利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統的製作方法

2023-04-26 04:42:01

本發明涉及一種礦井局部降溫系統，具體說是一種利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統，應用於常年熱害工作面、局部或短期出現高溫高溼工作面的製冷降溫。

背景技術：

隨著煤炭開採深度的逐年增加，礦井高溫熱害問題日益嚴重。這種高溫高溼環境不但影響了礦工的工作效率、增加了設備故障率，而且嚴重影響了礦工的身心健康。因此，有效控制井下熱害成為目前迫切需要解決的難題。

隨著採掘深度的逐漸延伸，礦井高溫熱害控制難度越來越大，採用常規的非機械降溫技術措施已不足以改善井下熱溼環境，需要開展人工製冷礦井空調系統研究。目前，常規的集中製冷降溫系統主要有井上製冷集中輸送冷水至井下工作面降溫、井上冷卻塔散熱井下集中製冷管道輸冷工作面降溫以及集中輸送冷卻水局部降溫制冷機組製冷直接蒸發工作面降溫等幾種形式。但是，井上製冷和井下集中製冷井上散熱降溫系統均存在系統投資大、輸送距離遠、冷損失大、運行費用高的問題。對於低溫季節井下熱害較輕、高溫季節井下熱害加劇的季節性熱害礦井可以採用投資較小、運行費用低的井下工作面局部降溫措施，但是存在製冷冷凝熱排散難的問題。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題，在於針對井下局部降溫系統製冷冷凝熱排散難的問題，提出了一種利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統，利用礦井湧水散熱，提高了降溫效率和效果。

為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：

一種利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統，包括制冷機組、井下防塵水純淨軟化處理系統、礦井排水引射噴射系統，所述制冷機組由蒸發器、製冷壓縮機和蒸髮式冷凝器組成；其特徵是：

井下防塵水純淨軟化處理系統為制冷機組的蒸髮式冷凝器提供冷凝水（熱交換介質），礦井排水引射噴射系統通過引射噴射方式將蒸髮式冷凝器抽真空，蒸髮式冷凝器對冷凝水採用負壓蒸髮式冷凝。

所述井下防塵水純淨軟化處理系統，包括井下防塵水處理器、純淨軟化水水箱，井下防塵水處理器的出水口通過供水泵接入純淨軟化水水箱，純淨軟化水水箱出水口經由浮球式純淨軟化水減壓閥接入制冷機組的蒸髮式冷凝器。

所述礦井排水引射噴射系統，包括加壓泵、過濾器、負壓引射噴射器，加壓泵吸水口接井下排水蓄水池，加壓泵的出水口連接負壓引射噴射器進口，負壓引射噴射器引入口連接到蒸髮式冷凝器的上部。

本發明系統，井下防塵水純淨軟化處理系統將井下防塵水淨化軟化後，輸送到蒸髮式冷凝器，作為冷凝水。加壓泵將井下排水加壓後，壓入負壓引射噴射器，高壓水進入噴射器的漸縮段，將靜壓轉換成動能，在噴射咀處成為高速射流，使混合室形成微負壓狀態，導致蒸髮式冷凝器形成負壓，加快了冷凝水換熱蒸發的速度。本發明利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統,利用礦井井下水源作為冷凝水，採用負壓引射噴射方式使蒸髮式冷凝器形成負壓，蒸髮式冷凝器對冷凝水採用負壓蒸髮式冷凝，冷凝速度快，冷凝效率高。

附圖說明

圖1是本發明利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統原理圖。

具體實施方式

為了更好地理解本發明，下面結合附圖1和實施例對本發明做進一步地詳細說明。

實施例：

如圖1所示，利用礦井排水噴射負壓蒸發冷卻的礦井局部降溫系統，包括制冷機組1、井下防塵水純淨軟化處理系統、礦井排水引射噴射系統。制冷機組由蒸發器17、製冷壓縮機16和蒸髮式冷凝器18組成。

所述井下防塵水純淨軟化處理系統，包括井下防塵水處理器5、純淨軟化水水箱2，井下防塵水處理器的出水口通過供水泵3接入純淨軟化水水箱2，純淨軟化水水箱出水口經由浮球式純淨軟化水減壓閥20接入制冷機組的蒸髮式冷凝器18。純淨軟化水作為蒸髮式冷凝器18的熱交換介質。

所述礦井排水引射噴射系統，包括加壓泵11、過濾器12、負壓引射噴射器13，加壓泵吸水口接井下排水蓄水池10，加壓泵的出水口經過濾器12後連接負壓引射噴射器13進口，負壓引射噴射器引入口連接到蒸髮式冷凝器的上部。負壓引射噴射器13的噴口接入負壓引射噴射器蓄水箱，然後接入井下排水管，通過礦井排水泵15排出地面。

製冷工藝流程：制冷機組1的蒸髮式冷凝器18內製冷劑側高溫高壓製冷劑蒸氣被冷凝成液體，而後液態製冷劑經過製冷節流閥19節流降壓達到製冷蒸發溫度供入蒸發器17，在蒸發器內吸收礦井降溫循環冷凍水熱量，獲得降溫用製冷量，低溫低壓液態製冷劑自身氣化為氣態製冷劑被壓縮機16吸入壓縮成為高溫高壓過熱製冷劑蒸氣，而後排入蒸髮式冷凝器18再次被冷凝成液態參與製冷循環，實現了滿足井下降溫需要製冷，同時通過純淨軟化水蒸髮帶走冷凝熱量。

井下防塵用水經井下防塵水處理器5處理，成為軟化水，蓄存於軟化水水箱，一部分軟化水被供水泵3加壓經反滲透淨水器成為純淨軟化水並儲存於純淨軟化水水箱2，純淨軟化水經過浮球式純淨軟化水減壓閥20節流降壓，供入蒸髮式冷凝器18，蒸髮式冷凝器18在噴射負壓引射器13抽吸作用下純淨水蒸髮帶走製冷冷凝熱。

本發明通過礦井排水噴射引射器在冷凝器內形成負壓，使得純淨軟化水蒸發汽化吸收製冷冷凝熱，並被礦井排水噴射引射混合進行散熱，而後通過井下排水系統將製冷冷凝熱排至地面，實現了利用礦井排水散放工作面降溫製冷冷凝熱的目的。

除了本發明提出的利用礦井排水散熱方式之外，還可以利用間壁式換熱器換熱的方法散放製冷冷凝熱。但由於礦井排水具有濁度大、硬度大、礦化度高、腐蝕性強、在換熱器內結垢速度極快等特點，如採用間壁式換熱器會因壁面快速結垢問題而導致制冷機組無法正常運行，製冷散熱的穩定性和可靠性較低。

本發明採用礦井排水噴射負壓引射冷凝器內純淨軟化水吸收冷凝熱，並將冷凝熱隨著礦井排水系統一起排至地面。由於不存在礦井排水與換熱壁面直接接觸的現象，不會因結垢問題而影響製冷散熱甚至造成停機。由於礦井排水濁度大、腐蝕性強，因此本發明在噴射引射器前端設置高效過濾器並採用耐腐蝕、耐磨材料製作噴射引射器，可有效避免噴射器堵塞問題和腐蝕問題，同時噴射引射器設計為可拆分式，以便於噴射器的檢修與維護。