[發明專利]高溫礦井用的組合式降溫系統及其降溫方法

無效

• 申請號: 201310231537.4
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN103291347A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 辛嵩;李鵬延;李忠顯;張洪偉;生世雄;卜凡秀
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

技術領域

本發明涉及煤礦開采，尤其涉及煤礦深部開采時的降溫技術。

背景技術

隨著我國礦產資源開采深度的逐漸增加，深部礦井高溫熱害問題逐漸成為制約深部資源開采的重要因素。持續的高溫會導致井下作業環境惡化，對作業人員的身體造成極大的傷害，使勞動生產率大大下降，發生事故的風險大大增加，同時還會降低井下設備的工作性能，減少設備使用壽命。

傳統降溫技術包括非機械制冷降溫技術和機械制冷降溫技術兩大類。非機械制冷有通風降溫、控制熱源散熱和個體防護等方式，但隨著開采深度的增加，熱害程度的加劇，非機械制冷降溫技術已經遠遠達不到高溫礦井的降溫要求。機械制冷降溫技術即礦井空調降溫技術，主要包括機械制冷水降溫方式、機械制冰降溫方式和空氣壓縮制冷降溫方式三種。機械制冷降溫技術的發展歷經了幾十年的時間，目前已經發展成為一項較為成熟的礦井降溫技術。

雖然機械制冷降溫技術在高溫礦井熱害防治工作中取得了不錯的效果，但大型制冷機組的長期使用所附加的高額成本成為高溫熱害礦井面臨的一個重大問題。尤其是隨著開采深度的進一步增加，井下熱害周期逐漸延長，很多作業地點在全年范圍內都要靠機械制冷來緩解高溫高濕的工作環境。因此，大型制冷機組高額的運行費用和定期的維護檢修不僅給高溫礦井帶來了巨大的經濟壓力，更給企業節能減排工作帶來了巨大的阻力?？梢?，解決礦井降溫的高成本、高能耗問題對深部資源開采意義重大。

我國煤炭資源大都分布在北方地區，整個華北、西北地區煤炭儲量占全國保有儲量的79.64％。而我國北方地區主要是溫帶季風氣候，夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥，冬季平均氣溫均低于0℃，而目前對冬季豐富自然冷源的利用卻少之又少。

發明內容

為了改變目前高溫礦井機械制冷降溫高能耗、高運行成本的問題，本發明在機械制冷降溫系統的基礎上，充分利用冬季自然條件，提供了一種機械制冷與利用冬季自然制冰蓄冷相結合的組合式降溫系統。

本發明的技術方案是：一種高溫礦井用的組合式降溫系統，它包括井下的機械制冷降溫系統；其特征在于，它還包括井上的自然制冰蓄冷系統；

所述的自然制冰蓄冷系統由輸水裝置、儲冰庫房、制冰裝置所組成；所述的儲冰庫房是帶有保溫層結構的構筑物，儲冰庫房的房頂構筑有入口；所述的制冰裝置是在儲冰庫房的房頂設有若干支架，支架上安裝有一層層的制冰盤，制冰盤可在支架上翻轉；制冰盤上面設有放水閥，制冰盤的翻轉處對著儲冰庫房入口；所述的輸水裝置是在地面設有制冰用冷水輸送泵站，泵站布置水泵和輸水管路，輸水管路通到房頂的放水閥；在儲冰庫房中設有換熱盤管，換熱盤管并聯在井下機械制冷機組的輸冷管路上。

為了防止冬季凍壞設備，輸水裝置上設有保溫層；為了減少太陽光照對制冰裝置的熱輻射，在儲冰庫房房頂還設有遮陽罩；為了在極寒天氣對存儲冰塊進一步冷凍降溫，在儲冰庫房上設置成排的保溫式風窗。

所述制冰盤是用不銹鋼制作的具有一定容積的薄壁鋼盤。

利用本發明組合式降溫系統對高溫礦井進行降溫的方法是，到冰凍季節時，開始制冰，制冰用水由輸水裝置輸送至制冰裝置，打開放水閥將所有制冰盤灌滿；待自然結冰后，翻轉制冰盤，所得冰塊通過入口落到儲冰庫房內儲存。在極寒天氣時，打開保溫式風窗對存儲的冰塊進一步降溫，利用冰塊儲存冷源。利用儲冰降溫時，可關閉機械制冷機組，切斷機械制冷機組的輸冷管路，打開自然制冰蓄冷降溫的輸冷管路，通過換熱盤管及輸冷管路將儲存冰的冷量送入井下降溫。

本發明的積極效果是：利用可再生的天然冷源代替大型制冷機組，在整個冰凍季節可自然制出整個礦井長時間的降溫用的冰量，有利于節約能源、保護環境、緩解緊張的電力供應局面。自然制冰系統的結構緊湊，基礎設施構建、制作費用低，在房頂上面制冰，制冰后直接轉入下面儲存，冰的轉運存儲方便，無需繁雜的工序和運轉設備，系統運行能耗低；系統立體化程度高，整體占地面積小。

附圖說明

圖1是本發明實施例的示意圖；

圖2是實施例中每個制冰單元的立面布置圖。

圖例說明，1—冷水輸送泵；2—冷水輸送管路；3—放水閥；4—制冰盤；5—支架；6—遮陽罩；7—儲冰庫房；8—進口；9—密封蓋；10—保溫風窗；11—換熱盤管；12—儲冰降溫循環水泵；13—循環輸冷管道；14—空冷器；15—噴霧裝置；16—機械制冷機組；17—機械制冷降溫循環水泵。

具體實施方式

下面以某礦為例，進一步說明實施例。