一种深部矿井生产供水高势能发电系统及方法技术方案

一种深部矿井生产供水高势能发电系统及方法，系统包括位于地表的高位水池和位于井下发电硐室的防震墩、防震伸缩节、过滤器、水轮机、发电机及蓄水池，高位水池通过深竖井内自流供水管与水轮机进水口相通，水轮机与发电机动力连接，发电机输电端接入井下电网，水轮机出水口与蓄水池相通，蓄水池通过深竖井内自流出水管接入各中段供水管线；过滤器与蓄水池之间设有应急管路。方法为：高位水池内的水经初步过滤后通过自流供水管进入水轮机以带动发电机发电，产生的电能经变压后传输至井下电网为用电设备供电；水从水轮机中流出经减压后流入蓄水池，再通过自流出水管输送至各中段供水管线内；若发电机故障检修或水头压力过高，由应急管路卸压排水。应急管路卸压排水。应急管路卸压排水。

【技术实现步骤摘要】
一种深部矿井生产供水高势能发电系统及方法


[0001]本专利技术属于地下矿山开采
，特别是涉及一种深部矿井生产供水高势能发电系统及方法。

技术介绍

[0002]随着浅部资源的枯竭，未来千米级的深井开采几乎是获得矿产资源的唯一方式。地下采矿生产系统需要电源、高压空气和水来满足各种生产设备的运行、凿岩钻孔和生产维护需要，对于井下采矿作业用水来说，需要用作井下消防用水，铲装作业面需要洒水减少扬尘，在穿孔钻眼时需要用水冷却钻具和排除岩屑，为防止工人将粉尘引入肺部需要喷水降尘，溜井工作面需要洒水降尘。统计数据表明，采出1吨矿石需要消耗0.3～0.5吨的水，对于日产能达到万吨的地下矿来说，每日需要消耗3000～5000吨的水资源。
[0003]一般情况下，在设计地下矿山的排水和供水系统时，会在矿山最下部设置排水仓，用以收集地下涌水和生产废水，排水仓内的尾水则通过大功率泵提升至地表的高位水池中，当高位水池中的水经过简单的沉淀、过滤和净化后，会根据生产需要自流到地下矿不同中段位置，用以保障正常生产需要。
[0004]当水从地表的高位水池通过敷设水管到达井下为设备供水时，水到达井下时的压力非常大，以千米竖井为例，其水头压力可达10MPa，该水头压力远远超过城市供水主干网内的水压力。因此，压力为10MPa的水是无法直接作为设备供水的，必须将供水管里面的水进行卸压后才能为设备使用，目前采用的卸压方式通常为在供水管路中间加一级转水站，但由于增设了转水站，因此还需要增加相应的硐室工程。此外，目前采用的卸压方式还可以为在井下加装减压阀，但减压阀需要经常更换，而且大量的高位水势能会通过减压阀被白白浪费。

技术实现思路

[0005]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供一种深部矿井生产供水高势能发电系统及方法，有效利用了深井矿体埋深大、供水水头压力高的特点，通过供水管内的高压力水流驱动水轮机转动，将高位水势能转化为机械动能，再由水轮机驱动发电机转动，进而将机械动能转化为电能，从而将原本浪费掉的高位水势能利用起来，不但节约了企业用电成本，同时完成了水压的释放，有效保护了供水管路的安全。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种深部矿井生产供水高势能发电系统，包括高位水池、自流供水管、防震墩、防震伸缩节、过滤器、水轮机、发电机、蓄水池及自流出水管；所述高位水池位于地表；所述防震墩、防震伸缩节、过滤器、水轮机、发电机及蓄水池均位于井下发电硐室内，发电硐室位于矿体最顶层中段；所述自流供水管布设在深竖井内，自流供水管的进水口与高位水池相连通；所述自流供水管的出水口位于发电硐室内，自流供水管通过防震墩与发电硐室地面固定；所述自流供水管的出水口依次通过防震伸缩节和过滤器与水轮机的进水口相连通，水轮机的出水口与蓄水池相连通；所述自流
出水管布设在深竖井内，自流出水管的进水口与蓄水池相连通，自流出水管的出水口分多路输出，分别接入井下各个中段的供水管线；所述水轮机的动力输出轴与发电机的动力输入轴相连接，发电机的输电端接入井下电网。
[0007]在所述自流供水管的进水口设置有过滤网。
[0008]在所述防震墩与防震伸缩节之间的管路上设置有第一闸阀。
[0009]在所述水轮机进水口侧的管路上设置有第二闸阀。
[0010]在所述水轮机出水口侧的管路上设置有第一减压阀。
[0011]在所述第一减压阀出水口侧的管路上设置有第一压力表。
[0012]所述过滤器的出水口与蓄水池之间设置有应急管路，在应急管路上依次设置有第三闸阀和第二减压阀。
[0013]在所述第二减压阀出水口侧的管路上设置有第二压力表。
[0014]在所述发电机的输电端与井下电网之间设置有变压器。
[0015]一种深部矿井生产供水高势能发电方法，采用了所述的深部矿井生产供水高势能发电系统，具体步骤为：首先将第一闸阀和第二闸阀调整为开启状态，同时将第三闸阀调整为关闭状态；在重力作用下，高位水池内的水经过过滤网的初步过滤后会流入自流供水管内，并沿自流供水管向井下流动，之后依次流经防震伸缩节和过滤器进入水轮机内，高压力水流会驱动水轮机转动，使高位水势能转化为机械动能，然后由转动的水轮机驱动发电机转动，使机械动能转化为电能，发电机产生的电能通过变压器传输至井下电网，为井下用电设备进行供电；当水从水轮机中流出后，水压仍然偏高，此时会通过第一减压阀进行卸压，卸压后的水会直接流入蓄水池内存储，同时通过第一压力表对卸压后的水压力进行实时监测；对于存储在蓄水池内水来说，其会通过自流出水管输送至井下各个中段的供水管线内，以实现井下采矿作业用水的连续供应；当发电机需要进行故障检修时或供水水头压力过高时，需要将第二闸阀调整为关闭状态，同时将第三闸阀调整为开启状态，经过滤器过滤后流出的高压水转由应急管路排出，并经过第二减压阀进行卸压，卸压后的水会直接流入蓄水池内存储，同时通过第二压力表对卸压后的水压力进行实时监测。
[0016]本专利技术的有益效果：
[0017]本专利技术的深部矿井生产供水高势能发电系统及方法，有效利用了深井矿体埋深大、供水水头压力高的特点，通过供水管内的高压力水流驱动水轮机转动，将高位水势能转化为机械动能，再由水轮机驱动发电机转动，进而将机械动能转化为电能，从而将原本浪费掉的高位水势能利用起来，不但节约了企业用电成本，同时完成了水压的释放，有效保护了供水管路的安全。
附图说明
[0018]图1为本专利技术的一种深部矿井生产供水高势能发电系统的结构示意图；
[0019]图中，1—高位水池，2—自流供水管，3—防震墩，4—防震伸缩节，5—过滤器，6—水轮机，7—发电机，8—蓄水池，9—自流出水管，10—矿体，11—深竖井，12—第一闸阀，13—第二闸阀，14—第一减压阀，15—第一压力表，16—应急管路，17—第三闸阀，18—第二减压阀，19—第二压力表，20—变压器。
具体实施方式
[0020]下面结合附图和具体实施例对本专利技术做进一步的详细说明。
[0021]如图1所示，一种深部矿井生产供水高势能发电系统，包括高位水池1、自流供水管2、防震墩3、防震伸缩节4、过滤器5、水轮机6、发电机7、蓄水池8及自流出水管9；所述高位水池1位于地表；所述防震墩3、防震伸缩节4、过滤器5、水轮机6、发电机7及蓄水池8均位于井下发电硐室内，发电硐室位于矿体10最顶层中段；所述自流供水管2布设在深竖井11内，自流供水管2的进水口与高位水池1相连通；所述自流供水管2的出水口位于发电硐室内，自流供水管2通过防震墩3与发电硐室地面固定；所述自流供水管2的出水口依次通过防震伸缩节4和过滤器5与水轮机6的进水口相连通，水轮机6的出水口与蓄水池8相连通；所述自流出水管9布设在深竖井11内，自流出水管9的进水口与蓄水池8相连通，自流出水管9的出水口分多路输出，分别接入井下各个中段的供水管线；所述水轮机6的动力输出轴与发电机7的动力输入轴相连接，发电机7的输电端接入井下电网。
[0022]在所述自本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：包括高位水池、自流供水管、防震墩、防震伸缩节、过滤器、水轮机、发电机、蓄水池及自流出水管；所述高位水池位于地表；所述防震墩、防震伸缩节、过滤器、水轮机、发电机及蓄水池均位于井下发电硐室内，发电硐室位于矿体最顶层中段；所述自流供水管布设在深竖井内，自流供水管的进水口与高位水池相连通；所述自流供水管的出水口位于发电硐室内，自流供水管通过防震墩与发电硐室地面固定；所述自流供水管的出水口依次通过防震伸缩节和过滤器与水轮机的进水口相连通，水轮机的出水口与蓄水池相连通；所述自流出水管布设在深竖井内，自流出水管的进水口与蓄水池相连通，自流出水管的出水口分多路输出，分别接入井下各个中段的供水管线；所述水轮机的动力输出轴与发电机的动力输入轴相连接，发电机的输电端接入井下电网。2.根据权利要求1所述的一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：在所述自流供水管的进水口设置有过滤网。3.根据权利要求1所述的一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：在所述防震墩与防震伸缩节之间的管路上设置有第一闸阀。4.根据权利要求1所述的一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：在所述水轮机进水口侧的管路上设置有第二闸阀。5.根据权利要求1所述的一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：在所述水轮机出水口侧的管路上设置有第一减压阀。6.根据权利要求5所述的一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：在所述第一减压阀出水口侧的管路上设置有第一压力表。7.根据权利要求1所述的一种深部矿井生产供水高势能发电系统，其特征在于：所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张柬，
申请(专利权)人：沈阳有色冶金设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：