[发明专利]矿井降温用制冷系统

说明书

技术领域

本发明涉及一矿井降温用制冷系统，特别是制冷系统的蒸发器置于矿井井下，压缩机、冷凝器、冷却设备等其余制冷部件位于矿井地面，由细长管取代膨胀阀的矿井降温用制冷系统。

背景技术

随着矿井(煤矿、冶金矿)采深的增加和采掘机械化程度的不断提高，矿井高温热害已经成为制约井下安全开采的重大问题之一，有关专家认为未来矿山的极限开采深度将取决于矿井降温技术和装备的发展水平。高温高湿环境不仅严重地危害了人体的身体健康，而且时刻威胁着生产的正常进行。因为人体在热环境中，中枢神经系统受到抑制，使注意力分散，降低了动作的准确性和协调性。高温高湿的环境容易使工人处于昏昏欲睡的状态，且工人心理上易烦躁不安，加上繁重的体力劳动，工人的机警能力降低，从而使事故的发生率上升。为此必须采用矿井人工制冷降温技术来对井下高温高湿环境进行控制，以消除矿井热害。

目前，矿井人工制冷降温系统按照制冷机组的安装位置可分为：

1)制冷机组安装在地面；

2)制冷机组安装在井下；

3)地面及井下同时安装制冷机组等三种形式。

制冷机组安装在井下时，需要开挖专门的大型设备硐室，制冷设备必须满足井下防爆标准、设备紧凑化及可靠性极高的要求，而普通技术成熟的制冷机组无法满足这些要求，此外制冷机组放置于井下关键问题是冷凝热排除不畅，极大降低了制冷机的制冷系数(COP)。制冷机组安装于地面可选用普通制冷机，运行管理及设备维修方便，但是由于地面制冷机组距离井下空调降温工作点远，给冷量输送带来了难度，且冷量输送过程中损失量大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿井降温用制冷系统。

本发明的又一目的在于提供一种上述矿井降温用制冷系统的使用方法。

为实现上述目的，本发明提供的矿井降温用制冷系统，包括：

压缩机(1)连接冷凝器(2)安装在井上，压缩机(1)和冷凝器(2)通过节流元件(3)和管道(8)连接安装在井下的蒸发器(4)连接构成制冷循环系统，该制冷循环系统内充注有制冷剂；

冷凝器(2)通过冷却水循环泵(6)与闭式换热器(5)由管道相连接构成冷却水循环系统，该冷却水循环系统内充注有冷却水；

蒸发器(4)通过冷冻水循环泵(7)与空冷器相连接形构成冷冻水循环系统，该冷冻水循环系统内充注有冷冻水。

所述的矿井降温用制冷系统，其中，制冷剂为R717。

所述的矿井降温用制冷系统，其中，闭式换热器(5)连接矿井排水。

所述的矿井降温用制冷系统，其中，蒸发器(4)及冷凝器(2)均采用板式换热器，压缩机(1)为螺杆式，节流元件(3)为细长管。

所述的矿井降温用制冷系统，其中，位于井内的制冷剂管道为钢管或者塑料管。

所述的矿井降温用制冷系统，其中冷冻水循环泵(7)及空冷器为防爆设备。

本发明的矿井降温用制冷系统的使用方法是，制冷剂R717由压缩机内被压缩变为高温高压气态制冷剂，经由制冷剂管道进入冷凝器，在冷凝器内被冷却水冷却变为高温高压液态制冷剂，高温高压液态制冷剂由冷凝器出口经由位于矿井回风立井筒内的细长管进入井下的蒸发器，在节流元件的阻力作用下，制冷剂成为低温低压的液态制冷剂在蒸发器内蒸发，吸收冷冻水中的热量实现制冷，转变为低温低压的气态制冷剂；

低温低压的气态制冷剂由井下蒸发器出口进入位于矿井回风立井筒内的管道，在气态制冷剂自身蒸气压力作用下被压送至井上压缩机内，重新被压缩，依次形成制冷循环。

本发明具有以下优点：

1)本发明除蒸发器外主要制冷部件放置于井上，因此不受井下防爆要求的制约，可选用普通的制冷部件。

2)本发明蒸发器放置于井下，蒸发器与井上冷凝器、压缩机通过位于立井井筒内的管道连接，地面冷量可实现基于重力热管原理的方式向井下输送，无需消耗其他动力。

3)本发明井上冷凝器与井下蒸发器之间通过立井筒内的细长管相连接，由于立井筒深度大(可超过1000米)，因此制冷剂流过这部分细长管阻力大，细长管可替代膨胀阀来实现制冷剂的节流降压(其原理同家用空调中的毛细管)。