矿井涌水为冷源的深井降温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种矿井涌水为冷源的深井降温系统。该系统包括：制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；制冷子系统的冷量提取端与矿井涌水排水系统的排水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接。该系统利用制冷子系统从矿井涌水中提取冷量，然后，辅以压力转换子系统降低管道及设备所承受的压力，最后通过降温子系统，将提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面的环境温度，同时将置换出的热量作为地面供热及洗浴的热源。该系统通过对矿井涌水的自用，充分利用了地层能，保证了资源的可持续利用和发展，整个生产系统实行闭路循环，无污染，最大程度地减少了废气废物的排放，有效地保护了生态环境。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种降温系统，尤其涉及一种充分利用矿井中的涌水为冷源 的深井降温系统。
技术介绍
热害是矿井的自然灾害之一，随着矿井开采深度的增加，矿井中高温高 湿的热害问题变得越来越严重，其主要表现在以往生产水平还未出现高温高 湿的矿井，开采深度增大到某一水平可能出现高温高湿和目前水平局部出现 高温高湿的矿井，在该深度水平开采，可能出现更加严重的高温热害难题。 而且随着矿井开采深度的增加，机械化程度也越来越高，由此产生的机械散 热也愈来愈大，矿井热害问题将显得愈来愈突出。矿井热害不仅影响井下作 业人员的工作效率，影响矿山的经济效益，而且严重地影响井下作业人员的 身体健康和生命安全，严重地影响矿山的安全。从总体上看，人工制冷降温技术可以分为水冷却系统和水冷却系统，其 中水冷却系统就是矿井空调降温技术的应用，是利用以氟利昂为制冷剂的压缩制冷才几进行矿内人工制冷的降温方法；而水冷却降温系统则是将制水才几制 出的水块撒向工作面，通过水水相变完成热量交换，或利用井下融冰后形成 的冷冻水向工作面喷雾，达到降温目的。专利技术人发现现有的矿井空调降温系统存在下述问题，矿井空调降温技术 可以提取的冷量较小(进出水温差一般2 ~ 3°C ),冷却水属于闭路循环系 统，流量小，冷量的提取完全以电能的消耗为代价，运行费用高，而且主机 及所有设备一般都布置在降温工作面巷道内，冷风与新进风流混合后形成混风送至工作面，严重影响降温效果。此外，置换出的热量无法完全排走，致 使制冷机效率低、降温效果不明显。另外，集中空调降温系统根据布置形式 逐渐发展为地面集中式、联合集中式及井下局部分散式，但地面集中式空调系统载冷剂循环管道承压大，易被腐蚀损坏，且冷损较大；在用风地点上空 调效果不好，经济性较差，安全性较低；此外，供冷距离短，要求水量大，冷 冻水温差小。井上、下联合的混合空调系统是在地面、井下同时设置制冷站， 冷凝热在地面集中排放，但在深部矿井降温中制冷容量受制于空气和水流的 回流排热能力，所以通常需要在地表安装附加的制冷机组，操作复杂，造价 高。而局部分散式空调系统设备布置分散，冷媒循环管路复杂，操作管理不 便。以上问题严重制约了其在深井降温中的应用。而水冷却降温系统存在一个重要的问题，就是输冰管道的机械设计及管 道堵塞问题，对系统运行管理和控制方面有较高的要求，同时，就降温效果 而言，冰冷式降温系统在降低温度的同时会增大工作面的相对湿度，很难达 到工作面降温降湿的要求。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统可以用矿井 涌水为冷源提取冷量，供给降温子系统，用于降温子系统与工作面进行热交 换，具有节能、高效、环保的优点。本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的本专利技术实施方式提供一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统包 括制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；所述制冷子系统的冷却水 回水端与水仓B连接，水仓B的排水端分别通过排水系统与水仓C及现有排水系 统连接；水仓C的矿井涌水输出端经管路、开放式水沟及开放式水仓与水仓A 连接，水仓A的矿井涌水排水端通过水处理系统与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接构成 闭路循环系统。所述水仓A、水仓B均为设置在矿井内-600水平处的水仓；水仓C为设置在 矿井内H50水平处的水仓。所述压力转换子系统连接设置在制冷子系统与降温子系统之间，与制冷 子系统连接形成上循环闭路循环子系统，与降温子系统连接形成下循环闭路 子系统。所述降温子系统设置在矿井中的-1010水平处，用于通过制冷子系统经压 力转换子系统输送的提取出来的冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工 作面的环境温度。所述制冷子系统设置在矿井内的-600水平处，压力转换子系统设置在矿 井内的-800水平处。本专利技术实施方式还提供一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统包 括制冷子系统的冷却水回水端与水仓连接，水仓的矿井涌水排水端经水平 管路、开放式水沟及开放式水仓与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子 系统的冷量输出端通过管路与降温子系统连接构成闭路循环系统。所述水仓为"i殳置在矿井内的-700水平处的水仓。所述制冷子系统的冷却水回水端的流量为4 0OmVh,所述水仓的矿井涌水 排水端的流量为60mVh。所述制冷子系统设置在矿井内-7 0 O水平处。 所述降温子系统设置在矿井内-98 O水平处。由上述本专利技术实施例提供的技术方案可以看出，本专利技术实施方式通过制 冷子系统的冷量提取端与矿井涌水排水系统的排水端连接，从各水仓的矿井 涌水中提取冷量，并通过压力转换子系统将制冷子系统提取的冷量输送至降 温子系统，作为降温子系统与工作面降温进行热交换的冷源。该系统利用的冷源是矿井涌水，充分利用地层能，保证了资源的可持续利用和发展；整个 系统实行闭路循环，无污染，最大程度地减少了废气废物的排放，有效地保 护了态环境，具有显著的社会效益。附图说明图1为本专利技术实施例的矿井涌水为冷源的深井降温系统的连接示意图；图2为本专利技术另 一实施例的矿井涌水为冷源的深井降温系统的连接示意图；图3为本专利技术实施例的矿井涌水为冷源的深井降温系统的工艺参数示意图。具体实施方式本专利技术实施方式提供的矿井涌水为冷源的深井降温系统，解决了矿井空 调降温技术和冰冷却降温技术诸多不足之处，利用矿井本身涌水作为深井降 温系统的冷源。矿井涌水是一种在矿井开挖过程中从岩层中涌出的地下水。 在未将其作为深井降温系统冷源的情况下， 一般采取设置水仓的方法将不同 水平的矿井涌水收集起来，再通过泵站将其抽到地表，作为废水排掉。该系 统通过制冷子系统(HEMS-I子系统)将大量的矿井涌水作为自然冷源，从矿井 涌水中提取冷量；同时，辅以压力转换子系统(HEMS-PT子系统)，用于降低管 道及设备所承受的压力；最后通过降温子系统(HEMS-1I子系统)将提取出来的 冷量与工作面高温空气进行热交换，降低工作面的环境温度。该系统可以分为如下两种it式高差循环冷源降温才莫式和水平循环冷源 降温模式，为便于理解，下面结合附图和具体实施例对两种模式进一步说 明。实施例一如图1所示，本实施例提供的矿井涌水为冷源的深井降温系统，该系统为高差循环冷源降温模式，具体包括制冷子系统、压力转换子系统及降温子 系统；所述制冷子系统的冷却水回水端与水仓B连接，水仓B的排水端分别通 过排水系统与水仓C及现有排水系统连接；水仓C的矿井涌水输出端经管路、 开放式水沟及开放式水仓与水仓A连接，水仓A的的矿井涌水排水端通过水处 理系统与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压 力转换子系统与降温子系统连接闭路循环系统，压力转换子系统与制冷子系 统连接形成上循环闭路循环子系统，压力转换子系统与降温子系统连接形成 下循环闭路子系统。其中，所述水仓A、水仓B均为设置在矿井内-600水平的水仓；水仓C为设 置在矿井内-450水平的水仓，各水仓均作为存放矿井涌水的容器，其中水仓 A中的矿井涌水是给制冷子系统提取冷量的冷源，水仓B用于收集经制冷子 系统提取过冷量、温度较高的矿井涌水，水仓C作为开放式水仓用于为从水 仓B中排出的矿井涌水降温。其中，降温子系统设置在矿井中的-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种矿井涌水为冷源的深井降温系统，其特征在于，该系统包括：制冷子系统、压力转换子系统及降温子系统；所述制冷子系统的冷却水回水端与水仓Ｂ连接，水仓Ｂ的排水端分别通过排水系统与水仓Ｃ及现有排水系统连接；水仓Ｃ的矿井涌水输出端经管路、开放式水沟及开放式水仓与水仓Ａ连接，水仓Ａ的矿井涌水排水端通过水处理系统与制冷子系统的冷却水进水端连接，制冷子系统的冷量输出端通过压力转换子系统与降温子系统连接构成闭路循环系统。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何满潮，
申请(专利权)人：何满潮，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]