[发明专利]高温高湿度矿井局部制冷系统及方法

说明书

本发明实施例提供一种高温高湿度矿井局部制冷系统及方法。其中局部制冷系统包括地上单元和井下单元，地上单元包括依次相连的空气压缩机组、冷却机组以及水气分离器；井下单元包括膨胀机、引射器、局部通风机以及表冷器：所述膨胀机与所述冷却机组相连接，用于回收冷却机组处理后的地面空气中的压力能；所述膨胀机经所述表冷器与所述引射器的喷射入口相连接，局部通风机经所述表冷器还与所述引射器的引射入口相连接；地面空气和井下新风在所述引射器内混合之后送至需风地点。本发明的局部制冷系统有效减少了地面空气的输送量，并使得需风地点能够获得温度流量湿度达标的空气流。

技术领域

本发明涉及高温矿井内的降温技术以及余热余压回收技术领域，具体涉及一种高温矿井局部制冷系统及方法。

背景技术

随着经济与社会的快速发展，人类对能源的需求量处于并将长期处于增长的趋势。尽管在可再生能源(如、太能能、风能等)的利用技术得以快速发展的前提下，我国对煤炭的需求量仍然占据了全国一次能源总能耗的70％左右。在煤炭资源一定的情形下，煤炭需求量的不断增大就必然伴随着煤矿开采深度的增加，而随着矿井内深度的增加，井下环境的温度和湿度会越来越高，如部分掘进工作面的温度已经超过40℃，相对湿度接近100％。显然，井下高温高湿度的环境严重影响工人的身心健康以及部分设备的运作条件，劳动生产率也随之大大降低。

目前，用于高湿度空气的除湿有多重方式,包括冷却除湿，干燥剂除湿、吸附剂除湿等多种方式，除湿设备复杂程度不尽相同，而井下一般更强调空气温度问题，还没有考虑空气除湿的问题。对于局部空间的冷却降温问题，目前矿井主要通过利用集中式冷源对各个井下的设备、工作人员及工作面进行局部或全局降温的方式来解决井下环境的高温缺陷。高温矿井的局部降温方式主要包括蒸汽压缩式制冷机的局部制冷以及基于相变的冰块局部制冷等。蒸汽压缩式制冷机组存在占据空间大、设备初投资成本高、运行维护不方便、冷凝器排热困难等缺陷。基于相变的冰块局部制冷方式需要不断地从地上向井下输送冰块，经常会发生堵塞等问题，而且还存在输送成本高的缺陷。鉴于井下环境的空气温度普遍较高，需要的制冷量往往很大，局部制冷技术亟待进一步改善。

发明内容

技术问题

有鉴于此，本发明要解决的技术问题是，如何在实现对高温高湿度的井下环境的有效制冷的前提下，提高制冷效率和制冷应用的灵活性，以及减少地面空气的输送量。

解决方案

为了解决上述技术问题，根据本发明的一实施例，提供了一种高温高湿度矿井局部制冷系统。该局部制冷系统包括地上单元和井下单元；其中：

地上单元包括：

空气压缩机组，用于对地面空气进行压缩；

冷却机组，其与所述空气压缩机组相连接，用于回收经所述空气压缩机组处理后的地面空气中的热能；以及

水气分离器，其设于所述冷却机组的下游，用于对经所述冷却机组处理后的空气流进行除湿；

井下单元包括膨胀机、引射器、局部通风机以及表冷器：

所述膨胀机与所述冷却机组相连接，用于回收冷却机组处理后的地面空气中的压力能；

所述膨胀机经所述表冷器与所述引射器的喷射入口相连接，用于将所述膨胀机处理后的地面空气送至引射器；

局部通风机经所述表冷器还与所述引射器的引射入口相连接，用于将除湿后的井下新风送至引射器；

地面空气和井下新风在所述引射器内混合之后送至需风地点。

对于上述高温矿井局部制冷系统，在一种可能的实施方式中，所述膨胀机连接有发电机，所述发电机与井下环境中的负载相连接。