[发明专利]通过表冷器换冷为矿井降温的闭式循环系统及其工作方法

说明书

本发明公开了一种通过表冷器换冷为矿井降温的闭式循环系统及其工作方法，它由地面部分和井下部分组成，地面部分由表冷器、冷却循环泵、冷却水进水管、冷却水回水管、乙二醇补水箱、乙二醇补水管、补水泵、板式换热器、高压循环泵、高压进水管、高压回水管、表冷器风机组成；井下部分由高低压换热器、井下循环进水管、井下循环回水管、井下循环水泵、空冷器及空冷器局扇风机组成。本发明利用室外自然冷源冷量实现矿井降温，根据需要调整循环泵的流量实现自主调节，具有适应能力强，调节范围广的特点，同时减少了制冷系统能耗、降低设备运行费用、彻底解决了室外设备结冰冻坏的问题。

技术领域

本发明涉及煤矿井下降温技术，尤其是一种通过表冷器换冷为矿井降温闭式循环系统，具体可阐述为系统冷却循环水通过表冷器吸取室外自然冷源冷量，经板式换热器换热后将冷量输送到井下进行降温。

背景技术

据统计，全国现有煤矿平均采深每年增加9m，采深大于700m的矿井有50多处，最深矿井已经超过1500m，预计煤炭资源总量的53％埋深于1000m的地下。随着开采深度的增加，机械化程度的提高，由此出现的地热、机械散热也越来越大。高温高湿等热害问题开始突出，井下作业人员的工作效率、人身安全和身体健康受到极大的影响，采取相应措施对其进行治理，保证井下有适宜的作业环境等工作势在必行。

我国北方地区存在多处采用人工制冷方式的矿井，在冬季室外气温达到零下时，制冷机组仍正常运行，为了防止冬季制冷机组冻坏，室内采用暖气采暖。在室外天然冷源存在的情况下，部分矿井降温运行费用不降反涨。

制冷设备在运行时需要用到冷却塔、蒸发冷等换热设备，在北方地区室外温度达到-5℃及以下时，设备极易出现挂冰、结冰现象，极限温度时甚至造成设备内部冷媒结冰，导致设备损坏或结构坍塌。

冬季北方地区低气温、低含湿量，是零投资、无污染的天然冷源，如何利用该天然冷源来实现矿井降温、减少设备初投资及运行费用是需解决的问题。

发明内容

为了解决矿井制冷设备易出现挂冰、结冰现象、极限温度时甚至造成设备内部冷媒结冰而导致设备损坏或结构坍塌的技术缺陷，本发明提供一种通过表冷器换冷为矿井降温的闭式循环系统，该系统通过利用表冷器来吸收室外天然冷量后，经板式换热器换热后将其输送到井下进行降温，解决矿井高温热害问题。系统可根据室外天气情况进行自动调节，减少制冷系统能耗、降低设备运行费用、不存在室外设备结冰冻坏的问题。

本发明同时提供该系统的工作方法。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种通过表冷器换冷为矿井降温的闭式循环系统，它由地面部分和井下部分组成，其特征在于：

地面部分由表冷器、冷却循环泵、冷却水进水管、冷却水回水管、乙二醇补水箱、乙二醇补水管、补水泵、板式换热器、高压循环泵、高压进水管、高压回水管、表冷器风机组成；井下部分由高低压换热器、井下循环进水管、井下循环回水管、井下循环水泵、空冷器及空冷器局扇风机组成；

上述地面部分各部件连接关系是：表冷器风机与表冷器壳程出风口密封连接，表冷器壳程进风口直通大气,表冷器的管程出水口通过冷却水回水管与板式换热器壳程进口相通，板式换热器壳程出口通过冷却水进水管和冷却循环泵与表冷器的管程进水口相通；板式换热器的管程出口通过高压循环泵和高压进水管与高低压换热器高压侧的进水口相通，高低压换热器高压侧的出水口通过高压回水管与板式换热器的管程进口相通；同时乙二醇补水箱通过乙二醇补水管和补水泵与冷却水进水管相通；

上述井下部分各部件的连接关系是：高低压换热器低压侧的出水口通过井下循环水泵和井下循环进水管与空冷器管程进口相通，空冷器管程出口与高低压换热器低压侧的进水口相通；空冷器局扇风机出风口与空冷器壳程的进风口密封连接，空冷器的壳程出风口直通降温地点大气。