CN110332004A - 具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，包括制冷机组的制冷循环、一次冷却水循环、高压二次冷却水循环和冷冻水循环。利用高压换热器，将高压状态的二次冷却水与低压状态的一次冷却水进行隔离。直接进入制冷机组换热的一次冷却水和冷冻水，均属于低压状态，确保了制冷机组的安全运行。制冷机组冷凝器释放的热量，最终通过高压状态的二次冷却水，送至地面上的冷却塔排放。在获得采煤降温的同时，也确保了井下作业及整个采煤矿井的安全运行。制冷机组换热效果好，换热面积小，机组体积小，便于井下的拆装和移动；并且，制冷系数高，耗电量少，节能效果好。
Description
技术领域
本发明属于制冷与空调技术领域，具体涉及一种换热效果好、制冷系数高的具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统。
背景技术
随着地表煤及近地表煤的日趋开采完毕，采煤矿井采掘深度越来越深。由于地温随矿井深度增加而升高，再加上其他热源的放热作用（如空气压缩、氧化过程、机械设备做功）等原因，使得受到高温威胁的采煤矿井日益增多。井下工人在这种高温环境下，从事繁重的体力劳动，身体散热困难，容易出现中暑虚脱、过度出汗、热晕、中枢神经系统失调等症状，造成身体机能下滑。矿井高温不仅影响工人的身体健康，对矿井安全生产，如工作面作业的机械设备等，也是一种危害。 因此，采煤降温己经成为高温采煤矿井下安全生产的重要工作，其中广泛使用的是制冷机组制冷降温方法。
由于制冷机组所能承受的压力限制，具有一定深度采煤矿井下的制冷机组降温系统，无法将冷却水送至地面上的冷却塔进行换热。因此，目前的采煤降温机组，基本上都将其冷凝器释放出来的热量，直接排放到采煤矿井下通风系统的其他地方，如回风巷中，然后再通过安装在总回风井出口的地面通风机，排放到大气中去。采煤矿井下的通风系统，直接影响到整个采煤矿井的安全生产。这种热量排热方式，会增加采煤矿井下安全事故发生的风险，如煤粉尘因干度增加而发生爆炸事故等；还会因温度升高，导致通风机故障而影响整个矿井的安全运行；并且，如果发生瓦斯突出事故，特别容易引起井下爆炸事故的发生。
针对上述问题，有必要对现有的采煤制冷机组降温方法进行改进，提出一种具有换热效果好、制冷系数高的具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统。
发明内容
本发明的目的就是针对现有技术的不足，提供一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，既能使制冷机组处于低压运行状态，确保其安全运行；又能将制冷机组冷凝器释放出来的热量，送至地面上的冷却塔排放，确保了井下作业及整个采煤矿井的安全运行。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案。
具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，包括制冷机组的制冷循环、一次冷却水循环、高压二次冷却水循环和冷冻水循环。制冷机组为水冷式冷水机组，换热效果好，换热面积小，机组体积小，便于井下的拆装和移动；并且，制冷系数高，耗电量少，节能效果好。
所述制冷机组的制冷循环包括压缩机、冷凝器、膨胀阀、蒸发器，该循环属于低压运行工况。
所述一次冷却水循环包括一次冷却水泵、冷凝器、高压换热器、一次冷却水过滤器，该循环属于低压运行工况。
所述高压二次冷却水循环包括二次冷却水泵、高压换热器、冷却塔、二次冷却水过滤器，该循环属于高压运行工况。
所述冷冻水循环包括冷冻水泵、空调末端、冷冻水过滤器、蒸发器，该循环属于低压运行工况。
本发明利用其中属于管壳式的高压换热器，将高压状态的二次冷却水与低压状态的一次冷却水进行隔离，二次冷却水流经管程，一次冷却水流经壳程。直接进入制冷机组换热的一次冷却水和冷冻水，均属于低压状态，确保了制冷机组的安全运行。制冷机组冷凝器释放出来的热量，先后经过一次冷却水和二次冷却水换热，最终由二次冷却水送至地面上的冷却塔进行排放，而不是将这些热量排放到采煤矿井下。在获得采煤降温的同时，也确保了井下作业及整个采煤矿井的安全运行。
本发明的其他优点、目标和特征将在随后的说明书和权利要求书中体现。
附图说明
图1为发明的具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统的整体结构示意图。
图2为发明的具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统的部分结构示意图。
附图标记说明。
1-制冷机组；2-压缩机；3-冷凝器；4膨胀阀；5-蒸发器；6-一次冷却水泵；7-高压换热器；8-一次冷却水过滤器；9-二次冷却水泵；10-冷却塔；11-二次冷却水过滤器；12-冷冻水泵；13-空调末端；14-冷冻水过滤器；15-空调冷风；16-采煤工作面；71-高压换热管；72-高压管板；73a-二次冷却水进水管箱；73b-二次冷却水出水管箱；74a-二次冷却水进水口；74b-二次冷却水出水口；75a-一次冷却水进水口；75b-一次冷却水出水口；76-折流板；77-壳体。
具体实施方式
以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。优选实施例仅说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。
实施例，参见图1和图2，具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，包括：制冷机组的制冷循环、一次冷却水循环、高压二次冷却水循环和冷冻水循环。
具体的，制冷机组1的制冷循环包括压缩机2、冷凝器3、膨胀阀4、蒸发器5；一次冷却水循环包括一次冷却水泵6、冷凝器3、高压换热器7、一次冷却水过滤器8；高压二次冷却水循环包括二次冷却水泵9、高压换热器7、冷却塔10、二次冷却水过滤器11；冷冻水循环包括冷冻水泵12、空调末端13、冷冻水过滤器14、蒸发器5。
本实施例中，制冷机组1为水冷式冷水机组，换热效果好，换热面积小，机组体积小，便于井下的拆装和移动；并且，制冷系数高，耗电量少，节能效果好。工作时，在制冷机组1的制冷循环中，压缩机2将气态的制冷剂压缩；压缩升温升压后的气态制冷剂，送往冷凝器3内释放热量；释放热量后冷凝成液态的制冷剂，通过膨胀阀4膨胀降压；膨胀降压后的液态制冷剂，送往蒸发器5内吸收热量蒸发，从液态蒸发为气态的制冷剂，再回到压缩机2进入下一循环。
在一次冷却水循环中，一次冷却水由一次冷却水泵6送往冷凝器3；在冷凝器3内将制冷剂释放的热量带走；吸热升温后的一次冷却水，通过高压换热器7将其热量传递给二次冷却水；放热降温后的一次冷却水，经过一次冷却水过滤器8滤除杂质后，再由一次冷却水泵6送入下一循环。
在高压二次冷却水循环中，二次冷却水由二次冷却水泵9送往高压换热器7；在高压换热器7内吸收一次冷却水释放的热量；吸热升温后的二次冷却水，送往地面上的冷却塔10与大气换热；与大气换热降温后的二次冷却水，回到采煤矿井下，经过二次冷却水过滤器11滤除杂质后，再由二次冷却水泵9送入下一循环。
在冷冻水循环中，冷冻水在蒸发器5内，经过制冷剂吸热降温后，由冷冻水泵12送往空调末端13；通过空调末端13，对采煤工作面16处的空气进行换热降温，以获得满足井下工作要求的空调冷风15；在空调末端13内吸收空气热量升温后的冷冻水，经过冷冻水过滤器14滤除杂质后，再回到蒸发器5降温后进入下一循环。
本实施例中，通过其中属于管壳式的高压换热器7，将高压状态的二次冷却水与低压状态的一次冷却水进行隔离，二次冷却水流经管程，一次冷却水流经壳程。在高压换热器7中，二次冷却水从二次冷却水进水口74a进入二次冷却水进水管箱73a，分配到两端与高压管板72相连的各高压换热管71内，与一次冷却水进行换热，吸热升温后的二次冷却水汇集到二次冷却水出水管箱73b，再由二次冷却水出水口74b流出高压换热器7；一次冷却水从一次冷却水进水口75a流入壳体77内，在高压换热器7的壳程流动过程中，经过多次折流板76改变流动方向，以使一次冷却水尽量横向冲刷高压换热管71进行充分换热，放热降温后的一次冷却水，经过一次冷却水出水口75b流出高压换热器7。
直接进入制冷机组1换热的一次冷却水和冷冻水，均属于低压状态，确保了制冷机组1的安全运行。制冷机组1冷凝器3释放出来的热量，先后经过一次冷却水和二次冷却水换热，最终通过地面上的冷却塔10进行排放，而不是将这些热量排放到采煤矿井下。在获得采煤降温的同时，也确保了井下作业及整个采煤矿井的安全运行。
本实施例中，二次冷却水泵9，二次冷却水过滤器11，高压换热器7中的管程部件高压换热管71、高压管板72、二次冷却水进水管箱73a、二次冷却水出水管箱73b，以及输送高压二次冷却水的相关管道，均属于能够承受相应压力的高压设备和部件。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (7)
1.一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，包括制冷机组的制冷循环、一次冷却水循环、高压二次冷却水循环和冷冻水循环；其特征在于：通过高压换热器（7），将高压状态的二次冷却水与低压状态的一次冷却水进行隔离；直接进入制冷机组（1）将冷凝器（3）释放热量带走的，是低压状态的一次冷却水；然后二次冷却水再吸收一次冷却水中的热量，送至地面上的冷却塔（10）排放。
2.根据权利要求1所述的一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，其特征在于：直接进入制冷机组（1）换热的一次冷却水和冷冻水，均属于低压状态，确保了制冷机组（1）的安全运行。
3.根据权利要求1所述的一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，其特征在于：制冷过程中冷凝器（3）释放的热量，先后经过一次冷却水和二次冷却水换热，最终通过地面上的冷却塔（10）进行排放，而不是将这些热量排放到采煤矿井下；在获得采煤降温的同时，也确保了井下作业及整个采煤矿井的安全运行。
4.根据权利要求1所述的一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，其特征在于：由于冷冻水管道进行了保温，再加上冷冻水泵（12）的输送作用，在一定的距离范围内，随着采煤工作面（16）的向前推进，只需移动工作面（16）处的空调末端（13）就能满足要求；这就延长了制冷机组（1）的移机时间周期，节约了移机费用。
5.根据权利要求1所述的一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，其特征在于：在冷冻水循环中，冷冻水过滤器（14）安装在空调末端（13）与蒸发器（5）之间；在移动空调末端（13）后，通过冷冻水过滤器（14）及时滤除空调末端（13）拆装过程中进入冷冻水中的杂质；另外，在一次冷却水循环和高压二次冷却水循环中，也分别安装了过滤器，以便及时滤除进入其循环中的杂质。
6.根据权利要求1所述的一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，其特征在于：一次冷却水泵（6）、二次冷却水泵（9）和冷冻水泵（12），均设置在各自循环中温度相对较低的一侧，有利于提高各个水泵的抗汽蚀性能，延长使用寿命。
7.根据权利要求1所述的一种具有高压二次冷却水换热的采煤降温系统，其特征在于：制冷机组（1）为水冷式冷水机组，换热效果好，换热面积小，机组体积小，便于井下的拆装和移动；并且，制冷系数高，耗电量少，节能效果好。
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