PL201255B1

PL201255B1 - Air cooling system in longwall headings

Info

Publication number: PL201255B1
Application number: PL369110A
Authority: PL
Inventors: Bernard Nowak; Janusz Roszkowski; Piotr Łuska; Krzysztof Filek
Original assignee: Akad Gorniczo Hutnicza
Priority date: 2004-07-15
Filing date: 2004-07-15
Publication date: 2009-03-31
Also published as: PL369110A1

Abstract

1. Układ chłodzenia powietrza w ścianowych wyrobiskach górniczych wyposażony w chłodnice, znamienny tym, że zawiera rozmieszczony wzdłuż ściany zespół małogabarytowych chłodnic przeponowych pośredniego działania (4), korzystnie połączonych szeregowo w segmenty (6) współpracujących z wentylatorami lutniowymi (5) i zasilanych zimnym medium dopływającym rurociągiem (1) za pośrednictwem przewodów elastycznych (2) i rozdzielaczy (3) z parownika lokalnej chłodziarki lub z centralnej stacji klimatycznej, przy czym segmenty (6) są połączone równolegle.1. Air cooling system in longwall mine workings equipped with coolers, characterized in that it comprises a set of small-sized indirect diaphragm coolers (4) arranged along the wall, preferably connected in series in segments (6) cooperating with duct fans (5) and supplied with a cold medium flowing through a pipeline (1) via flexible pipes (2) and distributors (3) from the evaporator of a local cooler or from a central climate station, wherein the segments (6) are connected in parallel.

Description

(12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 201255 (13) ^B1 (21) Numer zgłoszenia: 369110 (⁵¹) IntCil.(12) PATENT DESCRIPTION (19) PL (11) 201255 (13) ^B1 (21) Application number: 369110 ( ⁵¹ ) IntCil.

E21F 3/00 (2006.01) (22) Data zgłoszenia: 15.07.2004 (54) Układ chłodzenia powietrza w ścianowych wyrobiskachgórniczychE21F 3/00 (2006.01) (22) Date of application: 15/07/2004 (54) Air cooling system in longwall mining excavations

(73) Uprawniony z patentu: Akademia Gótriczo-Hutricza im. Starisława Staszica,Ktaków,PL(73) Patent holder: Starisław Staszic University of Mining and Metallurgy, Katków, Poland (43) Zgłoszenie ogłoszono: 23.01.2006 BUP 02/06(43) The application was published on: 23/01/2006 BUP 02/06 (72) Twórca(y) wynalazku:(72) Inventor(s): (45) O udzieleniu patentu ogłoszono:(45) The patent was granted on: Betratd Nowak,Ktaków,PL Jarusz Roszkowski,Ktaków,PL Piott Łuska,Wodzisław Śląski,PL Ktzysztof Filek,Ktaków,PLBetrad Nowak, Ktaków, PL Jarusz Roszkowski, Ktaków, PL Piott Łuska, Wodzisław Śląski, PL Ktzysztof Filek, Ktaków, PL 31.03.2009 WUP 03/09 31/03/2009 WUP 03/09 (74) Pełnomocnik: Kopta Batbata, Akademia Gótriczo-Hutricza im. Starisława Staszica(74) Representative: Kopta Batbata, Starisław Staszic Mining and Hutric University

(57) 11 Układ chłodzenia powietrza w ścianowych wyrobiskach górniczych wyposażony w chłodnice, zramierry tym, że zawiera rozmieszczony wzdłuż ściany zespół małogabarytowych chłodnic przeponowych pośredniego działania (4), korzystnie połączonych szeregowo w segmenty (6) współpracujących z wentylatorami lutniowymi (5) i zasilanych zimnym medium dopływającym rurociągiem (1) za pośrednictwem przewodów elastycznych (2) i rozdzielaczy (3) z parownika lokalnej chłodziarki lub z centralnej stacji klimatycznej, przy czym segmenty (6) są połączone równolegle.(57) 11 Air cooling system in longwall mine workings equipped with coolers, framed in that it comprises a set of small-sized indirect diaphragm coolers (4) arranged along the wall, preferably connected in series in segments (6) cooperating with duct fans (5) and supplied with a cold medium flowing through a pipeline (1) via flexible pipes (2) and distributors (3) from the evaporator of a local cooler or from a central climate station, wherein the segments (6) are connected in parallel.

PL 201 255 B1PL 201 255 B1

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ chłodzenia powietrza w ścianowych wyrobiskach górniczych o dużym zagrożeniu cieplnym.The subject of the invention is an air cooling system in longwall mining excavations with high thermal hazard.

Dotychczas stosowane w kopalniach rozwiązania, polegające na wykorzystaniu chłodnic bezpośredniego lub pośredniego działania zlokalizowanych w prądach świeżego powietrza w chodnikach przyścianowych, pomimo zainstalowania dużych mocy, co wiąże się z dużymi nakładami finansowymi, nie spełniają swego zadania na całej długości ściany. Wynika to z faktu, że w warunkach wysokiej temperatury pierwotnej górotworu i dużej koncentracji wydobycia, po znacznym obniżeniu temperatury, wzrasta wydajność źródeł ciepła i wilgoci, co powoduje, że rozwiązanie staje się mało efektywne.The solutions currently used in mines, which utilize direct or indirect coolers located in fresh air flows in longwall galleries, despite the high installed power and associated financial outlays, do not perform their intended function along the entire length of the longwall. This is due to the fact that, under conditions of high primary rock mass temperatures and high extraction concentration, the efficiency of heat and moisture sources increases after a significant temperature reduction, rendering the solution ineffective.

Znany jest z polskiego opisu patentowego nr PL 192319 układ rozwiązujący zagadnienie klimatyzacji wyrobisk górniczych kopalni węgla kamiennego w pokładach o wysokiej temperaturze skał poprzez układ klimatyzacji centralnej, zawierający co najmniej dwa bloki chłodnicze (A, B) z absorpcyjnym urządzeniem chłodniczym i kompresorowym urządzeniem chłodniczym, połączonymi ze sobą szeregowo swymi obwodami parowników. Wyloty parowników kompresorowych urządzeń chłodniczych są przyłączone równolegle do obiegu powierzchniowego rurociągu chłodniczego, połączonego posobnie z szybowym rurociągiem chłodniczym, przyłączonym do dołowego rurociągu chłodniczego ze śluzą ciśnieniową, prowadzonego do chłodnic klimatyzatorów w wyrobiskach górniczych. Wloty parowników absorpcyjnych urządzeń chłodniczych są przyłączone, poprzez swe pompy, równolegle, do powrotnego obiegu powierzchniowego rurociągu chłodniczego. Obwody warników absorpcyjnych urządzeń chłodniczych są podłączone równolegle do obiegu rurociągu ciepłowniczego kopalnianej elektrociepłowni. Napędy kompresorowych urządzeń chłodniczych są podłączone do zasilania elektrycznego z turbogeneratora kopalnianej elektrociepłowni.Polish patent no. PL 192319 describes a system that addresses the issue of air conditioning in hard coal mine workings in high-temperature rock seams through a central air conditioning system comprising at least two cooling units (A, B) with an absorption refrigeration unit and a compressor refrigeration unit, connected in series by their evaporator circuits. The outlets of the compressor refrigeration units' evaporators are connected in parallel to the surface refrigeration pipeline circuit, which is connected in parallel to the shaft refrigeration pipeline, which is connected to the underground refrigeration pipeline with a pressure lock, leading to the air conditioning unit coolers in the mine workings. The inlets of the absorption evaporators of the refrigeration units are connected, through their pumps, in parallel to the return circuit of the surface refrigeration pipeline. The circuits of the absorption refrigeration units' boilers are connected in parallel to the heating pipeline circuit of the mine's CHP plant. The drives of the compressor refrigeration units are connected to the electrical power supply from the mine's CHP plant's turbogenerator.

Inny, znany z polskiego opisu patentowego nr PL 194907 sposób chłodzenia powietrza w ścianie polega na schładzaniu nośnika ciepła za pomocą ziębiarki. Ziębiarkę i stację zasilającą obudowy zmechanizowanej ścianowej umieszcza się poza strumieniem świeżego powietrza dostarczanego do ściany, schładza się emulsję olejowo-wodną zgromadzoną w zbiorniku stacji zasilającej. Schłodzoną emulsję dostarcza się do zasilania obudowy zmechanizowanej w ścianie, gdzie wychłodzone emulsją elementy układu hydraulicznego obudowy odbierają ciepło z przepływającego w ścianie powietrza, obniżając jego temperaturę. Dodatkowo przez zawór przelewowy, umieszczony w pobliżu skrzyżowania ściany z chodnikiem przyścianowym na przewodzie ciśnieniowym i nastawiony na ciśnienie niższe niż zawór rozładowania stacji zasilającej nadmiar schłodzonej emulsji olejowo-wodnej odprowadza się do przewodu spływowego przez chłodnice rozmieszczone w ścianie.Another method of air cooling in the longwall, known from Polish patent no. PL 194907, involves cooling the heat carrier using a chiller. The chiller and the power supply station of the powered roof support are placed outside the stream of fresh air supplied to the longwall, cooling the oil-water emulsion collected in the supply station's tank. The cooled emulsion is supplied to the power support in the longwall, where the emulsion-cooled components of the support's hydraulic system extract heat from the air flowing in the longwall, lowering its temperature. Additionally, an overflow valve, located near the intersection of the longwall with the longwall gallery on the pressure line and set to a pressure lower than the supply station's discharge valve, discharges excess cooled oil-water emulsion to a discharge line through coolers located in the longwall.

Z polskiego opisu patentowego nr PL 181350 znany jest sposób lokalnej klimatyzacji, który polega na wykorzystaniu jako nośnika niskiej temperatury sprężonego powietrza, które schładza się w parowniku górniczej chłodziarki bezpośredniego działania. Schłodzone powietrze doprowadza się rurociągiem do wylotu wyrobiska, skąd przewodami rozprowadza się do strumienic powietrznych spełniających rolę małych i lekkich chłodziarek, które są zainstalowane na sekcjach obudowy zmechanizowanej wzdłuż wyrobiska, w miejscach gdzie występuje znaczny wypływ ciepłego powietrza. Źródłem sprężonego powietrza chłodzonego do bardzo niskiej temperatury 2-6°C w parowniku jest strumienica powietrzna, którą zasila się z sieci sprężonego powietrza. Opisane rozwiązanie, chociaż skuteczne, ma jednak tę wadę, że wymaga stosowania sprężonego powietrza, co obecnie bardzo podraża całość instalacji, gdyż kopalnie odchodzą od stosowania sprężonego powietrza do zasilania napędów maszyn górniczych. Nie prowadzi się więc rurociągów ze sprężonym powietrzem do przodków wydobywczych i stosowanie opisanego rozwiązania stwarzałoby konieczność dodatkowego instalowania lokalnych agregatów sprężonego powietrza.Polish patent no. PL 181350 describes a local air conditioning method that uses low-temperature compressed air as a carrier, which is cooled in the evaporator of a direct-acting mine chiller. The cooled air is piped to the mine face outlet, from where it is distributed through ducts to air jets, which act as small, lightweight chillers installed on powered roof supports along the mine face, in locations where significant warm air outflow occurs. The source of the compressed air, cooled to a very low temperature of 2-6°C in the evaporator, is an air jet, supplied from a compressed air network. While effective, this solution has the disadvantage of requiring compressed air, which currently increases the overall cost of the installation, as mines are moving away from using compressed air to power mining machinery. Therefore, compressed air pipelines are not run to the mine faces, and using the described solution would necessitate the additional installation of local compressed air units.

Układ chłodzenia powietrza w ścianowych wyrobiskach górniczych według wynalazku zawiera rozmieszczony wzdłuż ściany zespół małogabarytowych chłodnic przeponowych pośredniego działania, korzystnie połączonych szeregowo w segmenty, współpracujących z wentylatorami i zasilanych zimnym medium dopływającym rurociągiem za pośrednictwem przewodów elastycznych i rozdzielaczy z parownika lokalnej chłodziarki lub z centralnej stacji klimatycznej, przy czym segmenty są połączone równolegle. Liczba segmentów chłodnic oraz ich lokalizacja dobierana jest każdorazowo tak, aby utrzymać temperaturę powietrza na zadanym poziomie na całej długości ściany.The air cooling system in longwall mine workings, according to the invention, comprises a set of small-sized, indirect-acting diaphragm coolers arranged along the longwall, preferably connected in series into segments, cooperating with fans and supplied with a cold medium supplied by a pipeline via flexible hoses and manifolds from the evaporator of a local chiller or from a central climate station, with the segments connected in parallel. The number of cooler segments and their location are individually selected to maintain the air temperature at a predetermined level along the entire longwall length.

Żądane zmiany temperatury przepływającego wzdłuż ściany powietrza przeprowadza się w miejscu zabudowy małogabarytowych chłodnic, zmieniając ich rozmieszczenie i/lub strumień zimnego powietrza.The desired changes in the temperature of the air flowing along the wall are carried out at the location of small-sized coolers, changing their arrangement and/or the cold air flow.

PL 201 255 B1PL 201 255 B1

Przykładowy sposób realizacji wynalazku ilustruje rysunek, który przedstawia schemat układu schładzania powietrza.An exemplary method of implementing the invention is illustrated in the drawing which shows a diagram of an air cooling system.

Zimne medium płynące z parownika lokalnej chłodziarki zasadniczej bezpośredniego działania lub z centralnej stacji klimatycznej, izolowanym rurociągiem 1 umieszczonym w chodniku nadścianowym, dopływa za pośrednictwem przewodów elastycznych 2 i rozdzielaczy 3, do poszczególnych małogabarytowych chłodnic powietrza 4. Współpracujące z każdą z chłodnic wentylatory lutniowe 5 wymuszają przepływ chłodzonego powietrza w kierunku przeciwnym do kierunku przepływu zimnego medium przez te wymienniki ciepła. Małogabarytowe chłodnice powietrza 4 łączy się korzystnie po dwie w szereg, tworząc segmenty 6, segmenty te z kolei łączy się równolegle. Przewodami elastycznymi do pierwszej chłodnicy segmentu dostarczane jest zimne medium, a następnie po jego podgrzaniu w wyniku odbioru ciepła od przepływającego powietrza, dopływa ono do drugiej chłodnicy segmentu 6 i po kolejnym ogrzaniu wraca przewodami elastycznymi i rurociągiem powrotnym do źródła wytwarzania zimnego medium, zamykając tym samym obieg. Liczba segmentów chłodnic oraz ich lokalizacja dobierana jest każdorazowo tak, aby utrzymać temperaturę powietrza na zadanym poziomie na całej długości ściany. Chłodnice powietrza przewidziane są do pracy w warunkach dużego zapylenia, dlatego dla wykorzystania jej maksymalnej mocy zainstalowano za wentylatorem zraszacz 7, spłukujący pył z zewnętrznych powierzchni wężownicy wymiennika ciepła.Cold medium flowing from the evaporator of a local, direct-acting main chiller or from a central climate station, through an insulated pipeline 1 located in the wall gallery, flows through flexible hoses 2 and distributors 3 to individual small-sized air coolers 4. Air duct fans 5, working with each cooler, force the cooled air to flow in the opposite direction to the cold medium flowing through these heat exchangers. Small-sized air coolers 4 are preferably connected in pairs in series, creating segments 6; these segments are in turn connected in parallel. Cold medium is supplied to the first segment cooler via flexible hoses. Then, after being heated by heat extraction from the flowing air, it flows to the second segment cooler 6. After being heated again, it returns via flexible hoses and a return pipeline to the cold medium generation source, thus completing the circuit. The number of cooler segments and their location are each selected to maintain the air temperature at a predetermined level along the entire length of the wall. The air coolers are designed to operate in dusty conditions, so to maximize their performance, a sprinkler 7 is installed behind the fan to rinse dust from the external surfaces of the heat exchanger coil.

Zaletą wynalazku na tle dotychczasowych rozwiązań jest duża efektywność chłodzenia powietrza na całej długości ściany co wynika z faktu mniejszego, w porównaniu z chłodzeniem powietrza chłodnicą zlokalizowaną na wlocie do ściany, zapotrzebowania mocy chłodniczej, mniejszych spadków temperatury schładzanego powietrza, a tym samym mniejszego dopływu ciepła ze źródeł w wyrobisku do przepływającego wzdłuż ściany powietrza.The advantage of the invention compared to previous solutions is the high efficiency of air cooling along the entire length of the wall, which results from the lower cooling power requirement, smaller temperature drops of the cooled air, and therefore a smaller inflow of heat from sources in the excavation to the air flowing along the wall, compared to air cooling with a cooler located at the inlet to the wall.

Claims

Patent claims

1.Air cooling system in longwall mining excavations equipped with coolers, characterized in that it comprises a set of small-size indirect-action membrane coolers (4) arranged along the wall, preferably connected in series into segments (6) cooperating with duct fans (5) and supplied with a cold medium by incoming pipeline (1) via hoses (2) and manifolds (3) from the evaporator of the local refrigerator or from the central climate station, the segments (6) connected in parallel.

2. The system according to claim 2. A method as claimed in claim 1, characterized in that the segment (6) consists of two coolers (4).