專利名稱：一種用于煤礦井下局部降溫的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種用于煤礦井下局部降溫的裝置，尤其是指一種空氣流膨脹減焓自力式煤礦井下局部降溫裝置，屬于煤礦井下降溫領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著煤礦礦井開采逐年加深，井下熱害日趨嚴重，有些掘進工作面的空氣干球溫度已超過30°C，相對濕度可達到100%。熱害已對礦工身體健康造成了危害，對礦井安全帶來威脅，極大地降低了勞動生產(chǎn)率，按照國家安全生產(chǎn)的規(guī)定，必須對煤礦井下實施降溫措施。當采用隔絕熱源、加強通風等非制冷措施不足以消除井下熱害，或者技術(shù)經(jīng)濟效果不佳時，一般可以考慮采用人工制冷降溫措施。人工制冷降溫措施按照制冷機的容量和設(shè)置位置可大致分為集中降溫和局部降溫方式。集中降溫方式是利用固定在地表或井下的大型制冷機進行降溫的方式，即制冷機在豎井井口或井底冷卻全部進風的直接制冷方式和制冷機的冷水用送水管送往工作面附近與移動熱交換器配套，組成局部冷卻的分散制冷方式。但是集中降溫方式存在投資大、安裝維護困難、運輸過程冷損失大等缺點。局部降溫方式是利用獨立移動式制冷機在各工作面實施局部降溫的方式，這種局部降溫方式投資較低、靈活方便。傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)采用的就是局部降溫方式，但它還存在冷凝器易結(jié)垢、蒸發(fā)器易堵，等缺點，特別是冷凝熱的排放是一個在井下十分棘手的難題。以飛行器環(huán)境控制系統(tǒng)中渦輪冷卻技術(shù)為基礎(chǔ)發(fā)展而來的礦井局部降溫機，也是一種以壓縮空氣為動力來降低礦井掘進工作面環(huán)境溫度的局部降溫設(shè)備，該設(shè)備采用渦輪膨脹制冷，在正常供氣情況下，它能產(chǎn)生一股低溫氣流。但是該礦井局部降溫機還存在兩個缺點(1)由于氣流中含有水分，這些水分在低溫下將轉(zhuǎn)化為冰粒，長期運行后會出現(xiàn)高速運轉(zhuǎn)的渦輪被冰粒打壞的現(xiàn)象，導致該降溫機不能長期穩(wěn)定運行；( 由于制冷量過小，因此難以滿足使整個掘進工作面區(qū)域的空氣干球溫度由32°C降到^rc以下的要求。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于提供一種用于煤礦井下局部降溫的裝置，該裝置不僅能夠克服傳統(tǒng)井下移動空調(diào)的缺點，而且能夠長期穩(wěn)定運行，有效達到局部降溫要求。為達到上述目的，本實用新型的技術(shù)方案如下一種用于煤礦井下局部降溫的裝置，其特征在于，該裝置由地面部分和井下部分兩部分組成，其中，地面部分依井上空氣流經(jīng)位置由空氣壓縮機、冷卻器、油水分離器、穩(wěn)壓器、蒸發(fā)式冷凝器和干燥塔組成，其中，空氣壓縮機、冷卻器、油水分離器、穩(wěn)壓器、蒸發(fā)式冷凝器和干燥塔依次連接；井下部分由過濾器、調(diào)溫閥、回熱器、高壓水分離器、渦輪冷卻器、風機、混氣調(diào)節(jié)閥和散流器組成，其中，地面部分的干燥塔與井下部分的過濾器相連，過濾器連接調(diào)溫閥， 調(diào)溫閥連接回熱器，回熱器連接混氣調(diào)節(jié)閥的出口，同時回熱器還連接渦輪冷卻器和高壓水分離器，高壓水分離器連接渦輪冷卻器，渦輪冷卻器與風機同軸傳動連接，混氣調(diào)節(jié)閥的出口還與風機連接，風機還連接散流器。工作時，井上空氣經(jīng)空氣壓縮機壓縮后成為高溫高壓的氣體，經(jīng)過冷卻器，在其中被冷卻水在定壓下冷卻，溫度降低到常溫，然后經(jīng)油水分離器分離掉空氣中的潤滑油和水分，經(jīng)過穩(wěn)壓器后，再經(jīng)過蒸發(fā)式冷凝器和硅膠干燥塔除去空氣中的水蒸汽。經(jīng)過干燥的空氣再經(jīng)過過濾器過濾后，通過調(diào)溫閥進入渦輪冷卻器，在渦輪出口裝置一個回熱器，讓膨脹渦輪出口出來的低溫氣流與來自地面的常溫氣流在其中進行熱交換。經(jīng)回熱器進一步被冷卻后的空氣流，在高壓水分離器里分離出液態(tài)水，再進入渦輪冷卻器在其中膨脹減焓降溫。通過混氣調(diào)節(jié)閥的作用，進行一次回風混合達到舒適溫度的氣流經(jīng)風機加壓后由散流器送到在掘進面工作的礦工周圍。風機的動力來自渦輪膨脹功。本實用新型的技術(shù)效果如下①與傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)相比，其可靠性要高，傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)冷凝器易結(jié)垢、蒸發(fā)器易堵，而該裝置設(shè)有油水分離器，可以分離掉空氣中的潤滑油和水分，以免污染干燥劑和影響系統(tǒng)的正常工作?？諝庵械乃?包括水蒸氣)在低溫下結(jié)成冰粒時要放出大量潛熱，這將會減小渦輪的實際溫降效果。由于氣流在渦輪中的流速可高達超音速，冰粒在高速氣流的帶動下會打壞噴管環(huán)和葉輪，為此裝置中不僅設(shè)有除去液體水的油水分離器，而且在穩(wěn)壓器后面還應設(shè)有除去水蒸汽的蒸發(fā)式冷凝器和硅膠干燥塔。②與傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)相比，其結(jié)構(gòu)緊湊、單位體積內(nèi)傳熱面積大、質(zhì)量小等優(yōu)點，其移動性要好。③ 與傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)相比，可以通過調(diào)溫閥的調(diào)節(jié)功能，調(diào)節(jié)渦輪進出口的空氣流量和溫度，制冷量的大小可進行無級調(diào)節(jié)，使其降溫用冷可以根據(jù)需要靈活調(diào)節(jié)。④與傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)相比，其風機的動力來自渦輪膨脹功，因此不需要消耗電能，在井下沒有安全隱患。⑤壓縮空氣同時也是制冷劑和載冷劑，直接用于掘進面區(qū)域降溫，所以降溫速度快，能量利用率高，對環(huán)境無污染。⑥與傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)相比，一般情況下只需操作渦輪進口的調(diào)節(jié)閥門就可保證其進出口壓力的膨脹比來達到所需的低溫，制冷量便于調(diào)節(jié)，運行管理方便。⑦與傳統(tǒng)的井下移動空調(diào)相比，專用散流器能在井下工作人員周圍產(chǎn)生局部舒適小環(huán)境，冷量利用效果好。

圖1是利用本實用新型提供的裝置進行煤礦井下局部降溫的系統(tǒng)組成示意圖；圖1中標號名稱1、空氣壓縮機；2、冷卻器；3、油水分離器；4、穩(wěn)壓器；5、蒸發(fā)式冷凝器；6、干燥塔；7、過濾器；8、調(diào)溫閥；9、回熱器；10、高壓水分離器；11、排水孔；12、渦輪冷卻器；13、風機；14、混氣調(diào)節(jié)閥；15、散流器。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖1和一個實施例對本實用新型的一種用于煤礦井下局部降溫的裝置作進一步說明。如圖1所示，一種用于煤礦井下局部降溫的裝置，該裝置由地面部分和井下部分 4兩部分組成，其中，地面部分依井上空氣流經(jīng)位置由空氣壓縮機1、冷卻器2、油水分離器3、穩(wěn)壓器4、 蒸發(fā)式冷凝器5和干燥塔6組成，其中，空氣壓縮機、冷卻器、油水分離器、穩(wěn)壓器、蒸發(fā)式冷凝器和干燥塔依次連接；井下部分由過濾器7、調(diào)溫閥8、回熱器9、高壓水分離器10、渦輪冷卻器12、風機 13、混氣調(diào)節(jié)閥14和散流器15組成，其中，地面部分的干燥塔與井下部分的過濾器相連，過濾器連接調(diào)溫閥，調(diào)溫閥連接回熱器，回熱器連接混氣調(diào)節(jié)閥的出口，同時回熱器還連接渦輪冷卻器和高壓水分離器，高壓水分離器連接渦輪冷卻器，渦輪冷卻器與風機同軸傳動連接，混氣調(diào)節(jié)閥的出口還與風機連接，風機還連接散流器。井上空氣經(jīng)空氣壓縮機1壓縮后成為高溫高壓的氣體，經(jīng)過冷卻器2在其中被冷卻水在定壓下冷卻，溫度降低到常溫，然后經(jīng)油水分離器3分離掉空氣中的潤滑油和水分， 經(jīng)過穩(wěn)壓器4后，再經(jīng)過蒸發(fā)式冷凝器5和干燥塔6除去空氣中的水蒸氣。將經(jīng)過除濕后的干空氣在過濾器7中除去其中的固體雜質(zhì)，通過調(diào)溫閥8調(diào)節(jié)渦輪進出口空氣的流量和溫度。該裝置在渦輪出口裝置一個回熱器9，讓膨脹減焓出來的低溫氣流與來自地面的常溫氣流在其中進行熱交換。經(jīng)回熱交換器9進一步被冷卻后的空氣流，在高壓水分離器10里分離出液態(tài)水，再進入渦輪冷卻器12在其中膨脹減焓降溫，而液態(tài)水則經(jīng)高壓水分離器10底部的排水孔11排出。氣流在回熱器9中減焓降溫后，可以降低進入渦輪冷卻器12的空氣的溫度，從而降低渦輪冷卻器12出口的空氣溫度，同時低溫空氣經(jīng)回熱交換器9也可提高進入風機13的空氣溫度。為了提高裝置的經(jīng)濟性，可通過混氣調(diào)節(jié)閥14的作用，使井下空氣進行一次回風混合，達到舒適溫度的氣流經(jīng)風機13加壓后由散流器15送到在掘進面工作的礦工周圍。本實施例應用的供氣壓力為0. 18 0. 22 (MPa)，耗氣量為16. 6 20. 1 (m3/min)， 制冷量為大于23 (kff)，噪聲小于85 (dB)，在正常供氣情況下，它能迅速將掘進工作面區(qū)域 (小截面)里的礦工周圍小環(huán)境的空氣干球溫度由32°C降到^TC以下，并且能夠長期穩(wěn)定運行。利用本實用新型形成的空氣流膨脹減焓自力式煤礦井下降溫裝置具有能夠長期穩(wěn)定運行、降溫效果明顯、能耗低和體積小等優(yōu)點。同時，井下降溫部分的驅(qū)動力來自壓縮空氣流，不用電、不產(chǎn)生靜電和機械火花，安全性好無防爆問題，特別適合用于煤礦井下降
權(quán)利要求1. 一種用于煤礦井下局部降溫的裝置，其特征在于，該裝置由地面部分和井下部分兩部分組成，其中，地面部分依井上空氣流經(jīng)位置由空氣壓縮機(1)、冷卻器O)、油水分離器(3)、穩(wěn)壓器 G)、蒸發(fā)式冷凝器( 和干燥塔(6)組成，其中，空氣壓縮機、冷卻器、油水分離器、穩(wěn)壓器、 蒸發(fā)式冷凝器和干燥塔依次連接；井下部分由過濾器⑵、調(diào)溫閥(8)、回熱器(9)、高壓水分離器(10)、渦輪冷卻器(12)、 風機(13)、混氣調(diào)節(jié)閥(14)和散流器(1 組成，其中，地面部分的干燥塔與井下部分的過濾器相連，過濾器連接調(diào)溫閥，調(diào)溫閥連接回熱器，回熱器連接混氣調(diào)節(jié)閥的出口，同時回熱器還連接渦輪冷卻器和高壓水分離器，高壓水分離器連接渦輪冷卻器，渦輪冷卻器與風機同軸傳動連接，混氣調(diào)節(jié)閥的出口還與風機連接，風機還連接散流器。
專利摘要本實用新型公開了一種用于煤礦井下局部降溫的裝置，屬于煤礦井下降溫領(lǐng)域。整個裝置由地面和井下部分組成，其中地面部分由空氣壓縮機、冷卻器、油水分離器、穩(wěn)壓器、蒸發(fā)式冷凝器和干燥塔組成，井下部分由過濾器、調(diào)溫閥、回熱器、高壓水分離器、渦輪冷卻器、風機、混氣調(diào)節(jié)閥和散流器組成。地面部分提供的干燥空氣經(jīng)過濾、調(diào)溫后進入渦輪冷卻器，在渦輪出口的回熱器中與干燥空氣進行熱交換，經(jīng)回熱器冷卻后的空氣流，在高壓水分離器里分離出液態(tài)水，再進入渦輪在其中膨脹減焓降溫，然后經(jīng)一次回風混合后經(jīng)風機和散流器送到礦工周圍。利用本實用新型形成的井下局部降溫裝置具有能夠長期穩(wěn)定運行、降溫效果明顯、能耗低和體積小等優(yōu)點。
文檔編號E21F3/00GK202165105SQ20112013255
公開日2012年3月14日 申請日期2011年4月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月29日
發(fā)明者余剛, 張昌, 於一樂, 王雪 申請人:於一樂, 武漢紡織大學