[实用新型]单螺杆空气压缩制冷矿井热害治理系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种新型空气压缩制冷矿井热害治理系统，属于矿井热害 防治技术。

背景技术

我国是产煤大国，随着我国煤炭事业的不断发展，矿井开采深度越来越深， 高温热害矿井也越来越多。自上世纪80年代以来，我国矿井高温热害的发展异 常迅速，煤矿热害对矿工的健康和安全生产造成的危害十分突出。在高温热害矿 井工作面，经常发生矿工皮肤湿疹、头晕、中暑等高温疾病。为保障煤矿安全生 产和矿工身心健康，在矿井热害严重的作业场所，需对矿井热害采取治理措施， 以改善矿工的工作环境。

我国矿井热害治理工作始于20世纪50年代，直到80年代后期才取得实质 性进展，相继有相关的论文和著作问世。近年来的统计资料表明，我国已有140 余对矿井出现了不同程度的热害问题，其中采掘工作面风温超过30e的矿井已达 60余对。我国高温矿井越来越多，矿井热害问题越来越受到矿业界的关注。我 国矿井空调始于20世纪70年代初，淮南九龙岗矿设计了我国第1个矿井局部制 冷降温系统；80年代在新汶孙村矿设计了我国第1个井下集中制冷降温系统； 90年代又在新汶孙村矿设计了我国第1个地面集中制冷降温系统；2002年又成 功设计了冰冷低温辐射空调降温系统。与国外相比，这些系统规模不大，发展速 度缓慢。但是进入21世纪以来，无论从技术上还是从规模上，我国的矿井空调 都在快速发展。2000年以来，各高校和科研院所相继在东滩矿、唐口矿、平煤 集团四矿、五矿、六矿、刘庄矿等矿井展开了矿井热害治理的科研工作，其中平 煤四矿和刘庄煤矿都设计了地面集中制冷降温系统,制冷能力分别达到了 7600kW和5500kW。制冷能力和制冷设备比以往都有了很大的提高和改进。但 是与国外还有一定的差距。

改善矿内气候条件的措施很多，归纳起来有2个方面:一为非人工制冷措施， 即矿井通风。一般来说，地温在31～37℃以下时，可能产生热害，但这种热害一 般通过非人工制冷措施就可以解决；二为人工制冷来冷却风流的措施，也称为矿 井空气调节。在地温达到37℃以上的地区，一般来说，单靠加强通风降低温度 难以达到目的，应考虑采用人工制冷降温系统。

根据载冷介质的不同，国内外常用的人工制冷降温技术可分为压缩空气降温 技术、人工制冷水降温技术和人工制冰降温技术。人工制冷水技术由于空调系统 复杂，制冷设备要求高，还会面临一些技术难题，如高压冷水处理困难、冷凝热 排放困难等，实施起来比较困难。人工制冰冷却降温系统在我国基本处于试应用 阶段，要真正推广应用冰冷却空调系统，还有如下两个方面的技术难题：一是冰 在管道中运动时会引起管道的激烈振动，从而导致对管道支撑的严重冲击，容易 破坏管道。二是管道容易堵塞。而压缩空气降温技术，利用压缩空气作为供冷媒 质，直接向采掘工作面喷射制冷，大大减小了输气管道断面积，能够有效地解决 我国当前矿井集中降温中存在的实际问题；可用金属或橡胶软管沿工作面布置， 使工作面上的冷量均匀分布，降温效果好，而且系统简单，应用灵活，空气不仅 对人体无毒害，不污染环境。而且来源广泛，价格低廉。

实用新型内容

传统的压缩空气降温技术由于单位质量空气的制冷能力较小，因此实际应用 中常运用回热循环和采用叶轮式压气机及膨胀机代替活塞式压气机和膨胀机，以 增大工质流量。本实用新型采用单螺杆膨胀机代替传统机型的膨胀机，利用单螺 杆压缩机对空气进行加压，利用单螺杆膨胀机进行膨胀制冷，压缩机和膨胀机采 用同轴联动形式。该系统的特点在于：单螺杆机结构简单，采用转子为6齿螺槽 和11齿星轮的啮合副，且星轮对称布置，这样螺杆转子每旋转一圈，基元容积 完成12次吸、排气。具有单级容量大，无余隙容积，容积效率高，结构上受力 平衡，磨损小、噪声低、寿命长等优点。且膨胀机与压缩机同轴联动，降低了压 缩机的输入功率，节省电能。