一种基于梯度焓*模块集成型矿井局部降温系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于梯度焓㶲模块集成型矿井局部降温系统，包括若干个制冷子系统和空冷器；若干个所述制冷子系统并联且包括依次串联形成闭合回路的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机，冷凝器连接冷源；空冷器串联且分别连接蒸发器；每一个空冷器的气流入口与壳程通道的入口有温差，相邻两个空冷器的温差相等或不相等；最前方空冷器出风端连接有风筒且该风筒的出风口朝向采煤工作面，最后方的空冷器的进风端连接有送风装置。本发明专利技术可以实现矿井局部降温，为工人的健康提高提供保障，多个空冷器串联，多个制冷子系统串联，可以实现梯度焓㶲，各级空冷器的温差范围减小，焓㶲效率提高，进而使单个制冷子系统和空冷器模块化处理，方便运行管理。

【技术实现步骤摘要】
一种基于梯度焓*模块集成型矿井局部降温系统
本专利技术涉及矿井降温
，具体涉及一种基于梯度焓模块集成型矿井局部降温系统。
技术介绍
由于我国经济的快速增长，对能源的需求越来越大，特别是以煤炭为主的能源需求的缺口会不断增大，矿井开采的数量和产量不断增大，因此，矿产资源开采随着时间的增长浅部的矿产不断变少变，导致了矿井的开采渐渐地向深部方向开发，煤矿的采煤面和掘进面的深度也不断加深。因而矿井高温的问题变得不可避免，矿井热害成为在瓦斯、顶板、粉尘、水、火五大灾害之后又一大灾害。因此研究高温矿井的降温技术有很大的意义。预测在我国煤炭的总储量中，有百分之七十三点二的煤炭储量的埋深已经超过1000米。因为采掘深度的延伸，所以深度超过了800米的矿井数量也变得越来越多。随着我国的煤矿开采的深度、强度的逐渐加大，而且呈现出加速增加的趋势，在华东地区矿井开采深度普遍进入了600m以下，因此随着深度的加深，温度升高对矿井的生产影响变得越来越严重，有少数的矿井井下采掘地点的温度高达38℃左右，甚至还有更高的。因为在矿井深部的工作地点的温度增高，会导致在井下工作的人员的工作效率降低，也会使设备的使用寿命缩短，而且对工作人员的身体健康有着严重的影响。在国内外的研究统计表明，气温每增加1℃，矿井生产的效率就会降低6％～8％、矿工的医疗费用就会增加8％～10％、井下的机电设备的故障率也会增加1倍以上；据南非的数据最新统计，在湿球温度为32.8～33.8℃的条件工作的工人，在千人之中暑死亡的几率为0.57。根据《煤矿安全规程》第102条也有明确规定:生产矿井采掘工作面空气温度不得超过26℃，当空气的温度超过规定温度时，必须缩短超过温度地点工作人员的工作时间，并且给予高温保健的待遇；采掘工作面在空气的温度超过30℃的时候，必须停止作业。而实际上，许多500m以下矿井最高温度达到40℃，严重影响工人的健康和工作效率。目前的高温矿井的采掘工作面基本都是采取增大风量、降低机械设备的散热并且缩短作业时间的措施等，但是不能有效地解决地热灾害的问题。矿井深部的高温区域的采掘工作面回风空气温度为32～34℃，并且在夏季能达到33～35℃，在现场作业的职工有出现过中暑的现象，职工身体的健康和现场的安全生产被地热灾害严重危及，导致采掘工作面面被迫停产。深部矿井开采热害治理的技术已经成为为矿区稳定发展至关重要的技术。由此及彼可以想见，现有技术的冷冻制冷系统以及中央空调系统也存在类似的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对下述现有技术上存在的不足，提供一种基于梯度焓模块集成型矿井局部降温系统，提出梯度焓理论，考虑到空冷器的焓不同，利用级差原理，建立梯度焓冷能利用方法，提高焓效率。基于上述理论，采用机组模块化，对各空气的焓进行级差调节，达到提升效率以及冷量的增容扩容的目的；以实现矿井局部降温，为工人的健康和工作效率的提高提供保障。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种基于梯度焓的矿井局部降温系统，包括可扩展的若干个制冷子系统和与制冷子系统相适配设置于矿井巷道中的可扩展的若干个空冷器；若干个所述制冷子系统分别包括依次相互串联并形成闭合回路的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机，若干个制冷子系统并联设置且每一个制冷子系统的冷凝器连接冷源；若干个空冷器串连，若干个空冷器的壳程通道入口分别与相适配的制冷子系统中蒸发器的壳程通道出口相连通，若干个空冷器的壳程通道出口分别与相适配的制冷子系统中蒸发器的壳程通道入口相连通以对经过空冷器的气流进行降温；每一个空冷器的气流入口与壳程通道的入口产生有温差，相邻两个空冷器的温差相等或不相等；最前方的空冷器的出风端连接有风筒且该风筒的出风口朝向采煤工作面，最后方的空冷器的进风端连接有送风装置。作为对上述技术方案的改进，相邻的两个空冷器中，靠近采煤工作面的那个空冷器的壳程通道入口温度低于远离采煤工作面的那个空冷器的壳程通道入口温度。作为对上述技术方案的改进，所述冷源设置有出口管道和进口通道；所述冷凝器的壳程通道的入口连接冷源的出口管道上，所述冷凝器的壳程通道的出口连接冷源的进口通道上以形成水循环闭合回路。水循环闭合回路可以促进整个系统冷量的合理利用并实现节约用水。作为对上述技术方案的改进，所述冷源的出口管道上设置有第一冷却水泵给若干个所述制冷子系统的冷凝器提供冷量；所述蒸发器壳程通道的出口与空冷器壳程通道的入口相连接的管道上设置有第二冷却水泵。第二冷却水泵可以促进蒸发器与空冷器之间冷量的流动。作为对上述技术方案的改进，所述送风装置为风扇；所述冷凝器为水冷式冷凝器，所述蒸发器为水冷式蒸发器。本专利技术的基础工作原理是：工质在压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器组成的制冷子系统里完成循环，冷凝器的工质通过与冷却水池换热来降低温度，工质在蒸发器通过与冷冻水换热，从而吸取冷冻水的热量。冷冻水流过空冷器的壳程使矿井下的局部温度降低，冷冻水通过与空气换热过后，再由冷冻水泵循环到蒸发器进行换热。本专利技术的基于梯度焓的矿井局部降温系统，设置多台空冷器串联到同一风道上，从而实现梯度焓和冷能梯度利用。将每台空冷器和制冷子系统组成模块化处理，可根据实际需求灵活调整空冷器的运行台数，使得实际温度可降到更低。使系统更加稳定可靠，即使有其中一台不能正常工作，其他的空冷器也可以使空气降到需求温度。与现有技术相比，本专利技术具有的优点和积极效果是：本专利技术的基于梯度焓的矿井局部降温系统，综合考虑矿井内与制冷末端有关的冷能利用效率和焓效率两个重要指标，针对现有技术中冷量增加困难问题、冷能利用效率不高和焓损失的问题，提出梯度焓理论，考虑到空冷器的焓不同，利用级差原理，建立梯度焓冷能利用方法，提高焓效率。基于上述理论，采用模块化，对各空气的焓进行级差调节，达到提升效率以及冷量的增容扩容。其次可以实现降温系统的灵活调节，可根据实际需求灵活调整空冷器与机组的运行台数，使得实际温度可降到更低。使系统更加稳定可靠，即使有其中一台不能正常工作，其他的空冷器也可以使空气降到需求温度。达到本专利技术对于设备的体型和部件无大的改动，只是改变其系统结构来达到目的，操作切实可行。推而广之，由此原理可以延伸到可应用于冷冻制冷系统，以及中央空调系统等，对实际运行有指导作用。附图说明图1为单个制冷子系统和单个空冷器的工作原理示意图；图2为本专利技术的系统工作原理示意图。具体实施方式为使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本专利技术。因此，以下对在附图中提供的本专利技术的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本专利技术的范围，而是仅仅表示本专利技术的选定实施例，基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。术语“本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于梯度焓㶲模块集成型矿井局部降温系统，其特征在于：包括可扩展的若干个制冷子系统和与制冷子系统相适配设置于矿井巷道中的可扩展的若干个空冷器；若干个所述制冷子系统分别包括依次相互串联并形成闭合回路的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机，若干个制冷子系统并联设置且每一个制冷子系统的冷凝器连接冷源；若干个空冷器串连，若干个空冷器的壳程通道入口分别与相适配的制冷子系统中蒸发器的壳程通道出口相连通，若干个空冷器的壳程通道出口分别与相适配的制冷子系统中蒸发器的壳程通道入口相连通以对经过空冷器的气流进行降温；每一个空冷器的气流入口与壳程通道的入口产生有温差，相邻两个空冷器的温差相等或不相等；最前方的空冷器的出风端连接有风筒且该风筒的出风口朝向采煤工作面，最后方的空冷器的进风端连接有送风装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于梯度焓㶲模块集成型矿井局部降温系统，其特征在于：包括可扩展的若干个制冷子系统和与制冷子系统相适配设置于矿井巷道中的可扩展的若干个空冷器；若干个所述制冷子系统分别包括依次相互串联并形成闭合回路的冷凝器、膨胀阀、蒸发器和压缩机，若干个制冷子系统并联设置且每一个制冷子系统的冷凝器连接冷源；若干个空冷器串连，若干个空冷器的壳程通道入口分别与相适配的制冷子系统中蒸发器的壳程通道出口相连通，若干个空冷器的壳程通道出口分别与相适配的制冷子系统中蒸发器的壳程通道入口相连通以对经过空冷器的气流进行降温；每一个空冷器的气流入口与壳程通道的入口产生有温差，相邻两个空冷器的温差相等或不相等；最前方的空冷器的出风端连接有风筒且该风筒的出风口朝向采煤工作面，最后方的空冷器的进风端连接有送风装置。


2.根据权利要求1所述基于梯度焓㶲模块集成型矿井局部降温系统，其特征在于：...

【专利技术属性】
技术研发人员：盛伟，张培成，王蕊蕊，刘耀，方永强，
申请(专利权)人：河南理工大学，
类型：发明
国别省市：河南;41