專利名稱：深部開采礦井降溫裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種礦井用制冷空調(diào)，具體地說是一種深部開采礦井降溫裝置。
背景技術(shù)：
隨著礦井開采深度的增加，巖石溫度升高，開采與掘進工作面環(huán)境的熱害日益嚴(yán)重，不少工作面的氣溫超過30℃，甚至高達40℃。同時，隨著礦井機械化程度越來越高，由此出現(xiàn)的機械散熱愈來愈大。礦工在高溫環(huán)境下作業(yè)，勞動生產(chǎn)率下降，身體受到損害，高溫?zé)岷Ρ徽J(rèn)為是礦井災(zāi)害之一。當(dāng)環(huán)境溫度超過人體溫度時，人體不但不散熱，反而從周圍吸熱，風(fēng)速越大，熱感覺越厲害。如果采用常規(guī)礦井通風(fēng)方法，結(jié)果適得其反。為了改善礦井的工作環(huán)境，當(dāng)開采深度超過礦床極限開采深度時，必須采用機械制冷降溫方法來解決礦井熱害問題。
目前常用的礦井降溫空調(diào)系統(tǒng)主要有三種機械制冷水降溫礦井空調(diào)系統(tǒng)、冰冷卻礦井空調(diào)系統(tǒng)、空氣壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)。
機械制冷水降溫礦井空調(diào)系統(tǒng)又分為井下集中式空調(diào)系統(tǒng)和地面集中式空調(diào)系統(tǒng)。井下集中式空調(diào)系統(tǒng)的制冷機組須安裝在井下，通過管道集中向各工作面供冷水，但該系統(tǒng)在井下需要較大的安裝空間，給施工和維護帶來困難，而且電機和控制電器都需要防爆，另外井下制冷機組的冷凝散熱排放成為主要難題。地面集中式空調(diào)系統(tǒng)的制冷機組安裝在地面，機組的冷凝熱在地面排放，在井下安裝高低壓換熱器將一次高壓冷媒水轉(zhuǎn)換成二次低壓冷媒水，最后在降溫地點上用空氣冷卻器冷卻送風(fēng)，但該系統(tǒng)供冷距離短，不能在深井中應(yīng)用，另外由于冷媒水的載冷量小，需要輸送的冷媒水量大，冷量輸送功耗大，冷損失也大。
冰冷卻礦井空調(diào)系統(tǒng)是在地面上制取粒狀冰或泥狀冰，通過循環(huán)泵輸送到井下的融冰裝置，在融冰裝置內(nèi)，冰與井下空調(diào)回水直接換熱，使空調(diào)回水的溫度降低，該系統(tǒng)由制冰、輸冰、融冰和供冷四個過程構(gòu)成。但該系統(tǒng)對運行管理和控制方面有較高的要求，如防止管道冰塞、高效制冰和輸冰設(shè)備的開發(fā)、適合融冰換熱的冷卻器的開發(fā)等。
空氣壓縮式制冷空調(diào)系統(tǒng)是利用空氣經(jīng)過渦輪絕熱膨脹做功，從而使空氣制冷。但該系統(tǒng)要求礦井要有充足的壓縮氣源，其制冷量、制冷效率均小于蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)，系統(tǒng)投資和運行費用均比蒸氣壓縮式制冷系統(tǒng)高。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有礦井降溫空調(diào)系統(tǒng)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種功耗小、效率高、系統(tǒng)投資和運行費用低的深部開采礦井降溫裝置。該降溫裝置的制冷機組安裝在地面，機組的冷凝熱在地面排放，制冷機組產(chǎn)生的冷量利用換熱工質(zhì)的氣液相變潛熱輸送到井下，其冷量輸送密度大；而且供冷換熱工質(zhì)的輸送是利用其在礦井的高度差和工質(zhì)的氣液密度差的作用下進行的，無需循環(huán)泵。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的一種深部開采礦井降溫裝置，包括地面機組A和地下機組B，其特征在于地面機組A包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)冷凝器，壓縮機的進口與蒸發(fā)冷凝器的出口連接，壓縮機的出口與冷凝器的進口連接；冷凝器的出口通過膨脹閥與蒸發(fā)冷凝器的進口連接；地下機組B包括井下?lián)Q熱器和送風(fēng)機，蒸發(fā)冷凝器的底部換熱工質(zhì)出口與井下?lián)Q熱器的進口連接，井下?lián)Q熱器的出口與蒸發(fā)冷凝器的頂部換熱工質(zhì)進口連接。
本發(fā)明中，所述的壓縮機為螺桿式壓縮機、渦旋式壓縮機或離心式壓縮機。
所述的冷凝器為水冷冷凝器或風(fēng)冷冷凝器。
所述的膨脹閥為熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
所述的蒸發(fā)冷凝器為殼管式蒸發(fā)冷凝器。
所述的換熱器由紫銅管套鋁片構(gòu)成。換熱器內(nèi)的換熱工質(zhì)為氟利昂R134a或R22等。
所述的送風(fēng)機為離心風(fēng)機或軸流風(fēng)機。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的顯著優(yōu)點是(1)制冷機組安裝在地面，機組的冷凝熱在地面排放，維護管理方便。
(2)制冷機組的供冷量采用換熱工質(zhì)的氣液相變潛熱輸送到井下，冷量輸送密度大。在同等供冷量時，該系統(tǒng)的換熱工質(zhì)輸送量少，輸送管道直徑小。
(3)本發(fā)明的供冷換熱工質(zhì)輸送是利用換熱工質(zhì)在礦井的高度差和工質(zhì)的氣液密度差的作用下進行的，無需循環(huán)泵。
(4)本發(fā)明的供冷量能進行遠(yuǎn)距離輸送，熱阻小，傳熱量大。
(5)本發(fā)明功耗小、效率高，系統(tǒng)投資和運行費用較低。


附圖是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中標(biāo)記說明如下1-壓縮機 2-冷凝器3-膨脹閥 4-蒸發(fā)冷凝器5-井下?lián)Q熱器 6-送風(fēng)機A-地面機組B-地下機組
具體實施例方式
一種本發(fā)明所述的深部開采礦井降溫裝置，由地面機組A和地下機組B兩大部分構(gòu)成。地下機組B由換熱器5和送風(fēng)機6組成；地面機組A包括壓縮機1、冷凝器2、膨脹閥3、蒸發(fā)冷凝器4。壓縮機1的進口與蒸發(fā)冷凝器4的出口連接、壓縮機1的出口與冷凝器2的進口連接，冷凝器2的出口與膨脹閥3的進口連接，膨脹閥3的出口與蒸發(fā)冷凝器4的進口連接，蒸發(fā)冷凝器4的出口與壓縮機1的進口連接。蒸發(fā)冷凝器4的底部換熱工質(zhì)出口通過連接管與井下?lián)Q熱器5的進口連接，井下?lián)Q熱器5的出口通過連接管與蒸發(fā)冷凝器4的頂部換熱工質(zhì)進口連接。
本發(fā)明的工作原理敘述如下附圖為本發(fā)明深部開采礦井降溫裝置結(jié)構(gòu)示意圖。圖中省略了干燥過濾器、氣液分離器、電子控制部分。其中，干燥過濾器用來吸收制冷劑中的少量水分、過濾制冷劑中的雜質(zhì)；氣液分離器用來防止壓縮機產(chǎn)生液擊。地下機組可以根據(jù)需要多組并聯(lián)，圖中只畫出一組地下機組予以示意。
當(dāng)?shù)孛嫔系闹评錂C組工作時，制冷劑由壓縮機1壓縮后排出，流至冷凝器2放出熱量，冷凝后的制冷劑液體經(jīng)膨脹閥3進行節(jié)流降壓，降壓后的制冷劑在蒸發(fā)冷凝器4內(nèi)蒸發(fā)吸熱而產(chǎn)生制冷效應(yīng)，蒸發(fā)氣化后的制冷劑被吸入壓縮機1。同時，在蒸發(fā)冷凝器4和井下?lián)Q熱器5之間循環(huán)的R134a或R22等換熱工質(zhì)因蒸發(fā)冷凝器4內(nèi)的制冷劑吸熱而由氣體冷凝為液體，冷凝后的換熱工質(zhì)在礦井高度差的作用下通過連接管進入井下?lián)Q熱器5內(nèi)，換熱工質(zhì)液體在井下?lián)Q熱器5內(nèi)蒸發(fā)吸熱而產(chǎn)生制冷效應(yīng)，并通過送風(fēng)機6與井內(nèi)的空氣進行熱交換，使井內(nèi)的空氣溫度降低，而此時換熱工質(zhì)便由液體氣化成氣體，沿連接管上升到蒸發(fā)冷凝器4的頂部換熱工質(zhì)進口，進入蒸發(fā)冷凝器4內(nèi)的換熱工質(zhì)氣體由蒸發(fā)冷凝器4內(nèi)的制冷劑吸熱而冷凝成液體，從而完成了換熱工質(zhì)氣液相變供冷循環(huán)。
本發(fā)明制冷機組安裝在地面，機組的冷凝熱在地面排放，維護管理方便；制冷機組的供冷量采用換熱工質(zhì)的氣液相變潛熱輸送到井下，冷量輸送密度大；在同等供冷量時，該系統(tǒng)的換熱工質(zhì)輸送量少，輸送管道直徑小；該系統(tǒng)的供冷換熱工質(zhì)輸送是利用換熱工質(zhì)在礦井的高度差和工質(zhì)的氣液密度差的作用下進行的，無需循環(huán)泵；供冷量能進行遠(yuǎn)距離輸送，熱阻小，傳熱量大；本發(fā)明功耗小、效率高，系統(tǒng)投資和運行費用較低。
權(quán)利要求
1.一種深部開采礦井降溫裝置，包括地面機組(A)和地下機組(B)，其特征在于地面機組(A)包括壓縮機(1)、冷凝器(2)、膨脹閥(3)和蒸發(fā)冷凝器(4)，壓縮機(1)的進口與蒸發(fā)冷凝器(4)的出口連接，壓縮機(1)的出口與冷凝器(2)的進口連接；冷凝器(2)的出口通過膨脹閥(3)與蒸發(fā)冷凝器(4)的進口連接；地下機組(B)包括井下?lián)Q熱器(5)和送風(fēng)機(6)，蒸發(fā)冷凝器(4)的底部換熱工質(zhì)出口與井下?lián)Q熱器(5)的進口連接，井下?lián)Q熱器(5)的出口與蒸發(fā)冷凝器(4)的頂部換熱工質(zhì)進口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述壓縮機(1)為螺桿式壓縮機或渦旋式壓縮機或離心式壓縮機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述冷凝器(2)為水冷冷凝器或風(fēng)冷冷凝器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述膨脹閥(3)為熱力膨脹閥或電子膨脹閥。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述蒸發(fā)冷凝器(4)為殼管式蒸發(fā)冷凝器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述換熱器(5)由紫銅管套鋁片構(gòu)成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述換熱器(5)內(nèi)的換熱工質(zhì)為氟利昂R134a或R22。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的深部開采礦井降溫裝置，其特征在于所述送風(fēng)機(6)為離心風(fēng)機或軸流風(fēng)機。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種深部開采礦井降溫裝置，包括地面機組A和地下機組B，其特征在于地面機組A包括壓縮機、冷凝器、膨脹閥和蒸發(fā)冷凝器，壓縮機的進口與蒸發(fā)冷凝器的出口連接，壓縮機的出口與冷凝器的進口連接；冷凝器的出口通過膨脹閥與蒸發(fā)冷凝器的進口連接；地下機組B包括井下?lián)Q熱器和送風(fēng)機，蒸發(fā)冷凝器的底部換熱工質(zhì)出口與井下?lián)Q熱器的進口連接，井下?lián)Q熱器的出口與蒸發(fā)冷凝器的頂部換熱工質(zhì)進口連接。本發(fā)明中制冷機組安裝在地面，機組的冷凝熱在地面排放，制冷機組產(chǎn)生的冷量利用換熱工質(zhì)的氣液相變潛熱輸送到井下，其冷量輸送密度大；而且供冷換熱工質(zhì)的輸送是利用其在礦井的高度差和工質(zhì)的氣液密度差的作用下進行的，無需循環(huán)泵。
文檔編號F24F3/00GK101089366SQ20071002500
公開日2007年12月19日 申請日期2007年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月5日
發(fā)明者方貴銀, 張曼, 楊帆, 吳雙茂 申請人:南京大學(xué)