[发明专利]一种兼具净化空气和富氧功能的矿井用降温系统

说明书

本发明公开了一种兼具净化空气和富氧功能的矿井用降温系统，包括：抽风机，其与矿井工作区连通；高温气体管，其与抽风机连通；废气排气管；气体分离升压装置，其包括多个气体分离升压单元，其气体进口与高温气体管连通，排气口与废气排气管连通；第一干冷器，其与气体分离升压装置的气体出口连通；膨胀机，其与第一干冷器连通；流量调节阀，其与膨胀机连通；低温气体管，其与流量调节阀连通，用于给第一干冷器和气体分离升压装置供冷；空气混合器，其与第一干冷器、流量调节阀和新风进风管连通；以及送风机，其连接于空气混合器和矿井之间。采用本发明降温系统，能够将矿井内的有害气体分离，富集氧气，消除热害，提高空气质量。

技术领域

本发明涉及矿井安全设备领域，特别涉及一种兼具净化空气和富氧功能的矿井用降温系统。

背景技术

随着社会的进步与经济的发展，人们对工作环境的舒适度提出了较高要求，同时很多生产工艺流程对温度和湿度也有相应要求。我国有上百个金属矿井存在深部高温环境问题，尤其是在500～1000m采深的矿井中，高温矿井占比高达63％。此外，深层矿井中的高温空气不仅氧气浓度低(低于20％)，还含有少量有害气体(一氧化碳、二氧化硫等)。在高温低氧环境中作业，正常的水盐代谢被破坏，从而可能引起中暑、昏厥、呕吐等症状，严重时还会导致死亡，可见热害和较差的空气质量严重影响井下人员的工作效率乃至身体健康，已成为制约生产的主要因素。

现今，矿井降温主流技术主要分为非人工制冷降温和人工制冷降温。非人工制冷即通风冷却，人工制冷降温技术主要采用蒸气压缩制冷。然而对于高温矿井，通风冷却虽然能够增加矿井内氧气，降低有害气体浓度，但当矿井围岩温度达到一定程度时，单一增加风量已经起不到降温作用，也就不能有效的解决高温热害的影响，其次置换通风量过大也会增大泵送能耗。蒸气压缩制冷虽然能够有效降低矿井温度消除热害，但是在其整个运行过程中以矿井内空气循环为主，降低有害气体浓度能力有限，对空气湿度几乎无作用且无法提高含氧量，依旧需要引入新风增加额外的能耗。另外，以氨为制冷剂的蒸气压缩式制冷方式也有氨泄漏爆炸的安全隐患。

在当前国家提出“碳达峰、碳中和”战略的背景下，高温热害及与之相关的通风、降温能耗成为制约矿井作业绿色低碳发展的又一个主要问题。因此，急需研发一种应兼具净化空气和富氧功能的矿井用降温系统，既能够处理矿井中的高温空气以提升其氧气浓度且去除部分有害气体，同时又可有效消除热害以改善工作环境；最好该系统还能够回收矿井内高温空气蕴含的废热作为驱动系统的能量，尽可能减少高品位的电能或机械能的消耗以实现系统节能降碳运行。

发明内容

本发明的目的在于提供一种兼具净化空气和富氧功能的矿井用降温系统，从而克服现有矿井的通风制冷方式无法同时对矿井内高温空气进行有害气体成分分离、提升氧气浓度和消除热害的缺点，并且充分利用矿井高温空气的废热，减少使用高品位的电能或机械能，起到节能减排的效果。