專利名稱：礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種降溫系統(tǒng)，尤其涉及一種充分利用礦井中的涌水為冷源 的深井降溫系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
熱害是礦井的自然災(zāi)害之一，隨著礦井開采深度的增加，礦井中高溫高 濕的熱害問題變得越來越嚴(yán)重，其主要表現(xiàn)在以往生產(chǎn)水平還未出現(xiàn)高溫高 濕的礦井，開采深度增大到某一水平可能出現(xiàn)高溫高濕和目前水平局部出現(xiàn) 高溫高濕的礦井，在該深度水平開采，可能出現(xiàn)更加嚴(yán)重的高溫?zé)岷﹄y題。 而且隨著礦井開采深度的增加，機(jī)械化程度也越來越高，由此產(chǎn)生的機(jī)械散 熱也愈來愈大，礦井熱害問題將顯得愈來愈突出。礦井熱害不僅影響井下作 業(yè)人員的工作效率，影響礦山的經(jīng)濟(jì)效益，而且嚴(yán)重地影響井下作業(yè)人員的 身體健康和生命安全，嚴(yán)重地影響礦山的安全。從總體上看，人工制冷降溫技術(shù)可以分為水冷卻系統(tǒng)和水冷卻系統(tǒng)，其 中水冷卻系統(tǒng)就是礦井空調(diào)降溫技術(shù)的應(yīng)用，是利用以氟利昂為制冷劑的壓縮制冷才幾進(jìn)行礦內(nèi)人工制冷的降溫方法；而水冷卻降溫系統(tǒng)則是將制水才幾制 出的水塊撒向工作面，通過水水相變完成熱量交換，或利用井下融冰后形成 的冷凍水向工作面噴霧，達(dá)到降溫目的。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的礦井空調(diào)降溫系統(tǒng)存在下述問題，礦井空調(diào)降溫技術(shù) 可以提取的冷量較小(進(jìn)出水溫差一般2 ~ 3°C ),冷卻水屬于閉路循環(huán)系 統(tǒng)，流量小，冷量的提取完全以電能的消耗為代價(jià)，運(yùn)行費(fèi)用高，而且主機(jī) 及所有設(shè)備一般都布置在降溫工作面巷道內(nèi)，冷風(fēng)與新進(jìn)風(fēng)流混合后形成混風(fēng)送至工作面，嚴(yán)重影響降溫效果。此外，置換出的熱量無法完全排走，致 使制冷機(jī)效率低、降溫效果不明顯。另外，集中空調(diào)降溫系統(tǒng)根據(jù)布置形式 逐漸發(fā)展為地面集中式、聯(lián)合集中式及井下局部分散式，但地面集中式空調(diào)系統(tǒng)載冷劑循環(huán)管道承壓大，易被腐蝕損壞，且冷損較大；在用風(fēng)地點(diǎn)上空 調(diào)效果不好，經(jīng)濟(jì)性較差，安全性較低；此外，供冷距離短，要求水量大，冷 凍水溫差小。井上、下聯(lián)合的混合空調(diào)系統(tǒng)是在地面、井下同時(shí)設(shè)置制冷站， 冷凝熱在地面集中排放，但在深部礦井降溫中制冷容量受制于空氣和水流的 回流排熱能力，所以通常需要在地表安裝附加的制冷機(jī)組，操作復(fù)雜，造價(jià) 高。而局部分散式空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備布置分散，冷媒循環(huán)管路復(fù)雜，操作管理不 便。以上問題嚴(yán)重制約了其在深井降溫中的應(yīng)用。而水冷卻降溫系統(tǒng)存在一個(gè)重要的問題，就是輸冰管道的機(jī)械設(shè)計(jì)及管 道堵塞問題，對(duì)系統(tǒng)運(yùn)行管理和控制方面有較高的要求，同時(shí)，就降溫效果 而言，冰冷式降溫系統(tǒng)在降低溫度的同時(shí)會(huì)增大工作面的相對(duì)濕度，很難達(dá) 到工作面降溫降濕的要求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供了 一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以用礦井 涌水為冷源提取冷量，供給降溫子系統(tǒng)，用于降溫子系統(tǒng)與工作面進(jìn)行熱交 換，具有節(jié)能、高效、環(huán)保的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的本發(fā)明實(shí)施方式提供一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括制冷子系統(tǒng)、壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)及降溫子系統(tǒng)；所述制冷子系統(tǒng)的冷卻水 回水端與水倉B連接，水倉B的排水端分別通過排水系統(tǒng)與水倉C及現(xiàn)有排水系 統(tǒng)連接；水倉C的礦井涌水輸出端經(jīng)管路、開放式水溝及開放式水倉與水倉A 連接，水倉A的礦井涌水排水端通過水處理系統(tǒng)與制冷子系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)水端連接，制冷子系統(tǒng)的冷量輸出端通過壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)連接構(gòu)成 閉路循環(huán)系統(tǒng)。所述水倉A、水倉B均為設(shè)置在礦井內(nèi)-600水平處的水倉；水倉C為設(shè)置在 礦井內(nèi)H50水平處的水倉。所述壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)連接設(shè)置在制冷子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)之間，與制冷 子系統(tǒng)連接形成上循環(huán)閉路循環(huán)子系統(tǒng)，與降溫子系統(tǒng)連接形成下循環(huán)閉路 子系統(tǒng)。所述降溫子系統(tǒng)設(shè)置在礦井中的-1010水平處，用于通過制冷子系統(tǒng)經(jīng)壓 力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)輸送的提取出來的冷量與工作面高溫空氣進(jìn)行熱交換，降低工 作面的環(huán)境溫度。所述制冷子系統(tǒng)設(shè)置在礦井內(nèi)的-600水平處，壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)設(shè)置在礦 井內(nèi)的-800水平處。本發(fā)明實(shí)施方式還提供一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)包 括制冷子系統(tǒng)的冷卻水回水端與水倉連接，水倉的礦井涌水排水端經(jīng)水平 管路、開放式水溝及開放式水倉與制冷子系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)水端連接，制冷子 系統(tǒng)的冷量輸出端通過管路與降溫子系統(tǒng)連接構(gòu)成閉路循環(huán)系統(tǒng)。所述水倉為"i殳置在礦井內(nèi)的-700水平處的水倉。所述制冷子系統(tǒng)的冷卻水回水端的流量為4 0OmVh,所述水倉的礦井涌水 排水端的流量為60mVh。所述制冷子系統(tǒng)設(shè)置在礦井內(nèi)-7 0 O水平處。 所述降溫子系統(tǒng)設(shè)置在礦井內(nèi)-98 O水平處。由上述本發(fā)明實(shí)施例提供的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明實(shí)施方式通過制 冷子系統(tǒng)的冷量提取端與礦井涌水排水系統(tǒng)的排水端連接，從各水倉的礦井 涌水中提取冷量，并通過壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)將制冷子系統(tǒng)提取的冷量輸送至降 溫子系統(tǒng)，作為降溫子系統(tǒng)與工作面降溫進(jìn)行熱交換的冷源。該系統(tǒng)利用的冷源是礦井涌水，充分利用地層能，保證了資源的可持續(xù)利用和發(fā)展；整個(gè) 系統(tǒng)實(shí)行閉路循環(huán)，無污染，最大程度地減少了廢氣廢物的排放，有效地保 護(hù)了態(tài)環(huán)境，具有顯著的社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例的礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)的連接示意圖；圖2為本發(fā)明另 一實(shí)施例的礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)的連接示意圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)的工藝參數(shù)示意圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明實(shí)施方式提供的礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，解決了礦井空 調(diào)降溫技術(shù)和冰冷卻降溫技術(shù)諸多不足之處，利用礦井本身涌水作為深井降 溫系統(tǒng)的冷源。礦井涌水是一種在礦井開挖過程中從巖層中涌出的地下水。 在未將其作為深井降溫系統(tǒng)冷源的情況下， 一般采取設(shè)置水倉的方法將不同 水平的礦井涌水收集起來，再通過泵站將其抽到地表，作為廢水排掉。該系 統(tǒng)通過制冷子系統(tǒng)(HEMS-I子系統(tǒng))將大量的礦井涌水作為自然冷源，從礦井 涌水中提取冷量；同時(shí)，輔以壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)(HEMS-PT子系統(tǒng))，用于降低管 道及設(shè)備所承受的壓力；最后通過降溫子系統(tǒng)(HEMS-1I子系統(tǒng))將提取出來的 冷量與工作面高溫空氣進(jìn)行熱交換，降低工作面的環(huán)境溫度。該系統(tǒng)可以分為如下兩種it式高差循環(huán)冷源降溫才莫式和水平循環(huán)冷源 降溫模式，為便于理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)兩種模式進(jìn)一步說 明。實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例提供的礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，該系統(tǒng)為高差循環(huán)冷源降溫模式，具體包括制冷子系統(tǒng)、壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)及降溫子 系統(tǒng)；所述制冷子系統(tǒng)的冷卻水回水端與水倉B連接，水倉B的排水端分別通 過排水系統(tǒng)與水倉C及現(xiàn)有排水系統(tǒng)連接；水倉C的礦井涌水輸出端經(jīng)管路、 開放式水溝及開放式水倉與水倉A連接，水倉A的的礦井涌水排水端通過水處 理系統(tǒng)與制冷子系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)水端連接，制冷子系統(tǒng)的冷量輸出端通過壓 力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)連接閉路循環(huán)系統(tǒng)，壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與制冷子系 統(tǒng)連接形成上循環(huán)閉路循環(huán)子系統(tǒng)，壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)連接形成 下循環(huán)閉路子系統(tǒng)。其中，所述水倉A、水倉B均為設(shè)置在礦井內(nèi)-600水平的水倉；水倉C為設(shè) 置在礦井內(nèi)-450水平的水倉，各水倉均作為存放礦井涌水的容器，其中水倉 A中的礦井涌水是給制冷子系統(tǒng)提取冷量的冷源，水倉B用于收集經(jīng)制冷子 系統(tǒng)提取過冷量、溫度較高的礦井涌水，水倉C作為開放式水倉用于為從水 倉B中排出的礦井涌水降溫。其中，降溫子系統(tǒng)設(shè)置在礦井中的-IOIO水平處，用于通過制冷子系統(tǒng) 經(jīng)壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)輸送的提取出來的冷量與工作面高溫空氣進(jìn)行熱交換，降 低工作面7的環(huán)境溫度。實(shí)際中的高差循環(huán)冷源降溫模式的降溫系統(tǒng)為制冷子系統(tǒng)(HEMS-I) 的制冷機(jī)組冷卻水回水從-600水倉B經(jīng)管路排至-450水平大巷的排水溝內(nèi)，從 排水溝流入-450水倉C中，再經(jīng)過管路、開放式水溝及開放式水倉冷卻后，再 通過管^^回排至-600水倉A， -使水溫可以冷卻到30。C以內(nèi)，/人而形成-600 —-450 —-600高差循環(huán)冷源降溫模式。再通過制冷工作站(制冷子系統(tǒng)(HEMS-I))、壓力轉(zhuǎn)換工作站(壓力子系統(tǒng)(HEMS-PT))和降溫工作站(降溫子 系統(tǒng)(HEMS-II))的聯(lián)合工作，將從礦井涌水中提取出來的冷量用于工作面 降溫。在該模式的降溫系統(tǒng)中，制冷工作站(制冷子系統(tǒng)(HEMS-1))設(shè)置 在礦井內(nèi)-600水平處，壓力轉(zhuǎn)換工作站(壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)(HEMS-PT))設(shè)置在礦井內(nèi)-800水平處，降溫工作站(降溫子系統(tǒng)(HEMS-II))設(shè)置在-IOIO 水平處。實(shí)施例二如圖2所示，本實(shí)施例還提供了另 一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)， 該系統(tǒng)為水平循環(huán)冷源降溫模式，具體包括制冷子系統(tǒng)的冷卻水回水端與 水倉連接，水倉的礦井涌水排水端經(jīng)水平管路、開放式水溝及開放式水倉與 制冷子系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)水端連接，制冷子系統(tǒng)的冷量輸出端通過管路與降溫 子系統(tǒng)連"t妻構(gòu)成閉^^f盾環(huán)系統(tǒng)。其中，所述水倉為設(shè)置在礦井內(nèi)-700水平處的水倉，制冷子系統(tǒng)設(shè)置在 礦井內(nèi)-700水平處，所述制冷子系統(tǒng)設(shè)置在礦井內(nèi)-980水平處。實(shí)際中的水平循環(huán)冷源降溫模式系統(tǒng)為制冷子系統(tǒng)(HEMS-1 )的制冷 機(jī)組的冷卻水回水(38°C )經(jīng)-700水倉冷卻后作為主要冷源，其流量為400 mVh。另外，礦井涌水中有60m7h水源可以作為輔助冷源，將循環(huán)冷卻水與礦 井涌水混合作為冷卻水水源。經(jīng)過水平管路、開放式水溝及開放式水倉冷卻 至30。C后，進(jìn)入HEMS-I才幾組的冷卻水進(jìn)水管，形成-700 —-700水平循環(huán)冷源 降溫才莫式。該系統(tǒng)以循環(huán)冷卻水(400mVh)和礦井涌水(60mVh)混合作為 冷卻水水源，利用制冷子系統(tǒng)(HEMS-I)的制冷機(jī)組從中提取冷量，供給降 溫子系統(tǒng)(HEMS-II),由HEMS-II的降溫^L組產(chǎn)生冷風(fēng)直4矣對(duì)工作面降溫。 其中，制冷工作站(制冷子系統(tǒng)(HEMS-I))設(shè)置在礦井內(nèi)的-700水平處，降 溫工作站(降溫子系統(tǒng)(HEMS-II) ) i殳置在礦井內(nèi)的-980水平處。如圖3所示，根據(jù)實(shí)際中使用的上述實(shí)施例一中的降溫系統(tǒng)測試得出，制 冷子系統(tǒng)(HEMS-I ) —次側(cè)進(jìn)水溫度為29。C，出水溫度38。C; 二次側(cè)供水溫 度7。C,回水溫度12。C。壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)(HEMS-PT) —次側(cè)進(jìn)水溫度8。C，出 水溫度11。C; 二次側(cè)供水溫度14。C,回水溫度19。C。降溫子系統(tǒng)(HEMS-II )一次側(cè)進(jìn)水溫度15。C,出水溫度18。C; 二次側(cè)進(jìn)風(fēng)溫度31。C，送風(fēng)溫度22 。C,該系統(tǒng)各子系統(tǒng)一、二側(cè)的溫度可以很好的滿足深井降溫的需要。綜上所述，本發(fā)明實(shí)施例的降溫系統(tǒng)中的制冷子系統(tǒng)的冷量提取端從水 倉的礦井涌水中提取冷量，并通過壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)或直接將冷量供應(yīng)給降溫 子系統(tǒng)中，作為降溫子系統(tǒng)與工作面進(jìn)行熱交換的冷源，與傳統(tǒng)的礦井空調(diào) 降溫技術(shù)和冰冷卻降溫技術(shù)相比，該系統(tǒng)不但節(jié)省了電能，而且充分利用了 現(xiàn)有的礦井涌水資源，達(dá)到了節(jié)能、環(huán)保的目的。以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不 局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可 輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明 的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括制冷子系統(tǒng)、壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)及降溫子系統(tǒng)；所述制冷子系統(tǒng)的冷卻水回水端與水倉B連接，水倉B的排水端分別通過排水系統(tǒng)與水倉C及現(xiàn)有排水系統(tǒng)連接；水倉C的礦井涌水輸出端經(jīng)管路、開放式水溝及開放式水倉與水倉A連接，水倉A的礦井涌水排水端通過水處理系統(tǒng)與制冷子系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)水端連接，制冷子系統(tǒng)的冷量輸出端通過壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)連接構(gòu)成閉路循環(huán)系統(tǒng)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水倉A、水倉B均為設(shè) 置在礦井內(nèi)-600水平處的水倉；水倉C為設(shè)置在礦井內(nèi)-450水平處的水倉。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)連接 設(shè)置在制冷子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)之間，與制冷子系統(tǒng)連接形成上循環(huán)閉路循 環(huán)子系統(tǒng)，與降溫子系統(tǒng)連>^形成下循環(huán)閉^>子系統(tǒng)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述降溫子系統(tǒng)設(shè)置在礦 井中的-1010水平處，用于通過制冷子系統(tǒng)經(jīng)壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)輸送的提取出來 的冷量與工作面高溫空氣進(jìn)行熱交換，降低工作面的環(huán)境溫度。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷子系統(tǒng)設(shè)置在礦 井內(nèi)的-600水平處，壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)設(shè)置在礦井內(nèi)的-800水平處。
6、 一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括制 冷子系統(tǒng)的冷卻水回水端與水倉連接，水倉的礦井涌水排水端經(jīng)水平管路、 開放式水溝及開放式水倉與制冷子系統(tǒng)的冷卻水進(jìn)水端連接，制冷子系統(tǒng)的 冷量輸出端通過管路與降溫子系統(tǒng)連接構(gòu)成閉路循環(huán)系統(tǒng)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述水倉為設(shè)置在礦井內(nèi) 的-700水平處的水倉。
8、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷子系統(tǒng)的冷卻水 回水端的流量為400m7h,所述水倉的礦井涌水排水端的流量為60m:'/h。
9、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述制冷子系統(tǒng)設(shè)置在礦 井內(nèi)-700水平處。
10、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述降溫子系統(tǒng)設(shè)置在礦 井內(nèi)-980水平處。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種礦井涌水為冷源的深井降溫系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括制冷子系統(tǒng)、壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)及降溫子系統(tǒng)；制冷子系統(tǒng)的冷量提取端與礦井涌水排水系統(tǒng)的排水端連接，制冷子系統(tǒng)的冷量輸出端通過壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)與降溫子系統(tǒng)連接。該系統(tǒng)利用制冷子系統(tǒng)從礦井涌水中提取冷量，然后，輔以壓力轉(zhuǎn)換子系統(tǒng)降低管道及設(shè)備所承受的壓力，最后通過降溫子系統(tǒng)，將提取出來的冷量與工作面高溫空氣進(jìn)行熱交換，降低工作面的環(huán)境溫度，同時(shí)將置換出的熱量作為地面供熱及洗浴的熱源。該系統(tǒng)通過對(duì)礦井涌水的自用，充分利用了地層能，保證了資源的可持續(xù)利用和發(fā)展，整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)實(shí)行閉路循環(huán)，無污染，最大程度地減少了廢氣廢物的排放，有效地保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。
文檔編號(hào)F25D1/02GK101240714SQ20081005711
公開日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2008年1月29日
發(fā)明者何滿潮 申請(qǐng)人:何滿潮