CN102121392A - 矿井散热回收降温系统 - Google Patents
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Abstract
矿井散热回收降温系统，包括闭式冷却塔、热能回收装置、热能回收装置循环水泵、压力交换器、压力交换器循环水泵、制冷降温装置、风机和井下降温机组循环水泵，全部采用模块化式设计，集合了集中式制冷和分散式制冷的优点，可以达到良好的井下降温效果。同时采用热能回收技术，将制冷机产生的热量全部回收利用，回收的热量可以为地面提供洗澡用热水及冬季办公区采暖，可以完全省去锅炉，该系统自带的水处理系统可以利用污水处理厂排放的废水制取纯净水或软化水，制取的水可被系统循环利用，达到节能环保要求。
Description
技术领域
本发明涉及降温系统，尤其涉及一种应用于煤炭、矿山开采等高温工作场所的制冷降温系统。
背景技术
煤矿是我国的主要能源之一，随着社会的发展和煤炭资源开发的日益加强，矿井的开采深度不断增大。目前，世界各主要采煤国家相继进入深部开采，开采深度的逐步增加，地温也随之升高。德国和俄罗斯的一些矿山开采深度己达1400~ 1500m；南非卡里顿维尔金矿开采深度达3800m，竖井井底己达地表以下4146m；加拿大超千米的矿井有30座，美国有11座。我国煤矿1980年平均开采深度为288m，到1995年已达428m，并且目前的开采深度平均每年以8~12m的速度增加，采深超过1000m的矿井己有数十对。
据世界各地的测量资料，全球平均地温梯度约为3℃/100m，据全国矿井高温热害普查资料统计，我国目前已有65对矿井出现了不同程度的热害，其中38对矿井的采掘工作面气温超过30℃。据我国煤田地温观测资料统计，百米地温梯度为2~4℃/100m，例如平顶山八矿平均地温梯度为3.4℃/100m，-430m水平的原始岩温为33.2~33.6℃，采掘工作面的气温在29~32℃，最高己达34℃。世界各国对井下温度做出规定，我国2005年1月1日起实施的新《煤矿安全规程》规定，生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，机电设备硐室的空气温度不得超过30℃。深井开采条件下，地温不断升高，热害以及有毒有害气体、粉尘的危害也日益增大。这些危害严重影响作业工人的效率以及他们的身心健康，甚至很可能导致一些矿井恶性事故的发生，给矿井的安全生产及其日常管理带来了极大的威胁。
治理矿井热害的措施主要有两种：一种是非机械制冷降温措施，另一种是采用机械制冷降温措施。两种方式都是在矿井通风的基础上，使矿井井下作业地点气象条件达到规定标准而采取的降温措施。前者又称开采技术措施，主要包括增大通风量、选择合理的开拓和通风系统、改革通风方式、采煤工艺、煤层注水等，但主要是指通风措施；后者是在前者无法达到要求或不经济合理时采取的措施。
理论研究和生产实践充分表明：增大采掘工作面风量来降低气温，改善矿井气候条件是一种比较经济有效的手段，应优先考虑。但是风量增加的程度却受到许多技术经济条件的约束，井巷通风断面，受最高允许风速的限制，若要保持井巷风速一定，则须扩大井巷断面或井巷数量，掘进维护费用随之大幅增高，继续增大采掘工作面通风量的潜力有限，并且井下的热量全部浪费掉，不能得到利用。
发明内容
为了解决矿井井下降温困难和热量浪费的问题，本发明提供了一种矿井散热回收降温系统。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：矿井散热回收降温系统，包括闭式冷却塔、热能回收装置、热能回收装置循环水泵、压力交换器、压力交换器循环水泵、制冷降温装置、风机和井下降温机组循环水泵，闭式冷却塔的补充水进水端通过管路与水源连接，闭式冷却塔的冷却进水端通过管路和阀门与热能回收装置循环水泵和压力交换器循环水泵的回水管路连接，闭式冷却塔的冷却出水端通过管路和阀门与热能回收装置循环水泵和压力交换器循环水泵的供水管路连接，热能回收装置循环水泵与热能回收装置连接，压力交换器一端通过管路和阀门与热能回收装置连接，另一端通过管路和阀门与制冷降温装置连接，压力交换器循环水泵安装于压力交换器和热能回收装置之间，井下降温机组循环水泵安装于制冷降温装置和压力交换器之间，制冷降温装置进风端安装风机。
还包括热水水箱，热水水箱与热能回收装置循环水泵连接。
还包括净水水箱，净水水箱安装于水源和热能回收装置循环水泵之间。
还包括水处理装置，水处理装置安装于水源与净水水箱之间。
本发明的矿井散热回收降温系统，全部采用模块化式设计，集合了集中式制冷和分散式制冷的优点，可以达到良好的井下降温效果。同时采用热能回收技术，将制冷机产生的热量全部回收利用，回收的热量可以为地面提供洗澡用热水及冬季办公区采暖，可以完全省去锅炉，该系统自带的水处理系统可以利用污水处理厂排放的废水制取纯净水或软化水，制取的水可被系统循环利用，达到节能环保要求。
附图说明
图1是本发明矿井散热回收降温系统原理图。
具体实施方式
本发明矿井散热回收降温系统原理如图1所示，系统分为两大部分：井上部分和井下部分，其中井上部分包括闭式冷却塔4、热能回收装置5、水处理装置1、热能回收装置循环水泵8、压力交换器循环水泵6、净水水箱2、热水水箱3、管路和自控阀门等，井下部分由压力交换器9、制冷降温装置7、风机11、井下降温机组循环水泵10、管路和自控阀门等。水源12通过管路与水处理装置1的进水端连接，水处理装置1的出水端通过阀门和管路与闭式冷却塔4和净水水箱2连接，净水水箱2出水端与闭式冷却塔4和热能回收装置循环水泵8连接。热能回收装置循环水泵8与热能回收装置5连接，闭式冷却塔4的补充水进水端通过管路与水源12连接，闭式冷却塔4的冷却进水端通过管路和阀门与热能回收装置循环水泵8和压力交换器循环水泵6的回水管路连接，闭式冷却塔4的冷却出水端通过管路和阀门与热能回收装置循环水泵8和压力交换器循环水泵6的供水管路连接，压力交换器9一端通过管路和阀门与热能回收装置5连接，另一端通过管路和阀门与制冷降温装置7连接，压力交换器循环水泵6安装于压力交换器9和热能回收装置5之间，井下降温机组循环水泵10安装于制冷降温装置7和压力交换器9之间，制冷降温装置7进风端安装风机11。热水水箱3与热能回收装置循环水泵8连接。
矿井散热回收降温系统工作原理如下：制冷降温装置7可以移动，当井下制冷降温装置7工作时，通过井下电气控制系统的通讯功能传递信号给井上的电气控制系统，井上电气控制系统控制闭式冷却塔4、热能回收装置5、热能回收装置循环水泵8、压力交换器循环水泵6运行，待上述设备全部安全运行信号反馈到井下电气控制系统后，井下电气控制系统将控制指令发给井下降温机组循环水泵10和风机11，待井下降温机组循环水泵10和风机11启动后，制冷降温装置7正式启动运行。此时，制冷降温装置7内压缩机开始制冷，低压液态冷媒进入制冷降温装置7内的蒸发器汽化，汽化过程为吸热过程，可以快速带走局部大量的热能，此时高温风流经风机11进入蒸发器，最终在蒸发器出口侧即实现了制冷降温的效果。完全汽化的汽态冷媒管路回到制冷降温装置7的主压缩机，再次被压缩为高压气体，进入制冷降温装置7的冷凝器进行液化，液化的过程为放热过程，所释放出来的热能被井下降温机组循环水泵10的水流带至压力交换器9循环，井下降温机组循环水泵10的水与压力交换器9中的低温水进行换热，将热量传递给压力交换器9的低温水使其温度升高，压力交换器9的低温水由井上压力交换器循环水泵6带至热能回收装置5的蒸发器中冷却循环，热量被热能回收装置5吸收，吸收后的热量被热能回收装置循环水泵8送到热水水箱3中制取热水，也可以直接用于供暖和生活用水，热水水箱3中可以提供40~55℃生活热水及供暖，热水水箱3中的水制取满足需要后，热水水箱3进水阀门关闭，闭式冷却塔4进出水阀门打开，闭式冷却塔4工作，将不需要的热量排到大气中，生活用水及闭式冷却塔4的补充水全部由水源12中的水进行补充，如果水源12中的水为净水，则不需水处理装置1的净化，如果水源12的水为废水或者污水，则通过水处理装置1进行处理，整套系统的工作核心是通过制冷降温装置7对冷媒的汽化和液化两个过程实现井下空气的降温，热能的传递和转移通过循环水流将井下的热能持续转移到压力交换器9侧，最终经由热能回收装置5将热能转化及提升，应用于生活热水，这样就可以省去锅炉制取热水，节约燃煤的同时减少了二氧化碳的排放，多余的热量经闭式冷却塔4排放。需要的热量越多，闭式冷却塔4排放的余热就越少，整个系统就越体现出节能效果，能源利用率就越高。
Claims (4)
1.矿井散热回收降温系统，其特征在于：包括闭式冷却塔（4）、热能回收装置（5）、热能回收装置循环水泵（8）、压力交换器（9）、压力交换器循环水泵（6）、制冷降温装置（7）、风机（11）和井下降温机组循环水泵（10），闭式冷却塔（4）的补充水进水端通过管路与水源（12）连接，闭式冷却塔（4）的冷却进水端通过管路和阀门与热能回收装置循环水泵（8）和压力交换器循环水泵（6）的回水管路连接，闭式冷却塔（4）的冷却出水端通过管路和阀门与热能回收装置循环水泵（8）和压力交换器循环水泵（6）的供水管路连接，热能回收装置循环水泵（8）与热能回收装置（5）连接，压力交换器（9）一端通过管路和阀门与热能回收装置（5）连接，另一端通过管路和阀门与制冷降温装置（7）连接，压力交换器循环水泵（6）安装于压力交换器（9）和热能回收装置（5）之间，井下降温机组循环水泵（10）安装于制冷降温装置（7）和压力交换器（9）之间，制冷降温装置（7）进风端安装风机（11）。
2.根据权利要求1所述的矿井散热回收降温系统，其特征在于：还包括热水水箱（3），热水水箱（3）与热能回收装置循环水泵（8）连接。
3.根据权利要求1所述的矿井散热回收降温系统，其特征在于：还包括净水水箱（2），净水水箱（2）安装于水源（12）和热能回收装置循环水泵（8）之间。
4.根据权利要求3所述的矿井散热回收降温系统，其特征在于：还包括水处理装置（1），水处理装置（1）安装于水源（12）与净水水箱（2）之间。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 116051 113, Lushun Middle Road, Lushunkou District, Liaoning, Dalian Patentee after: Dalian Yiside Special Intelligent Equipment Co.,Ltd. Address before: 116051 113, Lushun Middle Road, Lushunkou District, Liaoning, Dalian Patentee before: Dalian East Refrigeration Equipment Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder | ||
| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |
Address after: 116051 113, Lushun Middle Road, Lushunkou District, Liaoning, Dalian Patentee after: Yiside special intelligent equipment (Dalian) Co.,Ltd. Address before: 116051 113, Lushun Middle Road, Lushunkou District, Liaoning, Dalian Patentee before: Dalian Yiside Special Intelligent Equipment Co.,Ltd. |
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| CP01 | Change in the name or title of a patent holder |