高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统，涉及矿井降温技术领域本发明专利技术由制冷装置、排热装置和传冷装置组成；制冷装置包括水冷塔、制冷站以及地面冷水源；地面冷水源通过进水管连接水冷塔，所述的水冷塔通过出水管连接制冷站；排热装置包括热水集中池和回水管，热水集中池通过回水管连接制冷装置中的水冷塔；传冷装置包括多组水膜板热换器组，每组水膜板热换器组包括多个水膜板热换器，多个水膜板热换器通过管道串联；制冷站中的水通过管道的进口输送至各个水膜板热换器中，管道的出口连接至热水集中池；水膜板热换器贴附在巷道壁面上。优点：减少高温壁面对巷道内散发的热量，降低巷道内温度。

【技术实现步骤摘要】
高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统
本专利技术涉及矿井降温
，具体是一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统。
技术介绍
我国是世界第一产煤大国，随着煤矿开采深度的不断增大，矿井热害成为影响煤矿开采效率的主要因素。矿井降温技术的研究也日趋深入，多种降温系统及设备已在煤矿生产中投入使用。一般高温矿井的热源有40%以上来自高温围岩和煤体。目前井下降温技术种类较多，对于矿井热害严重的煤矿需要采取人工制冷降温，如冷水降温、制冰降温和空气压缩制冷降温等。制冷站制出冷源，经专用的输冷管输送到工作面，同工作面的湿热空气进行热交换，从而降低工作面的环境温度、湿度，热交换后的冷却水带出工作面。冷水降温和制冰降温需要管道输送，以及特定的换热器与高温巷道壁面进行热量交换，达到降低巷道内温度的要求。换热器以传热过程可分为直接接触式与间接接触式换热器。目前井下降温多采用直接接触式换热器，制冷时以冷水或冷冰与通风空气在空冷器中换热，通过矿井通风将低温空气送到工作面上；而间接接触式换热器，以冷水或冷空气通过管道输送到工作面，各流体与巷道高温壁面隔离，流体通过管道壁面与巷道进行热量传递，但该种换热器研究使用较少。虽然以通冷风方式对高温巷道降低温度具有一定的效果，但是常规的通风技术对于深井长距离的掘进面很难达到满意的效果，当进风距离过长，围岩温度过高，有高温水涌出时效果往往不佳。因此部分高温矿井需要其它制冷降温系统来缓解高温矿井工作环境，解决矿井降温的高温问题，提高开采效率对于煤矿安全开采具有积极的意义。
技术实现思路
为了改变部分高温矿井通冷风降温效果不明显，不能达到降低到井下人员舒适的温度，本专利技术提供了一种在巷道壁面贴附可拆卸流动水膜板热换器组的制冷降温系统，减少高温壁面对巷道内散发的热量，降低巷道内温度。本专利技术是以如下技术方案实现的：一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统，包括水膜板热换器组降温系统；所述的水膜板热换器组降温系统由制冷装置、排热装置和传冷装置组成；所述的制冷装置包括水冷塔、制冷站以及地面冷水源；地面冷水源通过进水管连接水冷塔，所述的水冷塔通过出水管连接制冷站；所述的排热装置包括热水集中池和回水管，热水集中池通过回水管连接制冷装置中的水冷塔；所述的传冷装置包括多组水膜板热换器组，每组水膜板热换器组包括多个水膜板热换器，多个水膜板热换器通过管道串联；制冷站中的水通过管道的进口输送至各个水膜板热换器中，管道的出口连接至热水集中池；所述的水膜板热换器贴附在巷道壁面上。本专利技术的有益效果是：各水膜板热换器为单独组件，拆卸组装方便，水膜板热换器中通以流动的冷水，利用流动冷水带走巷道壁面散发的热量，降温效果明显，突出优点是节能环保，对设备要求低，对于高温矿井安全开采具有积极的意义。附图说明图1是本专利技术的实施例系统图；图2是实施例中水膜板热换器串联结构示意图；图3是水膜板热换器结构构造图。图中:1、减压阀；2、制冷站；3、通风机；4、空冷器；5、风管；6、热水集中池；7、止回阀；8、流量控制阀；9、巷道围岩；10、出水管；11、回水管道；12、水膜换热器；12-1、蛇形盘管；12-2、排气阀；12-3、侧面保温层；12-4、外保温层；12-5、防腐层；12-6、气泡混凝土层；13、水冷塔；14、水泵；15、地面冷水源；16、进水管；17、分水器；18、温度计；19、压力表；20、过滤器。具体实施方式如图1所示，一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统，包括水膜板热换器组降温系统；水膜板热换器组降温系统由制冷装置、排热装置和传冷装置组成。制冷装置包括水冷塔13、制冷站2以及地面冷水源15；地面冷水源15通过进水管16连接水冷塔13，所述的水冷塔13通过出水管10连接制冷站2。排热装置包括热水集中池6和回水管，热水集中池6通过回水管11连接制冷装置中的水冷塔13；传冷装置包括多组水膜板热换器组，每组水膜板热换器组包括多个水膜板热换器12，多个水膜板热换器12通过管道串联；制冷站2中的水通过管道的进口输送至各个水膜板热换器中，管道的出口连接至热水集中池6。如图3所示，水膜板热换器包括蛇形盘管12-1，蛇形盘管12-1的周围填充有气泡混凝土层12-6，气泡混凝土层12-6的两端设有侧面保温层12-3，气泡混凝土层12-6的外侧设有外保温层12-4，气泡混凝土层12-6的内侧设有防腐层12-5，蛇形盘管12-1上设有排气阀12-2，气泡混凝土干体积密度为300-1600KG/M3，相当于普通水泥混凝土的1/5～1/8左右，可减轻建筑物整体荷载，具有质量轻，防水性能好的特点。多个水膜板热换器之间通过一段一段管道串联连接。如图2所示，制冷站2输出连接一分水器17，分水器17连接各水膜板热换器组中管道的进口。为了防止水回流以及更好的调节进入管道中水的流量，在分水器17与每组水膜板热换器组中第一个水膜板热换器12之间的管道上依次安装水泵14、止回阀7和流量控制阀8，通过流量控制阀8控制流量，以达到水流稳定工作的状况。在流量控制阀8与每组水膜板热换器组中第一个水膜板热换器12之间的管道上安装有温度计18、压力表19和过滤器20，通过温度计18与压力表19监测水温及压力变化。为了进一步提高降温效果，在巷道里安装井下通风降温系统，所述的井下通风降温系统包括通风机3、空冷器4和风管5；通风机3的出风口连接空冷器4的进口，空冷器4的出口连接风管5；制冷站2的水通过管道输送至空冷器4。在制冷站2与空冷器4之间的管道上依次安装水泵14、止回阀7和流量控制阀8。为了防止地面冷水输送到地下制冷站压力过大，在出水管10上安装有减压阀1。下面以某矿制冷降温系统为例来说明本实施例，某高温矿井降温系统采用井下集中式冷水降温，通过井下制冷站，将冷水输送到空冷器与通风空气换热，将冷风通过局部通风机送到风管，冷风经过风管送到巷道及采煤工作表面。由于该矿热害严重，通风降温效果并不是很明显，尤其在采煤掘进工作面与回采工作面，高温影响作业人员的身体状况及安全；部分地区还有地下热水，地下热水放出的热量是矿井热源来源之一。该矿某巷道为2000mx5mx5m，巷道围岩壁面为40℃，巷道围岩放热占该巷道内产生热量的40%，经计算巷道围岩9放热量为800kW。如图1所示，通过原有的条件，扩大地下矿井制冷站2冷水池储水量，修建热水集中池6，热水集中池6用来收集地下涌出的热水及水膜板换热器中循环后的热水。将高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统由制冷装置、传冷装置和排热装置所组成。沿着巷道壁面设置水膜板热换器组，每一个水膜板热换器的防腐层贴附在巷道壁面上，采空区不用设置水膜板热换器组。如图3所示，水膜板热换器的尺寸为长x宽x高为2mx0.2mx1m，蛇形盘管12-1采用钢制管，埋没于气泡混凝土层12-6中；侧面保温层12-3与外保温层12-4厚度均为0.05m，防腐层12-5厚度为0.03m，蛇形盘管储水量为0.03m3，单片水膜板热换器吸收高温壁面热量热效率，经过试验测量可达70%。该种水膜板热换器具有主要以下优点：质量轻，施工方便；拆卸组装方便，可循环使用；保温性能好，吸热效率高。巷道围岩9放热量为800kW，水膜板热换器吸收巷道壁面效率以70%计，则总需的冷量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统，其特征在于：包括水膜板热换器组降温系统；所述的水膜板热换器组降温系统由制冷装置、排热装置和传冷装置组成；所述的制冷装置包括水冷塔（13）、制冷站（2）以及地面冷水源（15）；地面冷水源（15）通过进水管（16）连接水冷塔（13），所述的水冷塔（13）通过出水管（10）连接制冷站（2）；所述的排热装置包括热水集中池（6）和回水管，热水集中池（6）通过回水管（11）连接制冷装置中的水冷塔（13）；所述的传冷装置包括多组水膜板热换器组，每组水膜板热换器组包括多个水膜板热换器（12），多个水膜板热换器（12）通过管道串联；制冷站（2）中的水通过管道的进口输送至各个水膜板热换器中，管道的出口连接至热水集中池（6）；所述的水膜板热换器贴附在巷道壁面上。

【技术特征摘要】
1.一种高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统，其特征在于：包括水膜板热换器组降温系统；所述的水膜板热换器组降温系统由制冷装置、排热装置和传冷装置组成；所述的制冷装置包括水冷塔（13）、制冷站（2）以及地面冷水源（15）；地面冷水源（15）通过进水管（16）连接水冷塔（13），所述的水冷塔（13）通过出水管（10）连接制冷站（2）；所述的排热装置包括热水集中池（6）和回水管，热水集中池（6）通过回水管（11）连接制冷装置中的水冷塔（13）；所述的传冷装置包括多组水膜板热换器组，每组水膜板热换器组包括多个水膜板热换器（12），多个水膜板热换器（12）通过管道串联；制冷站（2）中的水通过管道的进口输送至各个水膜板热换器中，管道的出口连接至热水集中池（6）；所述的水膜板热换器贴附在巷道壁面上；所述的水膜板热换器包括蛇形盘管（12-1），蛇形盘管（12-1）的周围填充有气泡混凝土层（12-6），气泡混凝土层（12-6）的两端设有侧面保温层（12-3），气泡混凝土层（12-6）的外侧设有外保温层（12-4），气泡混凝土层（12-6）的内侧设有防腐层（12-5），蛇形盘管（12-1）上设有排气阀（12-2）。2.根据权利要求1所述的高温矿井巷道壁面贴附水膜板热换器降温系统，其特征在于：水膜板热换器的尺寸为长x宽x高为2mx0.2mx1m，蛇形盘管（12-1）采用钢制管，侧面保温层（12-3）与外保温层（12-4）厚度均为0.05m，防腐...

【专利技术属性】
技术研发人员：季经纬，凡雨杰，常章玉，王留杰，陈航，汤雪飞，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32