[发明专利]高温矿井用的组合式降温系统及其降温方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿开采，尤其涉及煤矿深部开采时的降温技术。

背景技术

随着我国矿产资源开采深度的逐渐增加，深部矿井高温热害问题逐渐成为制约深部资源开采的重要因素。持续的高温会导致井下作业环境恶化，对作业人员的身体造成极大的伤害，使劳动生产率大大下降，发生事故的风险大大增加，同时还会降低井下设备的工作性能，减少设备使用寿命。

传统降温技术包括非机械制冷降温技术和机械制冷降温技术两大类。非机械制冷有通风降温、控制热源散热和个体防护等方式，但随着开采深度的增加，热害程度的加剧，非机械制冷降温技术已经远远达不到高温矿井的降温要求。机械制冷降温技术即矿井空调降温技术，主要包括机械制冷水降温方式、机械制冰降温方式和空气压缩制冷降温方式三种。机械制冷降温技术的发展历经了几十年的时间，目前已经发展成为一项较为成熟的矿井降温技术。

虽然机械制冷降温技术在高温矿井热害防治工作中取得了不错的效果，但大型制冷机组的长期使用所附加的高额成本成为高温热害矿井面临的一个重大问题。尤其是随着开采深度的进一步增加，井下热害周期逐渐延长，很多作业地点在全年范围内都要靠机械制冷来缓解高温高湿的工作环境。因此，大型制冷机组高额的运行费用和定期的维护检修不仅给高温矿井带来了巨大的经济压力，更给企业节能减排工作带来了巨大的阻力。可见，解决矿井降温的高成本、高能耗问题对深部资源开采意义重大。

我国煤炭资源大都分布在北方地区，整个华北、西北地区煤炭储量占全国保有储量的79.64％。而我国北方地区主要是温带季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥，冬季平均气温均低于0℃，而目前对冬季丰富自然冷源的利用却少之又少。

发明内容

为了改变目前高温矿井机械制冷降温高能耗、高运行成本的问题，本发明在机械制冷降温系统的基础上，充分利用冬季自然条件，提供了一种机械制冷与利用冬季自然制冰蓄冷相结合的组合式降温系统。

本发明的技术方案是：一种高温矿井用的组合式降温系统，它包括井下的机械制冷降温系统；其特征在于，它还包括井上的自然制冰蓄冷系统；

所述的自然制冰蓄冷系统由输水装置、储冰库房、制冰装置所组成；所述的储冰库房是带有保温层结构的构筑物，储冰库房的房顶构筑有入口；所述的制冰装置是在储冰库房的房顶设有若干支架，支架上安装有一层层的制冰盘，制冰盘可在支架上翻转；制冰盘上面设有放水阀，制冰盘的翻转处对着储冰库房入口；所述的输水装置是在地面设有制冰用冷水输送泵站，泵站布置水泵和输水管路，输水管路通到房顶的放水阀；在储冰库房中设有换热盘管，换热盘管并联在井下机械制冷机组的输冷管路上。

为了防止冬季冻坏设备，输水装置上设有保温层；为了减少太阳光照对制冰装置的热辐射，在储冰库房房顶还设有遮阳罩；为了在极寒天气对存储冰块进一步冷冻降温，在储冰库房上设置成排的保温式风窗。

所述制冰盘是用不锈钢制作的具有一定容积的薄壁钢盘。

利用本发明组合式降温系统对高温矿井进行降温的方法是，到冰冻季节时，开始制冰，制冰用水由输水装置输送至制冰装置，打开放水阀将所有制冰盘灌满；待自然结冰后，翻转制冰盘，所得冰块通过入口落到储冰库房内储存。在极寒天气时，打开保温式风窗对存储的冰块进一步降温，利用冰块储存冷源。利用储冰降温时，可关闭机械制冷机组，切断机械制冷机组的输冷管路，打开自然制冰蓄冷降温的输冷管路，通过换热盘管及输冷管路将储存冰的冷量送入井下降温。

本发明的积极效果是：利用可再生的天然冷源代替大型制冷机组，在整个冰冻季节可自然制出整个矿井长时间的降温用的冰量，有利于节约能源、保护环境、缓解紧张的电力供应局面。自然制冰系统的结构紧凑，基础设施构建、制作费用低，在房顶上面制冰，制冰后直接转入下面储存，冰的转运存储方便，无需繁杂的工序和运转设备，系统运行能耗低；系统立体化程度高，整体占地面积小。

附图说明

图1是本发明实施例的示意图；

图2是实施例中每个制冰单元的立面布置图。

图例说明，1—冷水输送泵；2—冷水输送管路；3—放水阀；4—制冰盘；5—支架；6—遮阳罩；7—储冰库房；8—进口；9—密封盖；10—保温风窗；11—换热盘管；12—储冰降温循环水泵；13—循环输冷管道；14—空冷器；15—喷雾装置；16—机械制冷机组；17—机械制冷降温循环水泵。

具体实施方式

下面以某矿为例，进一步说明实施例。