本發(fā)明涉及礦井降溫技術(shù)，特別適用于礦井涌水水源充足的礦井對采掘工作面熱害環(huán)境中進(jìn)行降溫除濕。

背景技術(shù)：

在深部采礦工程中，創(chuàng)造一個安全和舒適的微氣候環(huán)境，是礦井降溫工作要完成的基本任務(wù)。

在深井降溫系統(tǒng)中，主要采用人工制冷降溫技術(shù)，通過制冷機(jī)組提供冷源(冰片或冷水)，經(jīng)專用的輸冷管道輸送到采掘工作面，同工作面的濕熱空氣進(jìn)行熱交換，來進(jìn)行冷卻和除濕的，空氣冷卻器常用的是噴淋式空冷器和表面式空冷器。噴淋式空冷器借助于空氣和水直接接觸使礦井風(fēng)流冷卻。在表面式空冷器中，空氣經(jīng)管壁與管內(nèi)的冷水進(jìn)行間接接觸，以使風(fēng)流冷卻。不論是噴淋式空冷器還是表面式空冷器除濕能力均有限，造成礦井風(fēng)流多為近飽和狀態(tài)，此外，噴淋式空冷器和表面式空冷器采用的介質(zhì)均來自低溫制冷機(jī)組，造成礦井機(jī)械制冷系統(tǒng)能耗很大。因此，現(xiàn)有的礦井降溫系統(tǒng)存在除濕量有限及能耗大的問題。

深部礦井在不同水平下，有不同水溫的涌水，可從低溫涌水中提取冷源，從高溫涌水中提取熱源。因此，如能將礦井涌水的冷量和熱量合理用于深井降溫系統(tǒng)，必將減少深井降溫系統(tǒng)的能耗。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種礦井涌水冷、熱利用的深井降溫除濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)從礦井低溫涌水中提取冷量用于空氣冷卻器的冷卻處理，從礦井高溫涌水提取熱量用于轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕再生。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，不需制冷機(jī)組，適用于有涌水充足的礦井對工作面進(jìn)行降溫除濕。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：一種礦井涌水冷、熱利用的深井降溫除濕系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：空氣處理系統(tǒng)、再生空氣系統(tǒng)、低溫涌水系統(tǒng)及高溫涌水系統(tǒng)。

所述空氣處理系統(tǒng)包括：轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)、自動卷繞式空氣過濾器、一級空氣冷卻器、電機(jī)、二級空氣冷卻器和風(fēng)機(jī)；其中自動卷繞式空氣過濾器位于整個系統(tǒng)的端部，轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)位于一級空氣冷卻器和二級空氣冷卻器之間，風(fēng)機(jī)位于整個系統(tǒng)的尾部，在二級空氣冷卻器和風(fēng)機(jī)之間設(shè)有擋水板，在一級空氣冷卻器底部設(shè)有一級空氣冷卻器的進(jìn)水口和一級空氣冷卻器的出水口，在二級空氣冷卻器底部設(shè)有二級空氣冷卻器的進(jìn)水口和二級空氣冷卻器的出水口；

所述再生空氣系統(tǒng)包括：空氣加熱器、輔助電加熱器、分隔板和再生風(fēng)機(jī)；在這個系統(tǒng)尾部設(shè)有再生風(fēng)機(jī)，在空氣加熱器后面設(shè)有輔助電加熱器，在輔助電加熱器和再生風(fēng)機(jī)之間設(shè)有分隔板，在空氣加熱器上部設(shè)有空氣加熱器的進(jìn)水口和空氣加熱器的出水口；

所述低溫涌水系統(tǒng)包括：低溫涌水水池、水質(zhì)處理裝置、板式換熱器、一次側(cè)水系統(tǒng)及二次側(cè)水系統(tǒng)；所述低溫涌水水池與低溫涌水水質(zhì)處理裝置連接；所述板式換熱器一側(cè)接一次側(cè)水系統(tǒng)，另一側(cè)接二次側(cè)水系統(tǒng)；

所述高溫涌水系統(tǒng)包括：高溫涌水水池、水質(zhì)處理裝置、供水管、排水管和水泵；所述高溫涌水水池與高溫涌水水質(zhì)處理裝置連接；所述供水管連接高溫涌水水質(zhì)處理設(shè)備到再生空氣系統(tǒng)的空氣加熱器的進(jìn)水口；所述高溫涌水系統(tǒng)的排水管連接空氣加熱器的出水口；

所述低溫涌水系統(tǒng)與空氣處理系統(tǒng)的一級空氣冷卻器和二級空氣冷卻器連接，高溫涌水系統(tǒng)與再生空氣系統(tǒng)的空氣加熱器連接。

進(jìn)一步地，所述一次側(cè)水系統(tǒng)由一次側(cè)供水管、一次側(cè)排水管、一次側(cè)水泵構(gòu)成，一次側(cè)供水管連接低溫涌水系統(tǒng)的水質(zhì)處理設(shè)備到板式換熱器的一次側(cè)進(jìn)水口，一次側(cè)排水管連接板式換熱器的一次側(cè)出水口。

進(jìn)一步地，所述二次側(cè)水系統(tǒng)由二次側(cè)供水管、二次側(cè)回水管和二次側(cè)水泵構(gòu)成，二次側(cè)供水管連接板式換熱器的二次側(cè)出水口，二次側(cè)回水管連接板式換熱器二次側(cè)的進(jìn)水口。

進(jìn)一步地，所述的一級空氣冷卻器的進(jìn)水口和二級空氣冷卻器的進(jìn)水口并聯(lián)后與低溫涌水系統(tǒng)二次側(cè)供水管相連，所述的一級空氣冷卻器的出水口和二級空氣冷卻器的出水口并聯(lián)后與低溫涌水系統(tǒng)二次側(cè)水系統(tǒng)的回水管相連。

進(jìn)一步地，所述板式換熱器為水-水板式換熱器，板式換熱器的作用是降低水壓。

進(jìn)一步地，所述高溫涌水水池收集深水平的高溫涌水，涌水溫度需高于35℃。

進(jìn)一步地，所述低溫涌水水池收集淺水平的低溫涌水，涌水溫度需低于22℃。

所述低溫涌水系統(tǒng)和高溫涌水系統(tǒng)的水質(zhì)處理裝置對低溫涌水和高溫涌水進(jìn)行除污及軟化處理。

本發(fā)明的有益效果在于：

1)本發(fā)明內(nèi)設(shè)有除濕量大的轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)，解決了井下除濕難題，因此具有舒適性高的優(yōu)點。

2)本發(fā)明從礦井低溫涌水中提取冷量用于空氣冷卻器的冷卻處理。從礦井高溫涌水提取熱量用于轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)的除濕再生。由于充分利用了涌水冷量和熱量，節(jié)約了礦井降溫除濕系統(tǒng)的能耗，因此具有能耗低的優(yōu)點。

3)本發(fā)明不需要設(shè)置制冷機(jī)組，因此具有環(huán)保的優(yōu)點。

附圖說明

圖1是本發(fā)明系統(tǒng)示意圖。

圖2是本發(fā)明空氣處理系統(tǒng)和再生空氣系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明各部分連接示意圖。

附圖標(biāo)記說明:

1—空氣處理系統(tǒng)；2—再生空氣系統(tǒng)；3—低溫涌水系統(tǒng)；4—高溫涌水系統(tǒng)；

11—進(jìn)風(fēng)口；12—自動卷繞式空氣過濾器；13—一級空氣冷卻器；14—一級空氣冷卻器的進(jìn)水口；15—一級空氣冷卻器的出水口；16—電機(jī)；17—除濕區(qū)；18—二級空氣冷卻器；19—二級空氣冷卻器的進(jìn)水口；110—二級空氣冷卻器的出水口；111—擋水板；112—風(fēng)機(jī)；113—出風(fēng)口；

21—再生空氣進(jìn)風(fēng)口；22—空氣加熱器的進(jìn)水口；23—空氣加熱器的出水口；24—空氣加熱器；25—輔助電加熱器；26—分隔板；27—再生區(qū)；28—再生風(fēng)機(jī)；29—再生空氣出風(fēng)口；

31—低溫涌水水池；32—低溫涌水水質(zhì)處理裝置；33—一次側(cè)供水管；34—一次側(cè)水泵；35—板式換熱器；36—一次側(cè)進(jìn)水口；37—二次側(cè)進(jìn)水口；38—二次側(cè)出水口；39—一次側(cè)出水口；310—一次側(cè)排水管；311—二次側(cè)供水管；312—二次側(cè)回水管；313—二次側(cè)水泵；

41—高溫涌水水池；42—高溫涌水水質(zhì)處理裝置；43—水泵；44—供水管；45—排水管

具體實施方式

為了便于理解，下面結(jié)合附圖和具體實施例進(jìn)行說明。

本發(fā)明系統(tǒng)示意圖如圖1所示，本發(fā)明礦井涌水冷、熱利用的深井降溫除濕系統(tǒng)由空氣處理系統(tǒng)1、再生空氣系統(tǒng)2、低溫涌水系統(tǒng)3及高溫涌水系統(tǒng)4組成?？諝馓幚硐到y(tǒng)將井下用風(fēng)點的空氣處理成低溫低濕空氣送入礦井工作面。再生空氣系統(tǒng)用于提供轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)再生所需的再生空氣。低溫涌水系統(tǒng)用于給空氣處理系統(tǒng)提供冷水。高溫涌水系統(tǒng)用于給再生空氣系統(tǒng)提供熱水。

轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)分為除濕區(qū)17和再生區(qū)27兩部分。除濕區(qū)17除濕后在電機(jī)16作用下移動到再生區(qū)27，同時再生空氣先通過空氣加熱器24加熱，再通過輔助電加熱器25進(jìn)一步加熱，產(chǎn)生熱再生空氣。分隔板26使產(chǎn)生的熱再生空氣進(jìn)入再生區(qū)27，熱再生空氣驅(qū)除再生區(qū)27的水分，再生區(qū)27驅(qū)除水分后在電機(jī)16作用下移動到除濕區(qū)17。再生與除濕持續(xù)進(jìn)行，實現(xiàn)連續(xù)除濕過程。

擋水板111的作用是阻止水滴進(jìn)入工作面。

如圖2，圖3所示，本發(fā)明的空氣處理系統(tǒng)的過程為：礦井要處理的空氣(溫度為30℃，含濕量為21.5g/kg干空氣)在風(fēng)機(jī)112的作用下，經(jīng)進(jìn)風(fēng)口11進(jìn)入自動卷繞式空氣過濾器12，空氣被凈化。凈化后的空氣進(jìn)入一級空氣冷卻器13，同時一次側(cè)水泵34將來自井下-100米水平處的低溫涌水水池31中的低溫涌水(16℃)先送入板式換熱器，與二次側(cè)冷水進(jìn)行熱交換，獲得二次側(cè)冷水(17.2℃)，再用二次側(cè)水泵313將二次側(cè)的冷水送入一級空氣冷卻器的進(jìn)水口14和二級空氣冷卻器的進(jìn)水口19。在一級空氣冷卻器13中，空氣與一級空氣冷卻器中的冷水進(jìn)行間接熱濕交換，由于礦井空氣高溫高濕，露點溫度(露點溫度為26.1℃)高于冷水溫度(17.2℃)，空氣經(jīng)一級空氣冷卻器13進(jìn)行冷卻減濕空氣處理過程。冷卻減濕后的空氣(溫度為24℃，含濕量為21.5g/kg干空氣)進(jìn)入除濕區(qū)17，實現(xiàn)等焓減濕的空氣處理過程。經(jīng)轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)等焓減濕后的空氣(溫度為48℃，含濕量為7.4g/kg干空氣)進(jìn)入二級空氣冷卻器18，在二級空氣冷卻器18中，空氣與二級空氣冷卻器管內(nèi)冷水(17.2℃)進(jìn)行間接熱濕交換，由于空氣露點溫度較低(9.6℃)，低于冷水溫度，空氣被等濕減濕，處理后的空氣為低溫低濕空氣(溫度為22℃，含濕量為7.4g/kg干空氣)。經(jīng)二級空氣冷卻器18冷卻后的空氣經(jīng)擋水板111分離出空氣中攜帶的水滴，然后送到出風(fēng)口113，最后低溫低濕的空氣通過風(fēng)筒或直接送入的方式進(jìn)入采掘工作面。

如圖2，圖3所示，本發(fā)明再生空氣系統(tǒng)的過程為：在電機(jī)16的帶動下，轉(zhuǎn)輪除濕區(qū)17緩慢轉(zhuǎn)動到再生區(qū)27，再生空氣系統(tǒng)周圍空氣在再生風(fēng)機(jī)28的作用下，進(jìn)入再生空氣進(jìn)風(fēng)口21，然后通過空氣加熱器24加熱空氣，同時水泵43將來自井下-800米水平處高溫涌水水池中的高溫涌水(40℃)送入空氣加熱器24，加熱后的空氣再通過輔助電加熱器25進(jìn)一步加熱再生空氣，達(dá)到轉(zhuǎn)輪除濕機(jī)所需再生溫度，加熱后的空氣將再生區(qū)27的水蒸氣分離出來，再生后的空氣經(jīng)再生出風(fēng)口29排至回風(fēng)巷或廢舊巷道。

綜上所述，本發(fā)明實施例的礦井涌水冷、熱利用的深井降溫除濕系統(tǒng)可以很好的滿足深井降溫的需要，該系統(tǒng)不但除濕能力強(qiáng)，而且充分利用現(xiàn)有的礦井涌水資源，達(dá)到了節(jié)能、舒適和環(huán)保的目的。在實際應(yīng)用中，低溫涌水溫度越低，降溫除濕效果越明顯；高溫涌水溫度越高，節(jié)能效果越明顯。

以上所述，僅是本發(fā)明的較佳的具體實施方式，并非對本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變換，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。