[發(fā)明專利]礦井降溫用制冷系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310232840.6
• 申請(qǐng)日: 2013-06-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103306705A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉靖;梁世強(qiáng);郭永獻(xiàn);陳偉;成克用
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所
• 主分類號(hào): E21F3/00
• 分類號(hào): E21F3/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 周長(zhǎng)興

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一礦井降溫用制冷系統(tǒng)，特別是制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器置于礦井井下，壓縮機(jī)、冷凝器、冷卻設(shè)備等其余制冷部件位于礦井地面，由細(xì)長(zhǎng)管取代膨脹閥的礦井降溫用制冷系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著礦井(煤礦、冶金礦)采深的增加和采掘機(jī)械化程度的不斷提高，礦井高溫?zé)岷σ呀?jīng)成為制約井下安全開(kāi)采的重大問(wèn)題之一，有關(guān)專家認(rèn)為未來(lái)礦山的極限開(kāi)采深度將取決于礦井降溫技術(shù)和裝備的發(fā)展水平。高溫高濕環(huán)境不僅嚴(yán)重地危害了人體的身體健康，而且時(shí)刻威脅著生產(chǎn)的正常進(jìn)行。因?yàn)槿梭w在熱環(huán)境中，中樞神經(jīng)系統(tǒng)受到抑制，使注意力分散，降低了動(dòng)作的準(zhǔn)確性和協(xié)調(diào)性。高溫高濕的環(huán)境容易使工人處于昏昏欲睡的狀態(tài)，且工人心理上易煩躁不安，加上繁重的體力勞動(dòng)，工人的機(jī)警能力降低，從而使事故的發(fā)生率上升。為此必須采用礦井人工制冷降溫技術(shù)來(lái)對(duì)井下高溫高濕環(huán)境進(jìn)行控制，以消除礦井熱害。

目前，礦井人工制冷降溫系統(tǒng)按照制冷機(jī)組的安裝位置可分為：

1)制冷機(jī)組安裝在地面；

2)制冷機(jī)組安裝在井下；

3)地面及井下同時(shí)安裝制冷機(jī)組等三種形式。

制冷機(jī)組安裝在井下時(shí)，需要開(kāi)挖專門的大型設(shè)備硐室，制冷設(shè)備必須滿足井下防爆標(biāo)準(zhǔn)、設(shè)備緊湊化及可靠性極高的要求，而普通技術(shù)成熟的制冷機(jī)組無(wú)法滿足這些要求，此外制冷機(jī)組放置于井下關(guān)鍵問(wèn)題是冷凝熱排除不暢，極大降低了制冷機(jī)的制冷系數(shù)(COP)。制冷機(jī)組安裝于地面可選用普通制冷機(jī)，運(yùn)行管理及設(shè)備維修方便，但是由于地面制冷機(jī)組距離井下空調(diào)降溫工作點(diǎn)遠(yuǎn)，給冷量輸送帶來(lái)了難度，且冷量輸送過(guò)程中損失量大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種礦井降溫用制冷系統(tǒng)。

本發(fā)明的又一目的在于提供一種上述礦井降溫用制冷系統(tǒng)的使用方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的礦井降溫用制冷系統(tǒng)，包括：

壓縮機(jī)(1)連接冷凝器(2)安裝在井上，壓縮機(jī)(1)和冷凝器(2)通過(guò)節(jié)流元件(3)和管道(8)連接安裝在井下的蒸發(fā)器(4)連接構(gòu)成制冷循環(huán)系統(tǒng)，該制冷循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)充注有制冷劑；

冷凝器(2)通過(guò)冷卻水循環(huán)泵(6)與閉式換熱器(5)由管道相連接構(gòu)成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，該冷卻水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)充注有冷卻水；

蒸發(fā)器(4)通過(guò)冷凍水循環(huán)泵(7)與空冷器相連接形構(gòu)成冷凍水循環(huán)系統(tǒng)，該冷凍水循環(huán)系統(tǒng)內(nèi)充注有冷凍水。

所述的礦井降溫用制冷系統(tǒng)，其中，制冷劑為R717。

所述的礦井降溫用制冷系統(tǒng)，其中，閉式換熱器(5)連接礦井排水。

所述的礦井降溫用制冷系統(tǒng)，其中，蒸發(fā)器(4)及冷凝器(2)均采用板式換熱器，壓縮機(jī)(1)為螺桿式，節(jié)流元件(3)為細(xì)長(zhǎng)管。

所述的礦井降溫用制冷系統(tǒng)，其中，位于井內(nèi)的制冷劑管道為鋼管或者塑料管。

所述的礦井降溫用制冷系統(tǒng)，其中冷凍水循環(huán)泵(7)及空冷器為防爆設(shè)備。

本發(fā)明的礦井降溫用制冷系統(tǒng)的使用方法是，制冷劑R717由壓縮機(jī)內(nèi)被壓縮變?yōu)楦邷馗邏簹鈶B(tài)制冷劑，經(jīng)由制冷劑管道進(jìn)入冷凝器，在冷凝器內(nèi)被冷卻水冷卻變?yōu)楦邷馗邏阂簯B(tài)制冷劑，高溫高壓液態(tài)制冷劑由冷凝器出口經(jīng)由位于礦井回風(fēng)立井筒內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)管進(jìn)入井下的蒸發(fā)器，在節(jié)流元件的阻力作用下，制冷劑成為低溫低壓的液態(tài)制冷劑在蒸發(fā)器內(nèi)蒸發(fā)，吸收冷凍水中的熱量實(shí)現(xiàn)制冷，轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏氐蛪旱臍鈶B(tài)制冷劑；

低溫低壓的氣態(tài)制冷劑由井下蒸發(fā)器出口進(jìn)入位于礦井回風(fēng)立井筒內(nèi)的管道，在氣態(tài)制冷劑自身蒸氣壓力作用下被壓送至井上壓縮機(jī)內(nèi)，重新被壓縮，依次形成制冷循環(huán)。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1)本發(fā)明除蒸發(fā)器外主要制冷部件放置于井上，因此不受井下防爆要求的制約，可選用普通的制冷部件。

2)本發(fā)明蒸發(fā)器放置于井下，蒸發(fā)器與井上冷凝器、壓縮機(jī)通過(guò)位于立井井筒內(nèi)的管道連接，地面冷量可實(shí)現(xiàn)基于重力熱管原理的方式向井下輸送，無(wú)需消耗其他動(dòng)力。

3)本發(fā)明井上冷凝器與井下蒸發(fā)器之間通過(guò)立井筒內(nèi)的細(xì)長(zhǎng)管相連接，由于立井筒深度大(可超過(guò)1000米)，因此制冷劑流過(guò)這部分細(xì)長(zhǎng)管阻力大，細(xì)長(zhǎng)管可替代膨脹閥來(lái)實(shí)現(xiàn)制冷劑的節(jié)流降壓(其原理同家用空調(diào)中的毛細(xì)管)。