本發(fā)明涉及一種礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)，特別是一種應(yīng)用于常年熱害工作面、局部或短期出現(xiàn)高溫高濕工作面的制冷降溫系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著煤炭需求量的日益增加和開采能力的不斷提高，深部開采將成為我國煤炭行業(yè)面臨的必然趨勢。研究表明地殼恒溫帶深度多在50 m以內(nèi)，溫度約為15 ℃～17 ℃，其下增溫帶平均以2.4~4.2 ℃/100m的地溫升高。可見，當(dāng)煤礦采掘深度達(dá)到1000 m時，即使正常地溫升高也會使礦井熱害變得很突出。此外，采掘運(yùn)輸機(jī)電設(shè)備、煤和煤矸石氧化等放熱，井下水與深層地下熱水以及生產(chǎn)用水等導(dǎo)致井下環(huán)境高溫高濕，致使勞動生產(chǎn)率降低、安全事故發(fā)生率增大，嚴(yán)重制約了煤炭經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

對于一些正常地溫溫升型礦井，在夏季工作面出現(xiàn)高溫高濕熱害問題，而其他季節(jié)工作面熱環(huán)境卻明顯好轉(zhuǎn)的礦井，可通過季節(jié)性調(diào)節(jié)或風(fēng)源熱泵井口房空調(diào)用于夏季井口集中降溫有效緩解大巷熱環(huán)境。但對于通風(fēng)距離較遠(yuǎn)的個別工作面仍將出現(xiàn)高溫高濕熱害，特別是隨著生產(chǎn)不斷開拓和延伸，單純采用季節(jié)調(diào)節(jié)和通風(fēng)的調(diào)整作用不明顯時，工作面熱害加劇，嚴(yán)重影響正常生產(chǎn)。此類礦井如果采用井下集中制冷局部降溫，系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高、投資較大、靈活性較差、使用效率較低，因此非常必要探尋經(jīng)濟(jì)高效的降溫系統(tǒng)。

對于季節(jié)性高溫?zé)岷ΦV，井下熱環(huán)境變化與季節(jié)密切相關(guān)，相對來說采取集中制冷局部降溫，系統(tǒng)復(fù)雜、運(yùn)行費(fèi)用高、投資較大、靈活性較差、使用效率較低。同時，對于季節(jié)性變化明顯的熱害礦井，僅滿足夏季高溫季節(jié)的降溫需要、造成降溫設(shè)備投資浪費(fèi)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題，在于克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提出了一種礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)。本發(fā)明解決了季節(jié)性變化顯著的熱害礦井以及采取集中降溫系統(tǒng)后的冷量輸送半徑較遠(yuǎn)的個別高溫采掘工作面的降溫散熱難的問題。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的所采用的技術(shù)方案是：礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)，包括礦用空調(diào)器、冷凍水循環(huán)泵、水冷冷水制冷機(jī)組、冷卻水循環(huán)泵和回風(fēng)散熱器。其特征是：所述水冷冷水制冷機(jī)組的蒸發(fā)器冷凍水供水管連接礦用空調(diào)器的進(jìn)水管，礦用空調(diào)器的回水管通過冷凍水循環(huán)泵后接蒸發(fā)器冷凍水回水管。水冷冷水制冷機(jī)組的冷凝器冷凝熱散熱冷卻水出水管接回風(fēng)散熱器進(jìn)水管，回風(fēng)散熱器回水管通過冷卻水循環(huán)泵后接冷凝器冷凝熱散熱冷卻水進(jìn)水管。所述礦用空調(diào)器設(shè)置于進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)并與局扇和送風(fēng)風(fēng)筒連接，回風(fēng)散熱器設(shè)置在回風(fēng)巷乏風(fēng)流中并與局扇和風(fēng)筒連接。

進(jìn)一步地，還設(shè)置軟化水處理裝置，所述冷凍水循環(huán)泵的進(jìn)水口連接一個冷凍水補(bǔ)水定壓泵，冷卻水循環(huán)泵的進(jìn)水口連接一個冷卻水補(bǔ)水定壓泵，冷凍水補(bǔ)水定壓泵和冷卻水補(bǔ)水定壓泵均連接在軟化水處理裝置供水管上。

為了冷凍水系統(tǒng)和冷凝熱散熱冷卻水系統(tǒng)在運(yùn)行過程中防止倒空現(xiàn)象發(fā)生（和普通中央空調(diào)系統(tǒng)一樣），需要及時補(bǔ)水和定壓，以確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。補(bǔ)水定壓泵會根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行的壓力變化而進(jìn)行自動開關(guān)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)及時補(bǔ)水定壓。不管冷凍水系統(tǒng)還是冷卻水系統(tǒng)為了避免鹽堿和污物臟污管道和換熱器，系統(tǒng)里面充注軟化水，在正常運(yùn)行后系統(tǒng)補(bǔ)水也采用軟化水，補(bǔ)水量一般取循環(huán)流量的1～3%，所以軟化水一般貯存于水箱內(nèi)，水箱起到蓄存和緩沖作用，軟化水系統(tǒng)運(yùn)行根據(jù)水箱內(nèi)水位高低開停。

礦井降溫需要低于環(huán)境溫度的冷量，冷量是由水冷冷水制冷機(jī)組蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)的，在制冷時通過水冷冷水制冷機(jī)組蒸發(fā)器把被冷卻對象的熱量提取出來，轉(zhuǎn)移至冷凝器同時溫度升高，再通過冷卻水介質(zhì)將冷凝器的熱量帶出。本專利就是通過冷卻水將制冷的冷凝熱通過回風(fēng)散熱器傳給礦井工作面回風(fēng)，礦井工作面回風(fēng)獲得熱量后，經(jīng)礦井排風(fēng)系統(tǒng)排至地面。從而解決了井下制冷工作面降溫的制冷冷凝熱散熱難的問題。

本發(fā)明系統(tǒng)的工作流程如下：

冷凍水循環(huán)：冷凍水循環(huán)水泵對冷凍水加壓后經(jīng)管道輸送，冷凍水進(jìn)入冷凝器，被降溫、冷凍水溫度降低，經(jīng)冷凍水供水管道輸送至礦用空調(diào)器；冷凍水獲得工作面進(jìn)風(fēng)的熱量自身溫度升高，將冷量釋放給工作面進(jìn)風(fēng)，對進(jìn)風(fēng)進(jìn)行降溫除濕。在礦用空調(diào)器內(nèi)被冷凍水降溫除濕后的冷空氣經(jīng)局扇加壓利用風(fēng)筒送至工作面，實(shí)現(xiàn)工作面降溫。

冷凝熱散熱冷卻水循環(huán)：冷凝熱散熱冷卻水經(jīng)冷卻水循環(huán)泵加壓，經(jīng)管道輸送至冷凝器，冷卻水吸收冷凝器的冷凝熱，經(jīng)管道輸送至礦井工作面回風(fēng)散熱器，冷卻水將熱量傳給工作面回風(fēng)。

冷卻水補(bǔ)水定壓：井下防塵供水經(jīng)軟化水處理裝置軟化貯存于水箱，冷卻水補(bǔ)水定壓泵抽吸軟化水箱內(nèi)軟化水給冷凝熱散熱冷卻水循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水、打壓。

冷凍水補(bǔ)水定壓：井下防塵供水經(jīng)軟化水處理裝置軟化貯存于水箱，冷凍水補(bǔ)水定壓泵抽吸軟化水箱內(nèi)軟化水給冷凍水循環(huán)系統(tǒng)補(bǔ)水、打壓。

熱濕空氣降溫除濕：工作面進(jìn)風(fēng)巷熱濕空氣經(jīng)局扇抽吸加壓，經(jīng)風(fēng)筒輸送至礦用空調(diào)器內(nèi)降溫除濕后，再經(jīng)風(fēng)筒輸送至工作面降溫。

礦井回風(fēng)散熱：工作面回風(fēng)經(jīng)局扇抽吸加壓，經(jīng)風(fēng)筒輸送至回風(fēng)散熱器，吸收冷卻水內(nèi)制冷冷凝熱，回風(fēng)溫度升高、濕度增加，獲得熱量，進(jìn)入排風(fēng)巷，由礦井排風(fēng)系統(tǒng)將熱量排至地面。

本發(fā)明的礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)，利用工作面回風(fēng)巷或附近的采區(qū)回風(fēng)巷內(nèi)的回風(fēng)散放制冷冷凝熱，可有效解決工作面降溫制冷冷凝熱散熱難的問題。該降溫系統(tǒng)機(jī)組體積小、質(zhì)量輕，各個機(jī)組分別固定在平板礦車上，可隨掘進(jìn)、采煤工作面移動，系統(tǒng)布置和移動方便；各組成部分之間的冷凍水和冷卻水輸送管道，以及補(bǔ)水定壓水管道均采用高壓鋼絲纏繞柔性膠管和快速接頭連接，安裝和拆卸速度快；主要降溫設(shè)備布置在聯(lián)絡(luò)巷道或進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)，距離高溫高濕工作面較近，傳輸冷量的距離短、冷量損失小。

附圖說明

圖1是本發(fā)明礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)礦井井下現(xiàn)場布置示意圖。

圖3是本發(fā)明的傾斜型表面式回風(fēng)散熱器正視圖。

圖4是本發(fā)明的傾斜型表面式回風(fēng)散熱器側(cè)視圖。

圖5是本發(fā)明的傾斜型表面式回風(fēng)散熱器A向視圖。

圖6是本發(fā)明的傾斜型表面式回風(fēng)散熱器B向視圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施列，對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

如圖1所示，本發(fā)明礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)，包括礦用空調(diào)器9、冷凍水循環(huán)泵6、水冷冷水制冷機(jī)組5、冷卻水循環(huán)泵4和回風(fēng)散熱器2。水冷冷水制冷機(jī)組采用高溫型水冷冷水制冷機(jī)組。水冷冷水制冷機(jī)組的蒸發(fā)器10冷凍水供水管21連接礦用空調(diào)器的進(jìn)水管，冷凍水回水管20一端連接礦用空調(diào)器的回水管，另一端連接冷凍水循環(huán)泵6，冷凍水循環(huán)泵接水冷冷水制冷機(jī)組蒸發(fā)器冷凍水回水管。水冷冷水制冷機(jī)組的冷凝器11冷凝熱散熱冷卻水出水管18接回風(fēng)散熱器2進(jìn)水管，冷凝熱散熱冷卻水供水管19串接冷卻水循環(huán)泵4后一端連接回風(fēng)散熱器回水管，另一端接冷凝器冷凝熱散熱冷卻水進(jìn)水管。所述礦用空調(diào)器9設(shè)置于進(jìn)風(fēng)巷新風(fēng)送風(fēng)風(fēng)流中并與局扇1風(fēng)筒3連接，回風(fēng)散熱器設(shè)置在回風(fēng)巷乏風(fēng)風(fēng)流中并與局扇1和風(fēng)筒3連接。

還設(shè)置有軟化水處理裝置8，所述冷凍水循環(huán)泵的進(jìn)水口連接一個移動式冷凍水補(bǔ)水定壓泵組12，冷卻水循環(huán)泵的進(jìn)水口連接一個移動式冷卻水補(bǔ)水定壓泵組7，冷凍水補(bǔ)水定壓泵組和冷卻水補(bǔ)水定壓泵組均連接在軟化水處理裝置供水管上。

水冷冷水制冷機(jī)組放置在工作面進(jìn)風(fēng)口聯(lián)巷內(nèi)，制取的冷量釋放給冷凍水；冷凍水經(jīng)冷凍水循環(huán)泵6加壓利用高壓鋼絲纏繞膠管循環(huán)管路輸送至進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)的礦用空調(diào)器9內(nèi)，對進(jìn)風(fēng)巷內(nèi)熱濕空氣降溫除濕形成干冷空氣，冷空氣經(jīng)巷道或者風(fēng)筒輸送至工作面滿足降溫需要，當(dāng)制冷量較大時，制冷機(jī)組體積較大、重心較高，無法確保運(yùn)輸安全和滿足井下運(yùn)輸與安裝便捷性要求，可采用多臺制冷機(jī)組并聯(lián)的方法解決。水冷冷水制冷機(jī)組的冷凝熱散熱冷卻水用高壓鋼絲纏繞膠管及循環(huán)水泵輸送至工作面回風(fēng)散熱器2，冷凝熱量被散放到回風(fēng)巷末端或者無人的采區(qū)回風(fēng)巷內(nèi)，從而完成制冷、降溫與散熱工作。同時，為避免冷卻水循環(huán)系統(tǒng)和冷凍水循環(huán)系統(tǒng)倒空和汽化，以確保循環(huán)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，系統(tǒng)配備了移動式冷卻水補(bǔ)水定壓泵7和移動式冷凍水補(bǔ)水定壓泵12，補(bǔ)水定壓機(jī)組的一端用高壓鋼絲柔性膠管分別與冷卻水循環(huán)泵組（移動防爆式）4和冷凍水循環(huán)泵組（移動防爆式）6連接，另一端通過高壓鋼絲纏繞柔性膠管與軟化水處理裝置8的軟化水箱16連接。軟化水處理機(jī)裝置8一端通過高壓鋼絲纏繞柔性膠管與除塵用水連接，另一端通過高壓鋼絲纏繞柔性膠管分別與移動式冷卻水補(bǔ)水定壓泵7和移動式冷凍水補(bǔ)水定壓泵12連接。

本發(fā)明礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)，可應(yīng)用于局部常年或季節(jié)性的高溫高濕工作面的降溫，礦井回風(fēng)散熱工作面局部降溫系統(tǒng)布置示意圖如2所示。冷卻水循環(huán)泵組（移動防爆式）4、移動式高溫型水冷冷水制冷機(jī)組5、冷凍水循環(huán)泵組（移動防爆式）6、移動式冷卻水補(bǔ)水定壓泵7、軟化水處理裝置8布置在聯(lián)絡(luò)巷道內(nèi)，回風(fēng)換熱器2布置在采區(qū)回風(fēng)巷內(nèi)。礦用空調(diào)器9根據(jù)高溫工作面降溫需要靈活布置在采區(qū)工作面和掘進(jìn)工作面。

本發(fā)明的回風(fēng)換熱器2，主要由噴淋泵30、空氣過濾器31、霧化噴頭32、噴淋噴排33、光管表面式換熱器34、波形擋水板35、循環(huán)水箱36、凈水與污水分隔板37、風(fēng)筒連接法蘭38、排污閥與排污管39、溢流管40、換熱器清晰檢查門43組成，見圖3、4、5、6。為增大換熱器的換熱面積，光管表面式換熱器34可傾斜放置。移動式高溫型水冷冷水制冷機(jī)組5的冷凝熱由高壓鋼絲纏繞膠管及循環(huán)水泵的冷卻循環(huán)水輸送至工作面回風(fēng)散熱器2，冷凝熱量被散放到回風(fēng)巷末端或者無人的采區(qū)回風(fēng)巷內(nèi)。

本發(fā)明的軟化水處理主要由軟水器17、軟化水箱16組成；移動式冷凍水補(bǔ)水定壓泵組12和移動式冷卻水補(bǔ)水定壓泵組7，分別主要由氣壓罐41、泄壓閥42、系統(tǒng)補(bǔ)水定壓（防爆）泵15組成。