却水输送到冷却水箱17，利用热管蒸发端18进行散热。第一空气冷却器25和第二空气冷却器27均分别通过井下降温供液管23和井下降温回气管24与井下制冷机22相连接，利用制冷剂的蒸发，直接降低送风温度，实现井下降温的目的。

其中，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、喷淋排7和冷却塔补水电磁阀5，喷淋排7的输入端与冷却水管路10相连通，冷却塔1的左右两侧壁均开设有进风口4，冷却塔1的顶部设置有出风口6，冷却塔补水电磁阀5与水盘相连接。

其中，冷却水箱17上设有冷却水箱补水电磁阀16，热管蒸发换热装置包括热管蒸发端18、冷却水箱17和冷却水箱补水电磁阀16，利用热管将冷却水箱17内的热量传递到地面的热管冷凝端，从而实现无需冷却循环泵即可实现系统冷却的目的。第一空气冷却器25和第二空气冷却器27的内腔均设置有第一防爆风机26和第二防爆风机28。

其中，热管蒸发端18、热管冷凝端11、热管液体连通管13和热管气体连通管14共同组成一组热管换热器，其中热管蒸发端18作为热管蒸发换热装置的一部分设置于井下制冷硐室19内，所述热管冷凝端11作为热管冷凝换热装置12的一部分设置于井上地面。

其中，热管冷凝端11中间设置有水流通道，冷却泵8与热管冷凝端11中的水流通道相连通，冷却泵8与热管冷凝端11中的水流通道相连通，可以直接利用冷却塔1给热管冷却端11降温，热管冷凝换热装置12的内腔一侧安装有第二冷却风机9，还可以利用空气给热管冷凝端11降温。

具体工作原理如下：

在井下降温工况下，设置在井下制冷硐室19内的井下制冷机22开启，制取的低温制冷剂通过井下降温供液管23进入第一空气冷却器25或者第二空气冷却器27中，利用第一防爆电机26和第二防爆电机28吹出冷风，用于采掘工作面的降温。同时，井下制冷机22冷凝器产生的热量，通过井下冷却水循环泵21进入冷却水箱17，在冷却水箱17中设置热管蒸发端，用于井下冷却热量向地面散热。

地面还设有冷却塔1，包括有第一冷却风机2、挡水板3、进风口4、出风口6、喷淋排7、冷却水管路10、冷却泵8，水冷泵8与冷却塔1下部水盘连通，将将经过冷却后的水通过冷却泵8泵入热管冷凝端11的水流通道，再将经过热管加热后的水泵入冷却塔1经过喷淋排7喷淋冷却；还可以利用第二冷却风机9给热管冷凝端11进行降温，两种降温方式取决于井下降温系统的负荷情况，以保证使用效果为目的，组合使用更节能。

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所述的具体实施方式。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现应用，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 (6)

1.一种基于分体式热管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)、热管冷凝换热装置(12)、热管蒸发端(18)、井下制冷硐室(19)、井下制冷机(22)、第一空气冷却器(25)和第二空气冷却器(27)，所述冷却塔(1)、冷却泵(8)和热管冷凝换热装置(12)设置于地面上，所述热管蒸发端(18)、井下制冷机(22)、第一空气冷却器(25)和第二空气冷却器(27)设置于井下，且所述热管蒸发端(18)安装在所述井下制冷硐室(19)内，所述冷却塔(1)的下部水盘通过所述冷却泵(8)经过冷却水管路(10)与热管冷凝换热装置(12)内腔设置的热管冷凝端(11)输入端相连接，所述热管冷凝端(11)的输出端与所述冷却塔(1)内部的喷淋排(7)相连接，所述热管冷凝换热装置(12)与所述井下制冷硐室(19)之间设置有热管专用井筒(15)，所述热管冷凝换热装置(12)和热管蒸发端(18)之间连通有热管液体连通管(13)和热管气体连通管(14)，所述热管液体连通管(13)和热管气体连通管(14)贯穿所述热管专用井筒(15)，所述热管蒸发端(18)设置于冷却水箱(17)内，所述冷却水箱(17)通过井下冷却水管路(20)与井下制冷机(22)相连接，所述井下冷却水管路(20)上安装有井下冷却水循环泵(21)，所述第一空气冷却器(25)和第二空气冷却器(27)均分别通过井下降温供液管(23)和井下降温回气管(24)与井下制冷机(22)相连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，其特征在于：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)、喷淋排(7)和冷却塔补水电磁阀(5)，所述喷淋排(7)的输入端与所述冷却水管路(10)相连通，所述冷却塔(1)的左右两侧壁均开设有进风口(4)，所述冷却塔(1)的顶部设置有出风口(6)，所述冷却塔补水电磁阀(5)与所述水盘相连接。

3.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述冷却水箱(17)上设有冷却水箱补水电磁阀(16)，所述第一空气冷却器(25)和第二空气冷却器(27)的内腔均设置有第一防爆风机(26)和第二防爆风机(28)。

4.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述热管冷凝换热装置(12)的内腔一侧安装有第二冷却风机(9)。

5.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述热管蒸发端(18)、热管冷凝端(11)、热管液体连通管(13)和热管气体连通管(14)共同组成一组热管换热器。

6.根据权利要求1所述的一种基于分体式热管地面集中式井下降温系统，其特征在于：所述热管冷凝端(11)中间设置有水流通道，所述冷却泵(8)与所述热管冷凝端(11)中的水流通道相连通。

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