DE4126340C1 - Cold supply for underground work air conditioning - uses secondary flow division into two partial flows after passing through work-point refrigeration sets - Google Patents
Cold supply for underground work air conditioning - uses secondary flow division into two partial flows after passing through work-point refrigeration setsInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Versorgung von untertägigen Betrieben mit der für klimatechnische Maß nahmen vor allem in den Abbaubetrieben benötigten Kälte leistung, die Übertage erzeugt und über einen Primärstrom durch den Schacht hindurch nach Untertage gebracht und dort über den die Kühlaggregate der Betriebspunkte versorgenden Sekundärstrom erwärmt und wieder zur Kühlung nach Übertage zurückgebracht wird, wobei zur Übertragung von Primär- auf Sekundärstrom Kälteanlagen mit Verdampfer und Kondensator eingesetzt werden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Kälteerzeugungsanlage mit über- und untertägigen und über den Primärstrom miteinander verbundenen Kälteanlagenteilen, wobei in den Primärstrom Übertage Naßluftvorkühler und Kälte anlagen und zusätzlich Untertage und zugleich auch in den Sekundärstrom Kälteanlagen und ein Druckwechselaggregat eingebunden sind.The invention relates to a method for supply of underground companies with the for air conditioning measure took the cold needed especially in the mining operations power that generates above ground and via a primary stream brought through the shaft to underground and there via the supplying the cooling units of the operating points Secondary electricity warmed and again for cooling after surface is returned, being used to transfer from primary to Secondary flow refrigeration systems with evaporator and condenser be used. The invention also relates to a Refrigeration system with surface and underground and above the primary flow connected refrigeration system parts, with wet air precooler and cold in the primary flow above ground plants and also underground and at the same time also in the Secondary flow refrigeration systems and a pressure swing unit are involved.
Mit der Zunahme der mittleren Gewinnungsteufe und der verstärkten Betriebspunktförderung ist zwangsläufig eine Erhöhung der mittleren Gebirgstemperatur und auch der elek trischen installierten Leistung verbunden. Damit ist der Zwang zu klimatechnischen Maßnahmen verbunden. Die hierfür benötigte Kälteleistung wird in immer größerem Umfang durch Zentralkälteanlagen, und zwar vor allem durch sogenannte kombinierte Anlagen erzeugt. Derartige kombinierte Anlagen verfügen über übertägige Kälteaggregate und untertägige Kälteaggregate, die mit einem Primärkreislauf bzw. einer Primärkreisleitung verbunden sind. Übertage befindet sich ein Naßluftvorkühler und eine oder mehrere Kälteanlagen und Untertage ein Hochdruck-/Niederdruck-Wärmetauscher und ebenfalls Kälteanlagen. Diese untertägigen Anlageteilen mit Hochdruckkondensatoren übertragen ihre Kälteleistung auf einen Kälteträger, vor allem Wasser im Sekundärkreislauf, über den die Kühlaggregate in den zu kühlenden Betriebs punkten versorgt werden. Der Primär- und der Sekundärkreis lauf sind geschlossene Kreisläufe, die lediglich im Bereich der untertägigen Anlagenteile einen indirekten Kontakt mit einander haben.With the increase of the middle extraction level and the increased operating point funding is inevitably one Increase in the mean mountain temperature and also the elec installed power. So that's the Forced to take climate-related measures. The one for this The required cooling capacity is being increased to an increasing extent Central refrigeration systems, mainly through so-called combined systems generated. Such combined systems have above-ground refrigeration units and underground Refrigeration units with a primary circuit or Primary circuit line are connected. Is located above ground a wet air precooler and one or more refrigeration systems and underground a high pressure / low pressure heat exchanger and also refrigeration systems. These underground parts of the plant with high pressure condensers transfer their cooling capacity on a coolant, especially water in the secondary circuit, via which the cooling units in the operation to be cooled points are supplied. The primary and secondary circuit run are closed cycles that are only in the area the underground parts of the plant have indirect contact with have each other.
Bei dem bekannten Verfahren wird der Kälteträger des Primärkreises, vorzugsweise Wasser im übertägigen Anlageteil auf +3°C gekühlt und dann über die Schachtleitung nach Untertage gebracht und dem untertägigen Hochdruck-/Niederdruck-- Wärmetauscher auf der Hochdruckseite mit rd. 160 bar zuge führt. Der Hochdruck-/Niederdruck-Wärmetauscher ist auf der Niederdruckseite durch den von den Abbaubetrieben zurück kommenden erwärmten Sekundärstrom beaufschlagt. Ein Teil der Wärme des Sekundärstroms wird durch Konvektion und Leitung an den Primärstrom übertragen. Der Primärstrom er wärmt sich dadurch auf rd. 19°C, der mit dieser Temperatur anschließend den Kondensatoren der untertägigen Kälteanlagen zugeführt wird, um die beim Kälteprozeß anfallende Konden sationswärme aufzunehmen und sie über die Schachtrücklauf leitung nach Übertage zu transportieren. Die Temperatur in der Schachtrücklaufleitung beträgt rd. 32,6°C. Da der Primärstrom Untertage unter hohem statischen Druck steht, müssen die Kondensatoren der Kälteanlagen wasserseitig als Hochdruckbehälter ausgeführt sein. Diese Hochdruckkonden satoren stellen einen nicht unerheblichen Investionsaufwand dar. Übertage wird der Primärstrom beim Stand der Technik über ein Naßluft-Kühlsystem geführt, wo dem Kälteträger die untertägig aufgenommene Kondensationswärme entzogen und über einen durchgesetzten Luftstrom der Atmosphäre zuge führt wird. In den übertägigen Kälteanlagen wird der Primär strom dann anschließend auf seine Vorlauftemperatur von rd. 3°C abgekühlt. Der den Hochdruck-/Niederdruck-Wärme tauscher verlassende Sekundärstrom durchfließt die Ver dampfer der Kälteanlagen und kann so auf rd. 3°C insgesamt abgekühlt werden, um dann entsprechend als Kälteträger den Verbrauchern im Strebbereich und an anderen Stellen zugeführt zu werden. Durch die bivalente Nutzung des Primärstromes (im Vorlauf Kältelauf Kältetransport nach Untertage; im Rücklauf Wärmetransport nach Übertage) ergibt sich eine große Temperaturdifferenz zwischen Vor- und Rücklauf in Höhe 30 bis 32°C. Hierdurch kann der Massestrom im Primär kreislauf vergleichsweise geringgehalten werden. Im Sekundär kreis sind diese hohen Temperaturdifferenzen nicht zu erzielen (rd. 18°C), so daß verfahrenstechnisch bedingt, Sekundär- und Primärstrom unterschiedlich groß sein müssen. Nachteilig ist dabei insbesondere der kostenintensive Einsatz des Hochdruck-/Niederdruck-Wärmetauschers mit seiner ungün stigen Übertragung der Kälteleistung sowie eine ungünstige Ausnutzung der installierten Kälteerzeugungsaggregate insge samt.In the known method, the coolant is Primary circuit, preferably water in the surface part of the system cooled to + 3 ° C and then via the shaft line Brought underground and the underground high pressure / low pressure-- Heat exchanger on the high pressure side with approx. 160 bar added leads. The high pressure / low pressure heat exchanger is on the Low pressure side through the back from the mining operations coming heated secondary current is applied. A part the heat of the secondary current is by convection and Transfer the line to the primary current. The primary current he it warms up to approx. 19 ° C, the one with this temperature then the condensers of the underground refrigeration systems is supplied to the condensates resulting from the cooling process station heat and take it via the manhole return to transport the line to the surface. The temperature in the manhole return line is approx. 32.6 ° C. Since the Primary electricity is under high static pressure, the condensers of the refrigeration systems as water High-pressure tank. These high pressure condensers sators represent a not inconsiderable investment In the state of the art, the primary current becomes above ground guided over a wet air cooling system where the refrigerant the heat of condensation absorbed during the day is removed and drawn to the atmosphere via a continuous air flow leads. In the above-ground refrigeration systems, the primary then then to its flow temperature of approx. Cooled to 3 ° C. The high pressure / low pressure heat Secondary current leaving the exchanger flows through the ver steamer of the refrigeration systems and can be reduced to approx. 3 ° C in total to be cooled, then as the coolant Delivered to consumers in the longwall area and elsewhere to become. Through the bivalent use of the primary current (in advance cold run cold transport to underground; in Return heat transfer to surface) results in a large temperature difference between flow and return in Height 30 to 32 ° C. This allows the mass flow in the primary cycle can be kept comparatively low. In the secondary circle these high temperature differences are not too achieve (approx. 18 ° C), so that due to process technology, Secondary and primary currents must be of different sizes. A disadvantage is the cost-intensive use of the high pressure / low pressure heat exchanger with its unun constant transmission of the cooling capacity as well as an unfavorable Total utilization of the installed refrigeration units velvet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Anlage zu schaffen, mit denen bei Erhal tung einer hohen Temperaturspreize bei Vereinfachung des Anlagenteils eine bessere Ausnutzung zu erreichen ist.The invention is therefore based on the object To create procedures and a system with which at Erhal a high temperature spread while simplifying the Better utilization can be achieved.
Verfahrensmäßig wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sekundärstrom nach Durchlaufen der Kühl aggregate der Betriebspunkte in zwei Teilströme aufgeteilt wird, von denen einer die Kondensatorenwärme aufnimmt und dann im Austausch zum Primärstrom in das Hochdrucksystem eingeschleust und nach Übertage gebracht wird, während der andere Teilstrom in den Verdampfern abgekühlt und mit dem aus dem Hochdrucksystem stammenden, entspannten Wasser des Primärstromes zusammen zu den Kühlaggregaten der Betriebs punkte gepumpt wird.In terms of the method, the object is achieved according to the invention solved that the secondary current after passing through the cooling aggregates of the operating points divided into two partial flows one of which absorbs the condenser heat and then in exchange for primary flow in the high pressure system is brought in and brought to the surface during the other partial flow in the evaporators cooled and with the Relaxed water from the high pressure system Primary flow together to the cooling units of the plant points is pumped.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht zunächst einmal eine wesentlich verbesserte Ausnutzung der installierten Leistung, weil auf zwei getrennte Kreisläufe verzichtet werden kann, weil der von Übertage kommende Primärstrom nach Druckentlastung den Teil des Sekundärstromes ergänzt, der im Austausch nach entsprechender Erwärmung nach Übertage gepumpt wird. Der andere Teilstrom wird in den vorhandenen Kälteanlagen so weit abgekühlt, daß sich ein insgesamt auf 3°C abgekühlter Kälteträger über den Sekundärkreislauf in Richtung Verbraucher bewegt. Damit kann auch die ungün stige Übertragung der Kälteleistung durch den Hochdruck-/- Niederdruck-Wärmetauscher durch Konvektion und Leitung ver zichtet werden. Es ergibt sich somit praktisch kein Tempera turverlust ohne daß es im Austauschaggregat im Übergangsbe reich Primär-/Sekundärstrom zu einer Überlappung Nieder druck-/Hochdrucksystem kommt. Vielmehr wird zwischen dem Medium im Niederdruck- und dem im Hochdrucksystem eine ein deutige Trennung bewahrt, so daß es auch möglich ist, mit einer höheren Rücklauftemperatur zu arbeiten, was zu einem besseren Leistungsverhalten der übertägigen Kälteer zeugungsanlagen führt.First of all, the present invention enables a significantly improved utilization of the installed Performance because there are no separate circuits because the primary current coming from the surface after relieving pressure, supplemented the part of the secondary flow, the exchange after appropriate warming up after surface is pumped. The other sub-stream is in the existing one Refrigeration systems cooled so far that a total of 3 ° C cooled coolant via the secondary circuit moving towards consumers. With this the unun constant transmission of the cooling capacity through the high pressure - / - Low pressure heat exchanger by convection and conduction ver to be waived. There is practically no tempera loss of door without it in the exchange unit in the transitional area Low primary / secondary current to overlap pressure / high pressure system is coming. Rather, between the Medium in the low pressure and the one in the high pressure system maintains clear separation, so that it is also possible with a higher return temperature, which leads to better performance of the above-ground coolers generating plants.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Sekundärstrom zu rd. 40% durch die untertägigen Verdampfer geführt und auf rd. 3°C durch gleichzeitige Erwärmung des rd. 60% des Sekundärstromes betragenden und die Kondensatoren durchströmenden Teilstroms von rd. 21°C auf rd. 35°C abgekühlt und mit dem entspannten Wasser aus dem Primärstrom vor Ort gepumpt wird. Damit liegt die Größe des Primärstromes fest, die 60% des Sekundär stromes beträgt. Dies stellt eine sehr günstige Belastung der untertägigen Kälteanlagen dar, die entsprechend günstig ausgelegt werden können. Die relativ geringen Volumenströme in den untertägigen Kälteanlagen tragen zu einer Verringerung des Strömungswiderstandes bei und damit zu einer Verringerung der Energiekosten.After an expedient training of the invention provided that the secondary current to approx. 40% through the underground evaporator and run to approx. 3 ° C through simultaneous heating of the approx. 60% of the secondary current and partial current flowing through the capacitors of approx. 21 ° C to approx. Chilled 35 ° C and with the relaxed Water is pumped from the primary stream on site. With that lies the size of the primary current fixed, the 60% of the secondary current is. This poses a very favorable burden of the underground refrigeration systems, which are correspondingly cheap can be interpreted. The relatively low volume flows in the underground refrigeration systems contribute to a reduction the flow resistance and thus to a reduction of energy costs.
Bei Einsatz entsprechender Aggregate und dabei hier eines Dreikammerrohraufgebers ist der weiter oben geschil derte Austausch zwischen Primärstrom und Teilstrom des Sekundärstroms im untertägigen Bereich möglich, wobei nun der entsprechend erwärmte Teilstrom des Sekundärstroms nach Übertage gebracht wird. Dabei ist es vorteilhaft, wenn der die untertägigen Kondensatoren verlassende Teilstrom Unter tage unter Zuhilfenahme der anstehenden Drucksäule des Primärstroms und einer unterstützenden Pumpe den übertägigen Kälteanlagen zugeführt und dort auf einen 2,5°C betragenden Primärstrom abgekühlt wird. Der im Volumen dem Primärstrom entsprechende erwärmte Teilstrom des Sekundärstroms wird somit ausgetauscht, wobei die entstehenden Reibungsver luste durch die Pumpe ausgeglichen werden, die aufgrund der nur geringen Verluste eine entsprechend niedrige Leistung aufweisen kann. Der übrige Fördervorgang wird durch den Austausch von Primärstrom und erwärmten Teilstrom des Sekundärstromes bewirkt.When using appropriate units and here a three-chamber pipe feeder is schil above Exchange between primary current and partial current of the Secondary electricity possible in the underground area, whereby now the correspondingly heated partial flow of the secondary flow after Is brought above ground. It is advantageous if the the sub-current leaving the underground capacitors sub days with the help of the upcoming pressure column of the Primary current and a supporting pump the surface Refrigeration systems fed and there to a 2.5 ° C Primary current is cooled. The primary flow in volume corresponding heated partial flow of the secondary flow is thus exchanged, the resulting Reibverver losses can be compensated for by the pump that is due the low losses means a correspondingly low output can have. The rest of the funding process is carried out by the Exchange of primary current and heated partial current of the Secondary current causes.
Zur Durchführung des Verfahrens dient eine Kälteerzeu gungsanlage, bei der das Druckwechselaggregat als Dreikammer rohraufgeber ausgebildet ist, der einen ersten Teilstrom des warmen Sekundärstromes gegen den kalten Primärstrom austauschend und nach Übertage fördernd ausgelegt ist und daß die Kondensatoren der untertägigen Kälteanlagen vom ersten Teilstrom und die Verdampfer vom zweiten Teilstrom des warmen Sekundärstromes durchströmt sind. Der Dreikammer rohraufgeber ist im verfahrenstechnischen Sinne kein Wärme tauscher, sondern eine Schleuse, mit deren Hilfe das Wasser aus dem Niederdruck- in das Hochdrucksystem und umgekehrt eingeleitet werden kann, ohne dabei die Kontinuität der Strömung zu unterbrechen. Dabei ist ein derartiger Drei kammerrohraufgeber in der Lage, zwischen dem Wasser im Niederdruck- und dem im Hochdrucksystem eine eindeutige Trennung einzuhalten. Damit ist der Dreikammerrohraufgeber vor allem für den Einsatz in solchen kombinierten Kälteer zeugungsanlagen vorteilhaft einzusetzen. Dreikammerrohrauf geber sind grundsätzlich aus der DBP 15 56 735, 17 56 591 und 24 57 943 bekannt. Diese bekannten Rohrkammeraufgeber weisen als Rohrkammern verwendete Rohrleitungen auf, die horizontal verlegt sind. Dabei werden das Gleichstromprinzip je nach Auslegung angewendet. Beim Gleichstromprinzip werden die Kammern von der gleichen Seite aus mit Trübe gefüllt und anschließend mit Hochdruckwasser beaufschlagt. Beim Gegenstromprinzip dagegen erfolgt die Beaufschlagung mit Hochdruckwasser auf der der Füllseite gegenüberliegenden Seite des Systems. Diese Dreikammerrohraufgeber werden vor allem für Kohle- und Bergetransporte eingesetzt, wobei sie eine Trübeförderung von 96% erreichen gegenüber nur 65% bei Zweikammerrohraufgebern.A cold generator is used to carry out the method supply system, in which the pressure swing unit as a three-chamber tube feeder is formed, the first partial flow of the warm secondary current against the cold primary current is designed to be interchangeable and above ground and that the condensers of the underground refrigeration systems from first partial flow and the evaporators from the second partial flow of the warm secondary current. The three chamber Pipe feeder is not heat in the process engineering sense exchanger, but a sluice, with the help of which the water from the low pressure to the high pressure system and vice versa can be initiated without compromising the continuity of the Interrupt flow. There is such a three Chamber tube feeder able to move between the water in the Low pressure and a clear one in the high pressure system To keep separation. This is the three-chamber tube feeder especially for use in such combined coolers generating plants to use advantageously. Three-chamber pipe In principle, donors are from DBP 15 56 735, 17 56 591 and 24 57 943 known. These well-known tube feeders have piping used as pipe chambers, which are laid horizontally. In doing so, the DC principle applied depending on the design. With the direct current principle the chambers are filled with cloudy from the same side and then pressurized with high pressure water. At the In contrast, the countercurrent principle is applied with High pressure water on the opposite side of the filling side Side of the system. These three-chamber tube feeders are before used mainly for coal and mining transport, whereby they turbidity promotion of 96% compared to only 65% with two-chamber tube feeders.
Nach einer zweckmäßigen Ausbildung der erfindungsgemäßen Kälteerzeugungsanlage ist dem Dreikammerrohraufgeber eine vor allem Reibungsverluste in den untertägigen Kälteanlagen ausgleichende Pumpe nachgeordnet und in der Schachtrücklauf leitung angeordnet. Über diese Pumpe ist es möglich, im Zusammenhang mit dem Dreikammerrohraufgeber die notwendige Menge erwärmten Wassers nach Übertage zu heben, um sie in den übertägigen Kälteanlagen wieder abzukühlen und dann nach Untertage zurückzubringen. Da die Pumpe nur Reibungsver luste ausgleichen muß, kann sie entsprechend klein ausgelegt werden.After appropriate training of the invention The three-chamber tube feeder is a refrigeration system especially friction losses in the underground cooling systems balancing pump downstream and in the manhole return line arranged. With this pump it is possible to Connection with the three-chamber tube feeder the necessary Lots of heated water to lift them in to surface to cool the above-ground refrigeration systems again and then to bring back underground. Since the pump is only friction ver must compensate for losses, they can be designed accordingly small will.
Um den Sekundärstrom wie verfahrensmäßig vorgesehen richtig mengenmäßig aufteilen zu können, ist vorgesehen, daß im warmen Sekundärstrom ein Mengenteiler angeordnet ist, der den Sekundärstrom im Verhältnis 60 : 40 teilend ausgebildet ist. Dabei kann der Mengenteiler einstellbar sein, so daß dieses Verhältnis im gewissen Rahmen auch nach oben und unten geregelt werden kann, je nachdem, welche Verhältnisse gegeben und zu berücksichtigen sind. Die Auf teilung des Sekundärstroms und damit die dadurch bewirkte geringere Belastung der untertägigen Kälteanlagen führt nicht nur zu Auslegungsvorteilen, sondern auch durch geringere Pumpenergie und damit geringerer Energiekosten bemerkbar. Around the secondary current as provided for by the procedure It is planned to be able to divide up the correct quantities, that a flow divider is arranged in the warm secondary stream which divides the secondary current in a 60:40 ratio is trained. The flow divider can be adjusted be, so that this relationship is also within certain limits can be regulated up and down, whichever Conditions are given and must be taken into account. The on division of the secondary current and thus the resulting lower load on the underground cooling systems not only to design advantages, but also through lower pump energy and thus lower energy costs noticeable.
Besonders vorteilhaft ist, daß die untertägigen Kälte anlagen mit Niederdruckondensatoren ausgerüstet sind, was möglich ist, weil die Kondensatoren der untertägigen Kälte anlagen nicht mehr durch den Primärstrom, sondern nur durch den aufgeteilten Sekundärstrom im Normaldruckbereich beauf schlagt sind. Die Kondensatoren sind entsprechend kosten günstiger und einfacher im Aufbau. Außerdem ist nur noch eines der im untertägigen Bereich eingesetzten Aggregate durch das von Übertage kommende unter hohem Druck stehende Wasser beaufschlagt, während beim Stand der Technik die gesamten Kälteerzeugungsanlagen Untertage entsprechend ausge rüstet werden mußten.It is particularly advantageous that the underground cold plants are equipped with low pressure capacitors, what is possible because the capacitors of the underground cold plants no longer by the primary current, but only by the split secondary flow in the normal pressure range are struck. The capacitors are cost accordingly cheaper and easier to set up. Besides, is only one of the units used in the underground area due to the high pressure coming from above ground Water is applied, while in the prior art entire refrigeration systems underground accordingly had to be prepared.
Eine möglichst günstige Temperaturspreize und damit auch eine günstige Rücklauftemperatur ist erreichbar, wenn mehrere Kälteanlagen, vorzugsweise zwei Untertage hinterein ander geschaltet sind, die bei einer Erwärmung des ersten Teilstroms im Kondensator von 21° auf 28,3° und 34,9°C eine Kühlung des zweiten Teilstroms von 21° auf 11,3° und 3°C bewirkend eingestellt sind. Damit wird den übertägigen Kälteanlagen und vor allem dem Naßluft-Kühlsystem ein Wasser mit einer erhöhten Temperatur nämlich auf fast 35°C erhöhten Temperatur zugeführt, so daß der Naßluftvorkühler entspre chend besser ausgenutzt werden kann.The cheapest possible temperature spread and thus a favorable return temperature can also be achieved if several refrigeration systems, preferably two underground are connected, which when the first is heated Partial flow in the condenser from 21 ° to 28.3 ° and 34.9 ° C cooling the second partial flow from 21 ° to 11.3 ° and 3 ° C are set. This will make the above-ground Refrigeration systems and especially the wet air cooling system a water with an increased temperature namely to almost 35 ° C Temperature supplied so that the wet air precooler corresponds can be better exploited.
Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß im eingesetzten Dreikammerrohraufgeber Temperaturverluste quasi nicht auftreten. Vorteilhaft ist weiter, daß die hohe Temperaturspreizung im Primärkreislauf voll erhalten bleibt. Die Erfindung verbessert die Betriebsweise der Kälteerzeu gungsanlage dergestalt, daß durch die Vermeidung der hohen Temperaturverluste eine erhöhte Primärrücklauftemperatur und somit eine weitere Verringerung des Primärstromes er reicht wird. Damit ist eine Minderung der Pumpenenergie verbunden. Durch die erhöhte primäre Rücklauftemperatur wird Übertage das Leistungsverhalten der Naßluftvorkühler verbessert. Hier kann eine erhöhte Leistung betriebskosten günstig an die Atmosphäre abgeführt werden. Die nachge schalteten Kälteanlagen werden entlastet. Dadurch ist eine erhebliche Verringerung der Betriebskosten Übertage vor allem durch Senkung der Energiekosten verbunden. Den unter tägigen Kälteanlagen wird auf der Verdampfer- wie auch auf der Kondensatorseite ausschließlich Niederdruckwasser zuge führt. Dadurch werden keine Hochdruckkondensatoren mehr benötigt. Die Anschaffungskosten verringern sich. Durch die Verringerung der durchgesetzten Volumenströme in den Verdampfern und Kondensatoren Untertage und auch durch den Wegfall des Hochdruck-/Niederdruck-Wärmetauschers verkleinert sich der Strömungswiderstand in sehr großem Maße. Das macht sich in signifikanten Einsparungen der Energiekosten bemerk bar.The invention is characterized in particular by that temperature losses in the three-chamber tube feeder used practically do not occur. Another advantage is that the high Temperature spread in the primary circuit remains fully intact. The invention improves the operation of the refrigeration supply system in such a way that by avoiding the high Temperature losses an increased primary return temperature and thus a further reduction in the primary current is enough. This is a reduction in pump energy connected. Due to the increased primary return temperature the performance of the wet air pre-cooler becomes above ground improved. Here, increased performance can cost operating costs can be dissipated to the atmosphere cheaply. The following switched refrigeration systems are relieved. This is one significant reduction in operating costs above ground all connected by reducing energy costs. The under day refrigeration equipment is on the evaporator as well only low pressure water is supplied to the condenser side leads. This eliminates the need for high pressure condensers needed. The acquisition costs decrease. By the reduction of the volume flows in the Evaporators and condensers underground and also through the Elimination of the high pressure / low pressure heat exchanger reduced the flow resistance to a very large extent. That makes noticeable in significant energy cost savings bar.
Weitere Einzelheiten und Vorteile des Erfindungsgegen standes ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung, in der ein bevorzugtes Ausfüh rungsbeispiel mit den dazu notwendigen Einzelheiten und Einzelteilen dargestellt ist. Es zeigt:Further details and advantages of the invention standes from the following description the associated drawing, in which a preferred embodiment Example with the necessary details and Items is shown. It shows:
Fig. 1 ein Schema der Kälteerzeugungsanlage mit übertägigen und untertägigen Anlagenteilen. Fig. 1 is a diagram of the refrigeration system with surface and underground parts of the system.
Fig. 2 Schaltschema eines Dreikammerrohraufgebers. Fig. 2 circuit diagram of a three-chamber tube feeder.
Fig. 1 zeigt die Verteilung der Anlagenteile für den übertägigen und untertägigen Bereich, wobei der Trennschnitt etwa mittig angedeutet und mit Pfeilen verdeutlicht ist. Die Kälteerzeugungsanlage (1) verfügt zunächst einmal wie üblich über den Übertage angeordneten Naßluftvorkühler (2), dem das von Untertage mit 34,5°C zuströmende Wasser zuge führt wird. Im Naßluftvorkühler (2) erfolgt eine Abkühlung der etwa 310 m3/h auf rd. 21°C. Dieses 21°C aufweisende Wasser wird dann der Kälteanlage (3) zugeführt. Dieses Wasser durchströmt den Verdampfer (8) der Kälteanlage (3), wo es auf 13,7°C abgekühlt wird. Anschließend passiert es den Verdampfer (8) der Kälteanlage (4), um auf 7,4°C abgekühlt zu werden und dem Verdampfer (8) der Kälteanlage (6) zuge führt zu werden, um auf die Endtemperatur von 2,5°C gebracht zu werden. Dieser Primärstrom (5) wird dann über die Schacht leitung (11) nach Untertage geführt. Fig. 1 shows the distribution of the plant parts for the above-ground and below-ground area, the separating cut is indicated approximately in the middle and illustrated with arrows. The refrigeration system ( 1 ) initially has, as usual, the wet air precooler ( 2 ) arranged above, to which the water flowing in from the underground at 34.5 ° C is fed. In the wet air precooler ( 2 ) the approximately 310 m 3 / h is cooled to approx. 21 ° C. This 21 ° C water is then fed to the refrigeration system ( 3 ). This water flows through the evaporator ( 8 ) of the refrigeration system ( 3 ), where it is cooled to 13.7 ° C. Then it passes the evaporator ( 8 ) of the refrigeration system ( 4 ) to be cooled to 7.4 ° C and the evaporator ( 8 ) of the refrigeration system ( 6 ) to be fed to the final temperature of 2.5 ° C to be brought. This primary current ( 5 ) is then conducted via the shaft line ( 11 ) underground.
Die Kälteanlagen (3, 4 und 6 ) verfügen über Kondensa toren (7), in denen ein Kälteträger entsprechend von 21° auf 32°C aufgewärmt und dem Rückkühler (9) zugeführt zu werden. Dieser Kreislauf wird über die Pumpe (10) aufrecht erhalten.The refrigeration systems ( 3 , 4 and 6 ) have capacitors ( 7 ) in which a refrigerant is warmed up from 21 ° to 32 ° C and fed to the recooler ( 9 ). This circuit is maintained via the pump ( 10 ).
Das zu kühlende Wasser wird dem Naßluftvorkühler (2) und den Kälteanlagen (3, 4, 6) über die Schachtleitung (12) zugeführt, in der die Pumpe (13) installiert ist, um diesen warmen "Primärstrom" zu heben, wobei der Hauptaufwand vom Dreikammerrohraufgeber (15) Untertage bewirkt wird.The water to be cooled is fed to the wet air precooler ( 2 ) and the refrigeration systems ( 3 , 4 , 6 ) via the shaft line ( 12 ) in which the pump ( 13 ) is installed in order to raise this warm "primary flow", the main effort is caused by the three-chamber tube feeder ( 15 ) underground.
Dieser Dreikammerrohraufgeber wird mit dem Primärstrom (5) beschickt, wobei das 2,5°C aufweisende Wasser mit etwa 160 bar hochdruckseitig ansteht. Im Dreikammerrohraufgeber wird der Primärstrom (5) entsprechend entspannt und gegen einen Teil des Sekundärstroms ausgetauscht, der entsprechend nach Übertage geführt wird. Das den Dreikammerrohraufgeber (15) bei (14) (Ausgangsschieber) verlassende Wasser wird dann mit dem übrigen Teil des Sekundärstroms, der in den Kälteanlagen (16, 17) abgekühlt worden ist, gemischt und den Verbrauchern (26) zugeführt. Auch die untertägigen Kälte anlagen (16, 17) verfügen über Kondensator (18) und Ver dampfer (19).This three-chamber tube feeder is charged with the primary stream ( 5 ), the water at 2.5 ° C. being present at about 160 bar on the high pressure side. In the three-chamber tube feeder, the primary flow ( 5 ) is expanded accordingly and exchanged for a part of the secondary flow, which is led above ground accordingly. The water leaving the three-chamber tube feeder ( 15 ) at ( 14 ) (outlet slide) is then mixed with the remaining part of the secondary stream, which has been cooled in the refrigeration systems ( 16 , 17 ), and supplied to the consumers ( 26 ). The underground cooling systems ( 16 , 17 ) have condenser ( 18 ) and Ver evaporator ( 19 ).
Nach dem Erwärmen des Sekundärstroms (20) im Bereich der Verbraucher (26) wird der Sekundärstrom (20) über die Pumpe (21) weitergefördert und in einen Teilstrom (22 und 23) vom Mengenteiler (24) aufgeteilt, und zwar im Verhältnis 60 : 40. After heating of the secondary current (20) in the region of the consumers (26) of the secondary current (20) is further conveyed via the pump (21) and into a partial flow (22 and 23) divided by the flow divider (24) in the ratio 60: 40.
Der Teilstrom (23) passiert die Verdampfer (19) der Kälteanlagen (16 und 17) und wird dabei von 21° auf 11,3° und 3°C abgekühlt. Der entsprechend abgekühlte Teilstrom (23) wird dann wie bereits erwähnt mit dem entsprechenden Teil des Primärstromes (5), der den Dreikammerrohraufgeber (15) verlassen hat, gemischt und wieder als 100%iger Mengen strom dem Verbraucher (26) zugeführt.The partial flow ( 23 ) passes the evaporators ( 19 ) of the refrigeration systems ( 16 and 17 ) and is cooled from 21 ° to 11.3 ° and 3 ° C. The correspondingly cooled partial flow ( 23 ) is then, as already mentioned, mixed with the corresponding part of the primary flow ( 5 ) that has left the three-chamber tube feeder ( 15 ) and fed back to the consumer ( 26 ) as a 100% quantity flow.
Der erste Teilstrom (22) wird hinter dem Mengenteiler (24) den Kondensatoren (18), die hier als Niederdruck kondensator (25) ausgebildet sind, zugeführt und von 21° auf 28,3° und schließlich 34,9°C aufgewärmt. Dieser aufge wärmte Teilstrom (22) gelangt dann in den Dreikammerrohrauf geber (15), wo er entsprechend hochgespannt und nach Übertage gebracht wird.The first partial flow ( 22 ) is fed behind the flow divider ( 24 ) to the capacitors ( 18 ), which are designed here as low-pressure condensers ( 25 ), and heated from 21 ° to 28.3 ° and finally 34.9 ° C. This warmed up partial stream ( 22 ) then passes into the three-chamber pipe generator ( 15 ), where it is tensioned accordingly and brought to the surface.
Der Dreikammerrohraufgeber (15) wird auf der Hochdruck seite (29) durch den von Übertage kommenden Primärstrom (5) beaufschlagt, während der warme Teilstrom (22) auf der Hochdruckseite (30) in den Dreikammerrohraufgeber (15) einge leitet wird. Entsprechend gelangt der erwärmte Teilstrom (22) über die Niederdruckseite (27) in den Dreikammerrohr aufgeber und verläßt der kalte Primärstrom (5) den Drei kammerrohraufgeber (15) auf der Niederdruckseite (28).The Dreikammerrohraufgeber (15) side to the high pressure (29) acted upon by the coming of uphole primary stream (5), during the warm part stream (22) passes is on the high pressure side (30) in the Dreikammerrohraufgeber (15). Correspondingly, the heated partial flow ( 22 ) passes through the low-pressure side ( 27 ) into the three-chamber pipe feeder and the cold primary flow ( 5 ) leaves the three-chamber pipe feeder ( 15 ) on the low-pressure side ( 28 ).
Alle genannten Merkmale, auch die den Zeichnungen allein zu entnehmenden, werden allein und in Kombination als erfin dungswesentlich angesehen.All mentioned features, including those of the drawings alone to be extracted, alone and in combination, as invented considered essential.
Fig. 2 zeigt einen Dreikammerrohraufgeber, der nach Fig. 1 zwischen die übertägigen Kälteanlagen und die unter tägigen Kälteanlagen geschaltet ist. Er besteht aus den drei Rohrkammern (32, 38 und 39). Diese Rohrkammern (32, 38 und 39) werden nacheinander über den Primärstrom (5) bzw. die Schachtleitung (11) mit Hochdruck kaltwasser bzw. über den Sekundärstrom (20′) mit Niederdruck- Warmwasser beaufschlagt. Durch diese wechselweise Schaltung wird ein quasi kontinuierlicher Strom erreicht. Fig. 2 shows a three-chamber tube feeder, which is connected according to Fig. 1 between the above-ground refrigeration systems and the underground refrigeration systems. It consists of the three tube chambers ( 32 , 38 and 39 ). These tube chambers ( 32 , 38 and 39 ) are successively acted upon by the primary stream ( 5 ) or the shaft line ( 11 ) with high pressure cold water or the secondary stream ( 20 ') with low pressure hot water. A quasi-continuous current is achieved by this alternating circuit.
Das Prinzip des Dreikammerrohraufgebers wird anhand einer Kammer näher erläutert.The principle of the three-chamber tube feeder is based on one chamber explained in more detail.
Zum Füllen mit Niederdruck-Warmwasser aus dem Sekundärstrom (20′) werden zunächst einmal die Schieber (35 und 36) geöffnet. Das einströmende Warmwasser verdrängt dabei das Niederdruck-Kaltwasser, das vorher in dieser Rohrkammer (32) gestanden hat in den Sekundärstrom bzw. die entsprechende Leitung (20). Der Füllvorgang endet, wenn das warme Wasser den Scheitelpunkt (40) erreicht hat. Dann schließen die beiden Schieber (35 und 36). Die Rohrkammer (32) wird aufgelastet. Nun öffnen die Schieber (33 und 34) und Hochdruck-Kaltwasser fließt aus der Schachtleitung (11) über den Schieber (33) in die Rohrkammer (32), wobei gleich zeitig das darin befindliche Niederdruck-Warmwasser als Hochdruck-Warmwasser in die Schachtleitung (12) hineingedrückt wird, bis die Kaltwasserfront den Scheitelpunkt (40′)= erreicht hat. Nun werden die Schieber (33 und 34) wieder geschlossen und die Kammer entlastet. Hierzu sind die Entlastungsschieber (37) vorgesehen.To fill with low-pressure hot water from the secondary stream ( 20 '), the slide ( 35 and 36 ) are first opened. The inflowing hot water displaces the low-pressure cold water that previously stood in this tube chamber ( 32 ) into the secondary stream or the corresponding line ( 20 ). The filling process ends when the warm water has reached the apex ( 40 ). Then the two slides ( 35 and 36 ) close. The tube chamber ( 32 ) is loaded. Now the slide valves ( 33 and 34 ) open and high-pressure cold water flows from the shaft line ( 11 ) via the slide valve ( 33 ) into the tube chamber ( 32 ), the low-pressure hot water contained therein simultaneously being high-pressure hot water in the shaft line ( 12 ) is pressed in until the cold water front has reached the apex ( 40 ′) =. Now the slides ( 33 and 34 ) are closed again and the chamber is relieved. For this purpose, the relief slide ( 37 ) is provided.
Im Anschluß daran öffnen die Schieber (35 und 36) wieder und das Niederdruck-Warmwasser strömt in die Rohrkammer (32) ein, bis die Warmwasserfront den Scheitelpunkt (40) wieder erreicht hat. Dann läuft der beschriebene Vorgang erneut ab.The slide valves ( 35 and 36 ) then open again and the low-pressure hot water flows into the tube chamber ( 32 ) until the hot water front has reached the apex ( 40 ) again. Then the process described runs again.
Auch für die hier genannten Merkmale gilt, daß sie allein und in Kombination als erfindungswesentlich angesehen werden.It also applies to the features mentioned here that they viewed alone and in combination as essential to the invention will.
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