專利名稱：熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種大型制冷設(shè)備，特別涉及一種熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
由于礦井開采深度的增加，以及高溫圍巖散熱、空氣自壓縮熱、機(jī)械設(shè)備散熱、氧 化熱等熱源的影響，越來越多的礦井出現(xiàn)熱害。熱害是制約礦井安全生產(chǎn)的因素之一，不僅 危害工作人員的身體健康，而且會降低勞動生產(chǎn)率，減少經(jīng)濟(jì)效益。我國《煤礦安全規(guī)程》規(guī) 定“生產(chǎn)礦井采掘工作面空氣溫度不得超過18°C，機(jī)電硐室空氣溫度不得超過30°C ；當(dāng)采 掘工作面空氣溫度超過30°C，機(jī)電硐室空氣溫度超過34°C時，必須停止作業(yè)”，《礦山安全條 例》規(guī)定“井下工人作業(yè)地點(diǎn)的空氣溫度不得高于28°C”。我國是世界第一產(chǎn)煤大國，也是高溫礦井?dāng)?shù)量最多的國家。據(jù)不完全統(tǒng) 計，目前有 130多對礦井出現(xiàn)了不同程度的熱害，其中有88對礦井采掘工作面氣溫超過30°C，這些礦 井的開采深度平均約在800m左右，超過千米的礦井已有數(shù)十對，進(jìn)入千米深度開采的非煤 礦山也越來越多。在我國預(yù)測的煤炭總儲量中，有73. 2%的儲量埋深在IOOOm以下，其中 IOOOm 2000m深度范圍內(nèi)的煤炭儲量占53. 2%。因此，礦井熱害成為越來越多礦井當(dāng)前 急需解決的問題，而且從科學(xué)發(fā)展的角度來看，礦井熱害的有效治理對我國今后開采更大 深度范圍內(nèi)的礦產(chǎn)資源具有重要的戰(zhàn)略意義。我國礦井熱害治理從20世紀(jì)70年代開始，歷過了初期的理論研究階段、中期的降 溫技術(shù)措施的嘗試階段以及21世紀(jì)以來的大規(guī)模應(yīng)用階段，形成了應(yīng)用范圍廣、治理手段 多樣化、制冷規(guī)模大的礦井熱害治理局面。但是這種局面與現(xiàn)狀存在著矛盾許多大型礦井 過分依賴國外進(jìn)口技術(shù)和設(shè)備。國外設(shè)備效果好、但是價格昂貴，是國產(chǎn)設(shè)備的好幾倍，而 且維護(hù)和管理難度大，維修周期長；國產(chǎn)設(shè)備規(guī)模大、體積龐大、沒有形成成套技術(shù)和裝備， 雖然價格相對便宜，但是制冷效果不理想，冷損大。國內(nèi)外礦井熱害治理實踐表明，最為有效的礦井熱害治理手段為局部制冷降溫和 地面集中制冷降溫，但是沒有固定的模式，要針對不同的礦井設(shè)計不同的降溫工藝。目前國 內(nèi)的局部制冷降溫技術(shù)和裝備都不是十分理想，其關(guān)鍵在于冷凝熱不能得到有效的排放。 不僅如此，排熱的熱量也沒有得到有效的利用，使熱源沒有得到有效的利用。針對上述不足，開發(fā)節(jié)能、環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、高效的成套技術(shù)和裝備，對礦井熱害治理具 有重大意義。

實用新型內(nèi)容有鑒于此，本實用新型提供一種熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有節(jié)能、環(huán) 保、經(jīng)濟(jì)、高效的特點(diǎn)，能有效治理礦井熱害。本實用新型的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，包括制冷機(jī)組和排熱循環(huán)系統(tǒng)，所述 制冷機(jī)組包括依次連通形成回路的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器；所述排熱循環(huán)系統(tǒng) 包括至少一個散熱器，所述冷凝器的冷卻水出口和冷卻水入口分別連通散熱器形成散熱回路。進(jìn)一步，所述蒸發(fā)器設(shè)置于礦井采掘工作面形成直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)；進(jìn)一步，所述制冷機(jī)組還包括空冷器，所述蒸發(fā)器的冷凍水出口和冷凍水入口分 別連通空冷器形成水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)；進(jìn)一步，所述蒸發(fā)器上連接有至少兩個空冷器，蒸發(fā)器與空冷器之間通過隔熱保 溫管道連接；進(jìn)一步，所述空冷器與蒸發(fā)器的冷凍水入口之間沿冷凍水的流動方向依次設(shè)置有 水處理器和膨脹水箱，所述膨脹水箱上設(shè)置有補(bǔ)水管和排污管，補(bǔ)水管上設(shè)置用于控制自 動補(bǔ)水的浮球閥；進(jìn)一步，所述冷凝器和散熱器之間設(shè)置有廢熱利用裝置；進(jìn)一步，所述廢熱利用裝置和散熱器之間設(shè)置有浸泡式換熱器；進(jìn)一步，所述冷凝器的冷卻水出口與散熱器之間沿冷卻水的流動方向依次設(shè)置有 水處理器和膨脹水箱，所述膨脹水箱上設(shè)置有補(bǔ)水管和排污管，補(bǔ)水管上設(shè)置用于控制自 動補(bǔ)水的浮球閥；進(jìn)一步，所述散熱器上設(shè)置有水噴淋裝置；進(jìn)一步，所述冷凝器與散熱器之間、蒸發(fā)器與空冷器之間分別設(shè)置有高低壓轉(zhuǎn)換
直ο實用新型的有益效果本實用新型的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，包括制冷機(jī)組 和排熱循環(huán)系統(tǒng)，所述制冷機(jī)組包括依次連通形成回路的壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā) 器；所述排熱循環(huán)系統(tǒng)包括至少一個散熱器，所述冷凝器的冷卻水出口和冷卻水入口分別 連通散熱器形成散熱回路，使用時，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器，與冷 卻水進(jìn)行熱交換后在冷凝器中冷凝為液態(tài)制冷劑，并經(jīng)膨脹閥降壓為低溫低壓的制冷劑液 體作為系統(tǒng)冷源，與冷凝器中的高溫高壓制冷劑進(jìn)行了熱交換的冷卻水被輸送至設(shè)置于地 面的散熱器進(jìn)行散熱，以保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行，該系統(tǒng)適用范圍廣，可根據(jù)實際情況合理選 擇不同的制冷方式。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進(jìn)一步描述。


圖1為本實用新型的原理示意圖；圖2為本實用新型直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)原理示意圖；圖3為本實用新型水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)原理示意圖；圖4為本實用新型由直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)和水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)同時制冷并集 中排熱時的原理示意圖；圖5為適用于遠(yuǎn)距離大高差(高差大于100米)傳輸冷媒的熱害礦井局部制冷降 溫系統(tǒng)原理示意圖。
具體實施方式
實施例1
圖1為本實用新型的原理示意圖；圖2為本實用新型直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)原理示
4意圖；圖3為本實用新型水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)原理示意圖；圖4為本實用新型由直冷式制 冷循環(huán)系統(tǒng)和水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)同時制冷并集中排熱時的原理示意圖，如圖所示本實 施例的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，包括三個制冷機(jī)組1和排熱循環(huán)系統(tǒng)，所述制冷機(jī)組1 包括依次連通形成回路的壓縮機(jī)5、冷凝器6、膨脹閥7和蒸發(fā)器8 ；所述排熱循環(huán)系統(tǒng)包括 四個散熱器3，所述冷凝器6的冷卻水出口和冷卻水入口分別連通散熱器3形成散熱回路， 使用時，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器，與冷卻水進(jìn)行熱交換后在冷凝 器中冷凝為液態(tài)制冷劑，并經(jīng)膨脹閥降壓為低溫低壓的制冷劑液體作為系統(tǒng)冷源，與冷凝 器中的高溫高壓制冷劑進(jìn)行了熱交換的冷卻水被輸送至設(shè)置于回風(fēng)巷的散熱器進(jìn)行散熱， 最后通過回風(fēng)井將熱量排出。同時，系統(tǒng)還設(shè)置有與散熱器一一對應(yīng)的防爆局部通風(fēng)機(jī)4， 以形成用于熱交換制冷的風(fēng)流，該系統(tǒng)適用范圍廣，可根據(jù)實際情況合理選擇不同的制冷 方式。本實施例中，所述兩個制冷機(jī)組1的蒸發(fā)器8通過絕熱金屬軟管與膨脹閥7和壓 縮機(jī)5連通，并設(shè)置于礦井采掘工作面形成直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)，直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)適 用于冷量輸送較近的工作地點(diǎn)，冷損小、換熱效率高，無需泵、補(bǔ)水系統(tǒng)和水處理系統(tǒng)等；剩 余的一個制冷機(jī)組1還包括空冷器2，所述蒸發(fā)器8的冷凍水出口和冷凍水入口通過隔熱保 溫管道分別連通三個空冷器2形成水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)，水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)適用于遠(yuǎn)距 離輸送載冷劑，安全可靠，可同時對多個存在熱害的工作地點(diǎn)進(jìn)行冷介質(zhì)供應(yīng)。 本實施例中，所述空冷器2與蒸發(fā)器8的冷凍水入口之間沿冷凍水的流動方向依 次設(shè)置有水處理器9和膨脹水箱10，所述膨脹水箱10上設(shè)置有補(bǔ)水管11和排污管12，補(bǔ) 水管11上設(shè)置用于控制自動補(bǔ)水的浮球閥13，以保證水可以不間斷的進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行熱 交換，同時對水進(jìn)行處理，也有利于提高水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)的使用壽命。本實施例中，所述冷凝器6和散熱器3之間設(shè)置有廢熱利用裝置14，將廢熱通過發(fā) 電等方式進(jìn)行再次利用，有利于提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低其運(yùn)行成本。本實施例中，所述廢熱利用裝置14和散熱器3之間設(shè)置有浸泡式換熱器15，可根 據(jù)實際情況，通過地下水或其他水源作為冷源水，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的排熱效率，降低能耗。本實施例中，所述冷凝器6的冷卻水出口與散熱器3之間沿冷卻水的流動方向依 次設(shè)置有水處理器9和膨脹水箱10，所述膨脹水箱10上設(shè)置有補(bǔ)水管11和排污管12，補(bǔ) 水管11上設(shè)置用于控制自動補(bǔ)水的浮球閥13，以保證水可不間斷的進(jìn)入冷凝器進(jìn)行熱交 換，同時對水進(jìn)行處理，也有利于提高排熱循環(huán)系統(tǒng)使用壽命。本實施例中，所述散熱器3上設(shè)置有水噴淋裝置16，以進(jìn)一步提高散熱器的散熱效率。本實施例中，所述冷凝器6與散熱器3之間設(shè)置有高低壓轉(zhuǎn)換裝置17，當(dāng)冷卻水循 環(huán)系統(tǒng)和水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)中的載冷水落差較大時，高低壓轉(zhuǎn)換裝置一方面可實現(xiàn)壓力 轉(zhuǎn)換，減少能量的損失，避免冷卻水和載冷水在循環(huán)過程中溫升過大；另一方面起到能量回 收的作用，減少整個系統(tǒng)的能耗。本實施例中，所述空冷器2、散熱器3、冷凝器6和蒸發(fā)器8的介質(zhì)入口和介質(zhì)出口 處均設(shè)置有溫度計、壓力計、流量計和多種常規(guī)閥門，以便于隨時監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況并根 據(jù)該情況對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。本實施例的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，采用直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)和水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)同時應(yīng)用，單獨(dú)制冷，集中排熱，適用范圍廣。實施例2 圖5為適用于遠(yuǎn)距離傳輸冷媒的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)原理示意圖，如圖所 示本實施例的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，包括制冷機(jī)組1和排熱循環(huán)系統(tǒng)，所述制冷機(jī) 組1包括依次連通形成回路的壓縮機(jī)5、冷凝器6、膨脹閥7和蒸發(fā)器8 ；所述排熱循環(huán)系統(tǒng) 包括四個散熱器3，所述冷凝器6的冷卻水出口和冷卻水入口分別連通散熱器3形成散熱回 路，使用時，制冷劑經(jīng)壓縮機(jī)壓縮成高溫高壓蒸汽進(jìn)入冷凝器，與冷卻水進(jìn)行熱交換后在冷 凝器中冷凝為液態(tài)制冷劑，并經(jīng)膨脹閥降壓為低溫低壓的制冷劑液體作為系統(tǒng)冷源，與冷 凝器中的高溫高壓制冷劑進(jìn)行了熱交換的冷卻水被輸送至設(shè)置于回風(fēng)巷的散熱器進(jìn)行散 熱，同時，系統(tǒng)還設(shè)置有與散熱器一一對應(yīng)的防爆局部通風(fēng)機(jī)4，以制造用于熱交換制冷的 風(fēng)流，該系統(tǒng)適用范圍廣，可根據(jù)實際情況合理選擇不同的制冷方式。本實施例中，所述制冷機(jī)組1還包括三組并聯(lián)的空冷器2，所述蒸發(fā)器8的冷凍水 出口和冷凍水入口通過隔熱保溫管道分別連通空冷器2形成水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)，水冷式 制冷循環(huán)系統(tǒng)適用于遠(yuǎn)距離輸送載冷劑，安全可靠，可同時對多個存在熱害的工作地點(diǎn)進(jìn) 行冷介質(zhì)供應(yīng)。本實施例中，所述空冷器2與蒸發(fā)器8的冷凍水入口之間沿冷凍水的流動方向依 次設(shè)置有水處理器9和膨脹水箱10，所述膨脹水箱10上設(shè)置有補(bǔ)水管11和排污管12，補(bǔ) 水管11上設(shè)置用于控制自動補(bǔ)水的浮球閥13，以保證水可以不間斷的進(jìn)入蒸發(fā)器進(jìn)行熱 交換，同時對水進(jìn)行處理，也有利于提高水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)的使用壽命。本實施例中，所述冷凝器6和散熱器3之間設(shè)置有廢熱利用裝置14，將廢熱通過發(fā) 電等方式進(jìn)行再次利用，有利于提高系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性，降低其運(yùn)行成本。本實施例中，所述廢熱利用裝置14和散熱器3之間設(shè)置有浸泡式換熱器15，可根 據(jù)實際情況，通過地下水或其他水源作為冷源水，進(jìn)一步提高系統(tǒng)的排熱效率。本實施例中，所述冷凝器6的冷卻水出口與散熱器3之間沿冷卻水的流動方向依 次設(shè)置有水處理器9和膨脹水箱10，所述膨脹水箱10上設(shè)置有補(bǔ)水管11和排污管12，補(bǔ) 水管11上設(shè)置用于控制自動補(bǔ)水的浮球閥13，以保證水可以不間斷的進(jìn)入冷凝器進(jìn)行熱 交換，同時對水進(jìn)行處理，也有利于提高排熱循環(huán)系統(tǒng)的使用壽命。本實施例中，所述散熱器3上設(shè)置有水噴淋裝置16，以進(jìn)一步提高散熱器的散熱 效率。本實施例中，所述冷凝器6與散熱器3之間、蒸發(fā)器8與空冷器2之間分別設(shè)置有 高低壓轉(zhuǎn)換裝置17，當(dāng)冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)中的載冷水落差較大時，高 低壓轉(zhuǎn)換裝置一方面可實現(xiàn)壓力轉(zhuǎn)換，減少能量的損失，避免冷卻水和載冷水在循環(huán)過程 中溫升過大；另一方面起到能量回收的作用，減少整個系統(tǒng)的能耗。本實施例中，所述空冷器2、散熱器3、冷凝器6和蒸發(fā)器8的介質(zhì)入口和介質(zhì)出口 處均設(shè)置有溫度計、壓力計、流量計和多種常規(guī)閥門，以便于隨時監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行情況并根 據(jù)情況對系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。本實施例的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，采用水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)，并設(shè)置有兩 個高低壓轉(zhuǎn)換裝置，適用于高差超過100米的深井。最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本實用新型進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本 實用新型的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術(shù)方案的宗旨和范 圍，其均應(yīng)涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求一種熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于包括制冷機(jī)組(1)和排熱循環(huán)系統(tǒng)，所述制冷機(jī)組(1)包括依次連通形成回路的壓縮機(jī)(5)、冷凝器(6)、膨脹閥(7)和蒸發(fā)器(8)；所述排熱循環(huán)系統(tǒng)包括至少一個散熱器(3)，所述冷凝器(6)的冷卻水出口和冷卻水入口分別連通散熱器(3)形成散熱回路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述蒸發(fā)器⑶ 設(shè)置于礦井采掘工作面形成直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述制冷機(jī)組(1) 還包括空冷器(2)，所述蒸發(fā)器(8)的冷凍水出口和冷凍水入口分別連通空冷器(2)形成水 冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述蒸發(fā)器⑶ 上連接有至少兩個空冷器(2)，蒸發(fā)器(8)與空冷器(2)之間通過隔熱保溫管道連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述空冷器(2) 與蒸發(fā)器(8)的冷凍水入口之間沿冷凍水的流動方向依次設(shè)置有水處理器(9)和膨脹水箱 (10)，所述膨脹水箱(10)上設(shè)置有補(bǔ)水管(11)和排污管(12)，補(bǔ)水管(11)上設(shè)置用于控 制自動補(bǔ)水的浮球閥(13)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝器(6) 和散熱器(3)之間設(shè)置有廢熱利用裝置(14)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述廢熱利用裝 置(14)和散熱器(3)之間設(shè)置有浸泡式換熱器(15)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝器(6) 的冷卻水出口與散熱器(3)之間沿冷卻水的流動方向依次設(shè)置有水處理器(9)和膨脹水箱 (10)，所述膨脹水箱(10)上設(shè)置有補(bǔ)水管(11)和排污管(12)，補(bǔ)水管(11)上設(shè)置用于控 制自動補(bǔ)水的浮球閥(13)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述散熱器(3) 上設(shè)置有水噴淋裝置(16)。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，其特征在于所述冷凝器(6) 與散熱器(3)之間、蒸發(fā)器(8)與空冷器(2)之間分別設(shè)置有高低壓轉(zhuǎn)換裝置(17)。
專利摘要本實用新型公開了一種熱害礦井局部制冷降溫系統(tǒng)，包括制冷機(jī)組和排熱循環(huán)系統(tǒng)，所述制冷機(jī)組包括壓縮機(jī)、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)器，排熱循環(huán)系統(tǒng)包括至少一個散熱器，制冷機(jī)組所產(chǎn)生的熱量，通過排熱循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行排放，所述制冷機(jī)組可分別以制冷劑和水為載冷介質(zhì)形成直冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)和水冷式制冷循環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)冷損小，運(yùn)行經(jīng)濟(jì)，根據(jù)冷量輸送的遠(yuǎn)近選擇使用其中一種制冷方式或兩種制冷方式組合進(jìn)行制冷，同時，本系統(tǒng)還可通過設(shè)置高低壓轉(zhuǎn)換裝置來適應(yīng)深度較大的礦井，適用范圍廣。
文檔編號E21F3/00GK201627598SQ20092020696
公開日2010年11月10日 申請日期2009年11月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月3日
發(fā)明者向大海, 姬建虎, 張習(xí)軍, 王正輝, 陸偉 申請人:煤炭科學(xué)研究總院重慶研究院