一种适用于采煤工作面的降温系统

本发明属于煤矿井下降温的，具体是一种适用于采煤工作面的降温系统。

背景技术：

1、在工业生产领域，高温作业环境（尤其是矿井井下、冶金高温车间、露天高温作业区等场景）一直是影响作业安全与人员健康的关键痛点。以矿井井下为例，随着开采深度增加，地温梯度上升，井下环境温度常维持在30℃以上，部分深井甚至超过40℃，高温不仅会导致作业人员出现中暑、体力下降等健康问题，还可能影响设备稳定性，增加安全事故风险，对矿井安全生产构成严重威胁。

2、当前针对高温作业环境的降温方案中，传统设备存在明显局限性：现有降温设备多聚焦单一降温功能，仅依靠普通通风换气，换热降温能力有限，难以把深井超35-40℃的高温环境快速降至适宜人员作业的温度区间，降温效果达不到使用要求；同时，运行过程中水、电能消耗量大，能量利用率低。

3、因此，如何有效解决煤矿井下换热降温能力有限而无法到达温度要求、能量利用率低是亟待解决的技术问题。

4、需要特别说明的是，上述技术信息仅仅旨在加深对本发明的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示上述技术信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

1、针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种适用于采煤工作面的降温系统，要解决的技术问题为：煤矿井下换热降温能力有限而无法到达温度要求、能量利用率低。

2、本申请的技术方案为：

3、一种适用于采煤工作面的降温系统，包括设置于进风巷的制冷主机、可拆卸连接于液压支架的制冷末端机组，制冷末端机组并联设置若干个，制冷主机、制冷末端机组之间连接有水冷循环单元，制冷末端机组与压风换热单元相连，制冷主机将冷却水输送至各制冷末端机组、压风换热单元将井下高压压缩空气通入各制冷末端机组，换热后制冷末端机组输出冷风，换热升温后的冷却水回流至制冷主机。本申请直接利用煤矿井下已有压风管路提供压缩空气、依托循环水路完成制冷换热，无需额外增设大功率耗电设备，大幅减少井下布线成本与用电安全隐患，规避了传统电驱降温设备供电不稳定、易产生电火花、触电风险高的缺陷，在保障降温效果的同时，显著提升井下设备运行的安全。

4、进一步地，所述水冷循环单元包括用于输送冷却水的输冷管路、用于输送换热升温后的冷却水的散热管路。

5、进一步地，所述压风换热单元包括用于输送井下高压压缩空气的压缩空气管路，向各制冷末端机组持续输送稳定压力的井下高压压缩空气。

6、进一步地，所述压风换热单元通过压风驱动，水冷循环单元通过水泵驱动。

7、进一步地，所述制冷末端机组设置有带中空夹层的壳体，夹层中设置有隔热棉，壳体内壁设置有用于隔绝外界热量的隔热涂层。

8、进一步地，所述壳体内设置有若干圈风管，风管上方设置有进风总管，进风总管一端与压缩空气管路连通、另一端封闭，进风总管与风管之间通过若干个进风支管连通，风管连通有若干个伸出壳体的出风口。

9、进一步地，所述壳体的上下两侧对称设置有进水管、出水管，进水管与输冷管路连通，出水管与散热管路连通。

10、进一步地，所述进水管、出水管之间连接有s形输水管，输水管贴合于风管外壁，实现水路与风道无死角接触换热，极大提升冷热交换效率，快速降低压缩空气温度，显著提升工作面降温效果。

11、进一步地，所述壳体的侧面设置有冷凝剂添加口，可根据降温需求向机组内部加注冷凝剂；冷凝剂可填充于管路间隙与壳体内腔，使冷凝剂与内部壳体中的所有管路充分接触，增加换热效率，保持内部壳体低温环境，辅助强化低温换热效果，进一步降低出风温度，适配井下超高温恶劣工况。

12、进一步地，所述制冷末端机组通过连接件连接于液压支架顶梁底部或与液压支架的立柱相连，可根据工作面通风状况、高温区域位置灵活切换安装点位，实现定点精准降温，适配不同工作面布置工况。

13、本发明具体的有益效果包括：

14、1、本申请实现了水冷与压风复合式降温，降温效率高、降温效果均匀，摒弃了传统单一通风降温或单一水冷降温的局限性，充分利用煤矿井下现有压缩空气资源与循环水资源，构建“水冷管壁换热+压风分流换热+冷凝剂辅助制冷”的多级复合降温体系，通过s形输水管与进风支管全方位贴合包覆结构，增大冷热交换接触面积，换热无死角，可快速、持续降低工作面出风温度，解决了传统设备降温慢、降温幅度小、局部高温残留的问题，大幅提升采煤工作面整体降温均匀性；

15、2、各制冷末端机组的输冷管路、散热管路、压缩空气管路均采用独立并联布设方式，单台末端机组出现故障或检修时，不会影响其余机组正常运行，避免了传统串联式降温系统单点故障整体停机的缺陷，保证采煤工作面降温作业连续稳定；

16、3、制冷末端机组整体体积仅为0.006m³，结构紧凑、轻便易搬运，无需占用工作面大量空间。同时末端机组可通过钢绳灵活悬挂于液压支架顶梁底部或两根立柱之间，可根据工作面热源分布、通风条件及设备布置情况自由调整安装位置，实现定点、精准的局部降温，适配不同采高、不同推进工况的采煤工作面；

17、4、直接利用煤矿井下已有压风管路提供压缩空气、依托循环水路完成制冷换热，无需额外增设大功率耗电设备，大幅减少井下布线成本与用电安全隐患，规避了传统电驱降温设备供电不稳定、易产生电火花、触电风险高的缺陷，在保障降温效果的同时，显著提升井下设备运行的安全。

1.一种适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：包括设置于进风巷的制冷主机（1）、可拆卸连接于液压支架（5）的制冷末端机组（6），制冷末端机组（6）并联设置若干个，制冷主机（1）、制冷末端机组（6）之间连接有水冷循环单元，制冷末端机组（6）与压风换热单元相连，制冷主机（1）将冷却水输送至各制冷末端机组（6）、压风换热单元将井下高压压缩空气通入各制冷末端机组（6），换热后制冷末端机组（6）输出冷风，换热升温后的冷却水回流至制冷主机（1）。

2.根据权利要求1所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述水冷循环单元包括用于输送冷却水的输冷管路（2）、用于输送换热升温后的冷却水的散热管路（3）。

3.根据权利要求1所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述压风换热单元包括用于输送井下高压压缩空气的压缩空气管路（4）。

4.根据权利要求1-3任一项所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述压风换热单元通过压风驱动，水冷循环单元通过水泵驱动。

5.根据权利要求1-3任一项所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述制冷末端机组（6）设置有带中空夹层的壳体（7），夹层中设置有隔热棉，壳体（7）内壁设置有用于隔绝外界热量的隔热涂层。

6.根据权利要求5所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述壳体（7）内设置有若干圈风管（15），风管（15）上方设置有进风总管（8），进风总管（8）一端与压缩空气管路（4）连通、另一端封闭，进风总管（8）与风管（15）之间通过若干个进风支管（12）连通，风管（15）连通有若干个伸出壳体（7）的出风口（10）。

7.根据权利要求6所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述壳体（7）的上下两侧对称设置有进水管（9）、出水管（13），进水管（9）与输冷管路（2）连通，出水管（13）与散热管路（3）连通。

8.根据权利要求7所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述进水管（9）、出水管（13）之间连接有s形输水管（14），输水管（14）贴合于风管（15）外壁。

9.根据权利要求6-8任一项所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述壳体（7）的侧面设置有冷凝剂添加口（11）。

10.根据权利要求1-3、6-8任一项所述的适用于采煤工作面的降温系统，其特征在于：所述制冷末端机组（6）通过连接件连接于液压支架顶梁底部或与液压支架的立柱相连。