[實用新型]一種壓力交換系統

有效

• 申請號: 201320167182.2
• 申請日: 2013-04-07
• 公開（公告）號: CN203223242U
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 姜培朋
• 申請（專利權）人: 濟南國海能源科技有限公司
• 主分類號: E21F3/00
• 分類號: E21F3/00
• 代理公司: 北京聯瑞聯豐知識產權代理事務所(普通合伙) 11411
• 代理人: 鄭自群

技術領域

本實用新型涉及礦井開采技術領域，特別涉及一種用于礦井降溫的壓力交換系統，本實用新型的壓力交換系統能耗低、造價少、控制信號質量高、誤判及故障停機少、工作穩定性與安全性好并可通過若干套壓力交換器的組合，實現冷、熱水的持續。

背景技術

隨著礦井開采深度的增加，熱害對礦井生產的影響和危害逐漸顯現，尤其是800米以上的礦井。

對于礦井降溫，目前主要有四種方式，一是冰系統，即通過地面制冰機獲得冰水或流化冰，通過管道送至井下，然后在井下融化成5℃左右的冷水，輸送至工作面降溫，回水一般和礦井水一同排至地面。由于蒸發溫度較低，所以制冰降溫系統能耗較高；此外冰的流動性差，冰融水不回收，進一步增加了系統能耗及水耗。二是井下集中制冷冷水系統，即在井下開辟制冷硐室，安置制冷機組，蒸發器產出的5～10℃的冷水送至工作面降溫，冷凝器產出的熱水通過管道送至地面冷卻塔。由于冷凝器需要承壓，所以其換熱性能大大削弱，造成制冷能效也比較低；此外由于井下防爆要求較高，工作環境較差，為了保證系統工作穩定性，制冷機組造價成本非常高。三是承壓換熱系統，即在地面獲得-10℃～0℃的乙二醇溶液，通過管道送至井下承壓換熱器，冷卻從工作面返回的冷水，乙二醇溶液溫度升至10～15℃后返回地面，由制冷設備降溫。和制冰系統相比，承壓換熱系統可以有效解決冰的流動性問題及冰融水回收問題，但因其蒸發溫度仍較低，且承壓換熱器存在較大的換熱損失，能耗也比較高。四是壓力交換系統，即在地面獲得4～7℃的冷水，通過管道送至井下的壓力交換系統，通過壓力交換系統，將冷水勢能轉移到工作面返回的熱水中并送至地面，然后壓力減小的冷水在送至工作面降溫。和前三種方式相比，壓力交換系統可以有效解決蒸發溫度過低或冷凝溫度過高帶來的高能耗較問題，以及井下制冷設備造價高等問題，而且制冷設備地面布置，方便簡單。

公開號為“CN101220752A”的發明專利公開了一種深井熱交換系統壓力轉換系統。該發明是一種采用壓力交換井下降溫系統。但這種系統構造復雜，為了提高工作穩定性必須采用液壓控制。而且在控制精準度方面，冗余度不夠，一旦流量測量出現較大誤差，尤其某個腔室出現堵塞時，系統工作將出現較大波動，甚至冷量的嚴重損失。

實用新型內容

本實用新型的目的在于提供一種壓力交換系統，用以解決現有技術中礦井降溫設備由于蒸發溫度過低或冷凝溫度過高帶來的高能耗問題，以及設備造價高的問題，以及解決系統構造復雜、控制精度差、工作穩定性差的問題。

為解決上述問題，一種壓力交換系統，包括：

至少兩套壓力交換器，各套所述的壓力交換器并聯連通；

高壓冷水管道，所述高壓冷水管道通過第一分支閥與每一套所述壓力交換器相通；

低壓冷水管道，所述低壓冷水管道通過第二分支閥與每一套所述壓力交換器相通；

高壓熱水管道，所述高壓熱水管道通過第三分支閥與每一套所述壓力交換器相通；

低壓熱水管道，所述低壓熱水管道通過第四分支閥與每一套所述壓力交換器相通；

所述壓力交換器包括：

三通轉換器，通過第一分支閥與所述高壓冷水管道相通，通過第二分支閥與所述低壓冷水管道相通；

動力源管道，與所述三通轉換器相通并為所述三通轉換器提供動力；

緩沖容器，通過管道與所述三通轉換器相接用以充注水；

第一逆止閥，設置在所述緩沖容器與所述第三分支閥之間，通過管道與所述緩沖容器和所述第三分支閥相接；

第二逆止閥，與第一逆止閥安裝方向相反，設置在所述緩沖容器與所述第四分支閥之間，通過管道與所述緩沖容器和所述第四分支閥相接；

熱電偶，設置在所述緩沖容器外壁，用于檢測所述緩沖容器內液體溫度；

流量計，設置在所述三通轉換器與所述緩沖容器之間的管道上用以測量所述緩沖容器內水流量；

控制機構，與所述流量計和所述熱電偶電連接接收所述流量計的流量信號以及所述熱電偶的溫度信號，并與所述動力源管道的動力源的控制開關連接以達到控制所述三通轉換器方向的目的。

作為優選，為每套所述壓力交換器的三通轉換器提供動力的動力源管道相連通。

優選地，所述的控制機構為對反饋信號采用冗余設計的控制機構。

優選地，所述熱電偶的數目為2-8個。

作為優選方案，所述壓力交換系統中包含四套所述的壓力交換器。