[發明專利]一種噪音控制的深井采礦的制冷系統

有效

• 申請號: 201911279125.1
• 申請日: 2019-04-09
• 公開（公告）號: CN110926061B
• 公開（公告）日: 2020-09-18
• 發明（設計）人: 崔崢;劉昱;杜文靜;宋紅飛;邵坤;石瀟;王文璞;肖龍;余道廣
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: F25B39/00
• 分類號: F25B39/00;F25B1/00;F28D7/02;F28F13/10;E21F3/00;F25B39/02;F25B39/04
• 代理公司: 青島仟航知識產權代理事務所(普通合伙) 37289
• 代理人: 趙艷紅

本發明提供了一種噪音控制的深井采礦的制冷系統，當換熱組件振動噪音過大，控制旁通閥的閥門開度變小，主路閥的開度變大；如果振動噪音減小到一定程度，控制旁通閥的閥門開度變大，主路閥的開度變小。本發明通過如此設計，使得避免振動產生很大噪音，達到更好的強化傳熱和除垢效果。

本申請是針對2019年04月09日、申請號2019102780918、發明名稱“一種螺旋繞管式換熱器及深井熱力系統”的分案申請。

技術領域

本發明換熱器技術領域，尤其涉及一種深井采礦的熱力系統。

背景技術

深井采礦過程中，井下熱環境惡化問題十分突出。隨著礦井采深度增加，進入深部之后，礦山工作面開始受高溫影響，這不僅制約礦山的安全生產建設，也威脅礦工的身體健康。我國《金屬非金屬礦山安全規程》規定：生產礦井采掘工作面空氣溫度不得超過26℃，機電設備硐室的空氣溫度不得超過30℃，當上述兩工作地點的空氣溫度超過30℃和34℃時必須停止作業。與此同時，由于工藝過程的需要，采礦過程會產生大量溫度穩定的礦井廢水。以某黃金礦井為例，現有的深井作業區（深度＞500m）主要以通風冷卻為主，井下溫度高（29℃），相對濕度大（＞96%），冷卻效果差，熱環境非常惡劣。為保證礦井安全生產和職工身體健康，必須針對性地采取有效措施，降低環境溫度，治理高溫熱害。

國內外采用的深井冷卻技術有：布置通風系統、工人冷卻服、在井上、井下增設制冷機等。存在的問題有：通風系統隨著作業深度的增加效果變差；工人冷卻服成本高，作業過程并不方便；井下制冷機存在排熱困難，以空氣為散熱介質導致降溫效果差、運行費用高等問題。

利用流體誘導傳熱元件振動實現強化換熱是被動強化換熱的一種形式，可將換熱器內對流體振動誘導的嚴格防止轉變為對振動的有效利用，使傳動元件在低流速下的對流換熱系數大幅度的提高，并利用振動抑制傳熱元件表面污垢，減低污垢熱阻，實現復合強化傳熱。

換熱器及其相關技術經過近幾十年的迅速發展，取得了令人鼓舞的進步，然而一些長期未能解決的問題更加凸現出來。換熱器內流體誘導振動和傳熱表面積垢，是世界公認的亟待解決的突出問題。流體誘導振動會導致劇烈的噪聲與傳熱管束的損壞，傳熱管束表面積垢會造成巨大的能量與資源損失。在換熱器內完全防止管束振動是不可能的，而通過增加傳熱管束的強度來防止振動從而避免管束的損壞與噪聲，并不總是有效的。利用流體誘導傳熱管束的振動實現強化換熱是無源強化換熱的一種形式，通過對振動的有效利用，可在實現強化換熱的同時抑制傳熱表面積垢，降低污垢熱阻，實現復合強化換熱。

因此，本發明針對現有深井井下集中式制冷系統存在的不足，提供一種新的采礦循環制冷系統，同時提供了一種新型換熱器替代常規制冷機的蒸發器和冷凝器，并在原系統上進行一定的改進，該方式既可以實現冷端采場冷卻，又在原有系統的基礎上縮小制冷機體積、提高換熱效率并提高礦井涌水利用率，同時具有設備緊湊、安全性好、檢修維護方便的優點，非常適合深井作業使用。

發明內容

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種螺旋繞管式換熱器，包括殼體，所述殼體內設置螺旋管，螺旋管分為多層，各層螺旋管相互獨立，每層由一根換熱管繞制而成，流體經由上方的集水管分流同時進入多層螺旋盤管，從出口流出。

一種深井采礦的熱力系統，包括空冷器、蒸發器、膨脹閥、壓縮機、冷凝器和蓄熱水箱，其特征在于，所述空冷器用于冷卻進入井下的空氣，所述蒸發器、膨脹閥、壓縮機、冷凝器位于井下，構成制冷系統；所述蓄熱水箱位于地面上；水在所述空冷器中與空氣進行熱交換后，通過管路進入蒸發器，在蒸發器內與制冷劑進行換熱，制冷劑吸熱后經過壓縮機壓縮后進入冷凝器，在冷凝器中與來自蓄熱水箱的水進行換熱后，然后經過膨脹閥后回到蒸發器。

作為優選，所述蒸發器和/或者冷凝器中設置制冷劑管，所述制冷劑管是彈性管束組件。

作為優選，空冷器采用噴淋式空冷器。