CN215672317U - 矿井井下热水回收联合制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种矿井井下热水回收联合制冷系统，包括井下水处理单元、与井下水处理单元相连的制冷单元和与制冷单元相连的输冷降温单元。井下水处理单元用于将井下热水输送至所述制冷单元，并为制冷单元的制冷工质降温；制冷单元用于将产生的制冷介质输送至输冷降温单元，以为矿井各个工作面降温。制冷单元包括至少两组制冷机组，一组制冷机组与井下水处理单元连接，另一组制冷机组与冷却塔连接，分别用于将井下热水和井上空气作为冷源进行制冷。如此设置，通过多种制冷机组，将井下热水和井上空气同时作为冷源进行制冷，制冷效率高，季节性节能潜力高；还能实现井下热水的二次回收利用，显著节约能耗。

Description

矿井井下热水回收联合制冷系统

技术领域

本实用新型涉及矿井制冷技术领域，尤其涉及一种矿井井下热水回收联合制冷系统。

背景技术

随着矿井开采深度的增加，岩石温度升高，通风排水难度增加，高温问题成为深井开采的一个重大难点。通风降温是井下降温的最普遍也最经济的方式，在井下温度不太高的时候，增大通风量可以显著降低井下温度，然而研究表明，随着围岩温度的不断提高，增大通风量的降温效果将会大大下降甚至不起效果。一般来说，当围岩温度达到35℃时，必须考虑采取人工制冷降温的方式。

国内外人工降温措施主要可分为中央空调冷却技术、冰冷却技术和水源热泵冷却技术。其中，水源热泵冷却技术由于其可以通过地下深井冷却和地热利用实现能源回收利用，受到瞩目。但现有制冷系统还存在着高压载冷剂处理困难、制冷能耗高、效率低等问题。

因此，有必要设计一种矿井井下热水回收联合制冷系统，以解决上述问题。

实用新型内容

为了克服上述现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种矿井井下热水回收联合制冷系统。通过多种制冷机组，将井下热水和井上空气同时作为冷源进行制冷，制冷效率高，季节性节能潜力高。

为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种矿井井下热水回收联合制冷系统，包括：井下水处理单元、与井下水处理单元相连的制冷单元和与制冷单元相连的输冷降温单元；所述井下水处理单元用于将井下热水输送至所述制冷单元，并为制冷单元的制冷工质降温；所述制冷单元用于将产生的制冷介质输送至输冷降温单元，以为矿井各个工作面降温。

作为本实用新型的进一步改进，所述制冷单元与所述输冷降温单元之间设有高低压换热器。

作为本实用新型的进一步改进，所述高低压换热器包括热端和冷端，所述热端包括热端输入口和热端输出口，所述冷端包括冷端输入口和冷端输出口；所述热端输入口及所述冷端输出口分别与所述输冷降温单元连接，所述热端输出口及所述冷端输入口分别与所述制冷单元连接。

作为本实用新型的进一步改进，所述制冷单元设置于井上位置。

作为本实用新型的进一步改进，所述制冷单元包括至少两组制冷机组，一组制冷机组与所述井下水处理单元连接，另一组制冷机组与冷却塔连接，分别用于将井下热水和井上空气作为冷源进行制冷。

作为本实用新型的进一步改进，所述矿井井下热水回收联合制冷系统还包括与所述制冷单元相连的回收利用单元，用于将与制冷机交换产生的热水二次利用。

作为本实用新型的进一步改进，所述回收利用单元包括换热器和与其连接的冷水池，所述换热器的输出端连接用水设备。

作为本实用新型的进一步改进，所述输冷降温单元包括空冷器，所述空冷器的个数为3～10个。

作为本实用新型的进一步改进，所述井下水处理单元包括井下水仓、沉淀池、泥沙分离装置和潜水泵，所述井下水仓用于存储井下热水，并通过沉淀池和泥沙分离装置净化分离后，由潜水泵输送至所述制冷单元。

作为本实用新型的进一步改进，所述潜水泵和所述制冷单元之间还设有蓄水池，用于存储净化分离后的井下热水。

本实用新型的有益效果是：

1.本实用新型提供的矿井井下热水回收联合制冷系统，通过井下水处理单元将井下热水输送至井上进行热水利用和热能回收，能够提高制冷效率，显著减小能耗，尤其适用于具有大量井下热水的矿井；还能将井下热水在井下净化分离后再输送至井上，减小沉淀等杂质对输送造成的阻力，降低输送能耗。

2.本实用新型提供的矿井井下热水回收联合制冷系统，制冷机组还包括以井上空气作为冷源的制冷机组，可随着制冷量的需求灵活调节冷源配比，绿色高效，具有很大的季节性节能潜力；且对制冷设备要求低，冷凝热排放方便。

附图说明

图1为本实用新型提供的矿井井下热水回收联合制冷系统的结构示意图。

图2为图1中高低压换热器的结构示意图。

附图标记

10-井下水处理单元；11-井下水仓；12-沉淀池；13-泥沙分离装置；14-潜水泵；15-蓄水池；20-制冷单元；21-第一制冷机组；22-第二制冷机组；23-冷却塔；30-输冷降温单元；31-循环泵；32-空冷器；40-高低压换热器；41-热端输出口；42-冷端输入口；43-热端输入口；44-冷端输出口；45-循环泵二；50-回收利用单元；51-换热器。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。

在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在具体实施例中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。

另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

请参阅图1所示，本实用新型提供的一种矿井井下热水回收联合制冷系统，包括：井下水处理单元10、与井下水处理单元10相连的制冷单元20和与制冷单元20相连的输冷降温单元30。所述井下水处理单元10用于将井下热水输送至所述制冷单元20，并为制冷单元20的制冷工质降温；所述制冷单元20用于将产生的制冷介质输送至输冷降温单元30，以为矿井各个工作面降温。如此设置，能够通过井下设置的排水管道将井下热水输送至井上，并通过与制冷单元20的热交换，实现对井下热水及其热量的回收利用。

其中，所述井下水处理单元10包括依次连接的井下水仓11、沉淀池12、泥沙分离装置13和潜水泵14，所述井下水仓11用于存储井下热水，并通过沉淀池12和泥沙分离装置13净化分离后，由潜水泵14输送至所述制冷单元20。如此设置，能够对井下热水进行存储利用，还能将其在井下净化分离后再输送至井上，减小沉淀等杂质对输送造成的阻力，降低输送能耗。

所述潜水泵14和所述制冷单元20之间还设有蓄水池15，用于存储净化分离后的井下热水，从而对其进行分批热交换利用。

所述制冷单元20优选设置于井上位置。所述制冷单元20包括至少两组制冷机组21、22，第一制冷机组21与所述井下水处理单元10连接，用于将井下热水作为冷源进行制冷，第二制冷机组22与冷却塔23连接，用于将井上空气作为冷源进行制冷。如此设置，制冷效率高，可以根据热负荷需求智能调节冷量配比；对制冷设备要求低；冷凝热排放方便。

特别地，所述矿井井下热水回收联合制冷系统还包括与所述制冷单元20相连的回收利用单元50，用于将与第一制冷机组21交换产生的热水二次利用。

所述回收利用单元包括换热器51和与其连接的冷水池，所述换热器51的输出端连接用水设备，例如用于生活用水或生产用水。所述换热器51还连接有低温净水输入端，用于补充冷水输入进行热交换。

所述输冷降温单元30包括循环泵31和空冷器32，所述空冷器32的个数为3～10个。所述空冷器32用于将制冷介质传递至矿井的各个工作面进行降温。所述制冷介质为冷却水或冷冻水。

特别地，所述制冷单元20与所述输冷降温单元30之间设有高低压换热器40。

所述高低压换热器40包括热端和冷端，所述热端包括热端输入口43和热端输出口41，所述冷端包括冷端输入口42和冷端输出口44；所述热端输入口43及所述冷端输出口44分别与所述输冷降温单元30连接，所述热端输出口41及所述冷端输入口42分别与所述制冷单元20连接。热端输出口41与制冷单元20之间设有循环泵二45，冷端输出口44与输冷降温单元30设有循环泵31。低温一次冷冻水由地上制冷机组送至井下高低压换热器40的冷端输入口42，与二次冷冻水换热之后通过一次冷冻水循环泵二45送回井上制冷机组，为了减少一次冷冻水的温度跃迁，一次冷冻水采用有压循环的输送方式。二次冷冻水即空冷器32直接使用的低压冷冻水，通过二次冷冻水循环泵31实现空冷器32与高低压换热器40间的循环。

所述矿井井下热水回收联合制冷系统的工作原理为：井下热水通过原有管路排至地面，经过简单处理之后作为冷却介质给制冷机组的制冷工质降温，产生的高温热水可以通过换热设备加热生活用水；且主要制冷设备安装在地面，对设备要求低，冷凝热排放方便，适用于井下水量高且制冷量需求不大的矿井。制冷机组布置在井上，产生的一次冷冻水通过高压管道输送至井下用于制冷，在井下设置高低压换热器40将高压一次冷冻水的冷量传给低压二次冷冻水，二次冷冻水是空冷器的直接供水。由于高低压换热器40的存在产生了冷量的二次传递，一次冷冻水的送水温度很低，0℃以上可以使用水为载冷剂，若需要更低的温度可以采用盐水或乙二醇溶液作为载冷剂。

表1设备参数

按上述设备参数进行制冷系统的布置，利用井下热水余热对某矿山工作面进行制冷，热水流过水源热泵温度升高，通过换热器将热量传到生活用水中。以金矿井下热水流量(1000m³/d)和20℃温差计算，可回收利用约17169kw的能量。

综上所述，本实用新型提供的矿井井下热水回收联合制冷系统，通过井下水处理单元将井下热水输送至井上进行热水利用和热能回收，能够提高制冷效率，显著减小能耗，尤其适用于具有大量井下热水的矿井；制冷机组还包括以井上空气作为冷源的制冷机组，可随着制冷量的需求灵活调节冷源配比，绿色高效，具有很大的季节性节能潜力。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，包括：井下水处理单元、与井下水处理单元相连的制冷单元和与制冷单元相连的输冷降温单元；所述井下水处理单元用于将井下热水输送至所述制冷单元，并为制冷单元的制冷工质降温；所述制冷单元用于将产生的制冷介质输送至输冷降温单元，以为矿井各个工作面降温。

2.根据权利要求1所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述制冷单元与所述输冷降温单元之间设有高低压换热器。

3.根据权利要求2所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述高低压换热器包括热端和冷端，所述热端包括热端输入口和热端输出口，所述冷端包括冷端输入口和冷端输出口；所述热端输入口及所述冷端输出口分别与所述输冷降温单元连接，所述热端输出口及所述冷端输入口分别与所述制冷单元连接。

4.根据权利要求1所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述制冷单元设置于井上位置。

5.根据权利要求4所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述制冷单元包括至少两组制冷机组，一组制冷机组与所述井下水处理单元连接，另一组制冷机组与冷却塔连接，分别用于将井下热水和井上空气作为冷源进行制冷。

6.根据权利要求1所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述矿井井下热水回收联合制冷系统还包括与所述制冷单元相连的回收利用单元，用于将与制冷机交换产生的热水二次利用。

7.根据权利要求6所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述回收利用单元包括换热器和与其连接的冷水池，所述换热器的输出端连接用水设备。

8.根据权利要求1所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述输冷降温单元包括空冷器，所述空冷器的个数为3～10个。

9.根据权利要求1所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述井下水处理单元包括井下水仓、沉淀池、泥沙分离装置和潜水泵，所述井下水仓用于存储井下热水，并通过沉淀池和泥沙分离装置净化分离后，由潜水泵输送至所述制冷单元。

10.根据权利要求9所述的矿井井下热水回收联合制冷系统，其特征在于，所述潜水泵和所述制冷单元之间还设有蓄水池，用于存储净化分离后的井下热水。

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