矿井井上输送冰制冷系统的制作方法

1.本实用新型涉及矿井制冷技术领域，尤其涉及一种矿井井上输送冰制冷系统。


背景技术：

2.随着矿井开采深度的增加，岩石温度升高，通风排水难度增加，高温问题成为深井开采的一个重大难点。通风降温是井下降温的最普遍也最经济的方式，在井下温度不太高的时候，增大通风量可以显著降低井下温度，然而研究表明，随着围岩温度的不断提高，增大通风量的降温效果将会大大下降甚至不起效果。一般来说，当围岩温度达到35℃时，必须考虑采取人工制冷降温的方式。
3.按供冷能力和方式的不同，矿井空调系统分为集中式和分散式。集中式：用一台或多台制冷机向多个采掘工作面供冷，或即使向1个采掘面供冷，但供冷能力在2mw以上者，均称为集中式空调系统。分散式：用小型制冷机分散地向采掘工作面供冷者，称为分散式空调系统。其中，集中式制冷系统为首选供冷方式，根据制冷机的位置又可将集中式制冷系统分为井下集中式制冷系统、井上集中式制冷系统和井上井下联合制冷系统。但现有技术的制冷系统还存在制冷效率低和经济效益低，不符合节能减排的要求等问题。
4.有鉴于此，有必要设计一种改进的矿井井上输送冰制冷系统，以解决上述问题。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种矿井井上输送冰制冷系统。通过井上制冰单元、井下融冰池和井下输冷降温单元实现循环制冰和输冰降温，制冷效果显著，且节约能耗。
6.为实现上述实用新型目的，本实用新型提供了一种矿井井上输送冰制冷系统，包括通过输送管道依次连接的井上制冰单元、井下融冰池和井下输冷降温单元，所述井下输冷降温单元的热端还与所述井下融冰池连接；所述井上制冰单元用于制取片冰并输送至所述井下融冰池，片冰融化后的冷水经水泵输送至所述井下输冷降温单元，以为矿井各个工作面降温；冷水流经所述井下输冷降温单元吸热升温后流回至所述井下融冰池，用于为片冰的融化提供热量。
7.作为本实用新型的进一步改进，所述井下输冷降温单元的热端还与所述井上制冰单元连接，用于将一部分吸热升温后的冷水流回至所述制冰单元，形成循环制冰。
8.作为本实用新型的进一步改进，所述井下输冷降温单元的热端与所述井上制冰单元之间还设有井下蓄水池，用于存储所述吸热升温后的冷水。
9.作为本实用新型的进一步改进，所述井上制冰单元包括依次连接的预冷机组、片冰机组和输冰单元，用于将待制冰的水源经所述预冷机组预冷后输送至所述片冰机组制取片冰，然后经所述输冰单元输送至所述井下融冰池。
10.作为本实用新型的进一步改进，所述输冰单元包括螺旋输送机、罗茨鼓风机、井上空冷器、关风机和旋风分离器；所述螺旋输送机分别与所述片冰机组和所述关风机连接；所述关风机的一端依次与所述井上空冷器和罗茨鼓风机连接，另一端与所述旋风分离器连
接；所述旋风分离器与所述井下融冰池连接。
11.作为本实用新型的进一步改进，所述井上制冰单元还包括与所述预冷机组的热端相连接的冷却塔，所述冷却塔的冷端分别与所述预冷机组和所述片冰机组连接，用于向所述预冷机组或所述片冰机组提供冷水源。
12.作为本实用新型的进一步改进，所述井下输冷降温单元包括空冷器，所述空冷器的个数为3～10个。
13.作为本实用新型的进一步改进，所述矿井井上输送冰制冷系统还包括井下水处理单元，用于将井下热水输送至所述井上制冰单元。
14.作为本实用新型的进一步改进，所述井下水处理单元包括井下水仓、沉淀池、泥沙分离装置和潜水泵，所述井下水仓用于存储井下热水，并通过沉淀池和泥沙分离装置净化分离后，由潜水泵输送至所述井上制冰单元。
15.作为本实用新型的进一步改进，所述潜水泵和所述井上制冰单元之间还设有热水水仓，用于存储净化分离后的井下热水。
16.本实用新型的有益效果是：
17.1、本实用新型提供的矿井井上输送冰制冷系统，通过井上制冰单元、井下融冰池和井下输冷降温单元实现循环制冰和输冰降温。如此设置，可适用于井下需冷量较大的状况，往井下输送冰代替冷水制冷，冰通过风力或水力输送集中到井下融冰池，井下二次冷冻水回水的一部分送入井下融冰池将冰融化成0℃冷水，然后送入空冷器与热湿空气热交换，二次冷冻水温度最低，可以提高空冷器的换热效果。而且，相比高低压换热器式制冷，能够节约空间占用体积。
18.2、本实用新型提供的矿井井上输送冰制冷系统，井下输冷降温单元的热端输出端分别与井下融冰池及井上制冰单元连接，一部分冷水流经井下输冷降温单元吸热升温后流回至井下融冰池，用于为片冰的融化提供热量，另一部分吸热升温后的冷水流回至所述制冰单元，形成循环制冰，从而显著节约能耗。
19.3、本实用新型提供的矿井井上输送冰制冷系统，还设有井下水处理单元，用于将井下热水输送至井上制冰单元，实现对井下热水的循环利用。如此设置，将井下热水和井上空气同时作为冷源进行制冰，制冰效率高，融冰所需热量能够循环利用，从而既能实现井下热水的二次回收利用，又能显著节约能耗。
附图说明
20.图1为本实用新型矿井井上输送冰制冷系统的结构示意图。
21.图2为本实用新型矿井井上输送冰制冷系统的局部结构示意图。
22.图3为本实用新型矿井井上输送冰制冷系统的井上部分结构示意图。
23.附图标记
24.10-井上制冰单元；11-预冷机组；12-片冰机组，13-输冰单元；14-冷却塔；131-螺旋输送机；132-罗茨鼓风机；133-井上空冷器；134-关风机；135-旋风分离器；20-井下输冷降温单元；30-井下融冰池；31-冷冻水循环泵；40-井下蓄水池；50-井下水处理单元；51-井下水仓；52-沉淀池；53-泥沙分离装置；54-潜水泵；55-热水水仓。
具体实施方式
25.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本实用新型进行详细描述。
26.在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本实用新型，在具体实施例中仅仅示出了与本实用新型的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本实用新型关系不大的其他细节。
27.另外，还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
28.请参阅图1至3所示，本实用新型提供的矿井井上输送冰制冷系统，包括通过输送管道依次连接的井上制冰单元10、井下融冰池30和井下输冷降温单元20。所述井上制冰单元10用于制取片冰并输送至所述井下融冰池30，片冰融化后的冷水经水泵输送至所述井下输冷降温单元20，以为矿井各个工作面降温。
29.具体地，所述井上制冰单元10包括依次连接的预冷机组11、片冰机组12和输冰单元13，用于将待制冰的水源经所述预冷机组11预冷后输送至所述片冰机组12制取片冰，然后经所述输冰单元13输送至所述井下融冰池30。所述井上制冰单元10还包括与所述预冷机组11的热端相连接的冷却塔14，所述冷却塔14的冷端分别与所述预冷机组11和所述片冰机组12连接，用于向所述预冷机组11或所述片冰机组12提供冷水源。
30.请参阅图2和3所示，所述输冰单元13包括螺旋输送机131、罗茨鼓风机132、井上空冷器133、关风机134和旋风分离器135；所述螺旋输送机121分别与所述片冰机组12和所述关风机134连接；所述关风机134的一端依次与所述井上空冷器133和罗茨鼓风机132连接，另一端与所述旋风分离器135连接；所述旋风分离器135与所述井下融冰池30连接。片冰机组12制取片冰，并经螺旋输送机131将片冰送入挖空器，在挖空器内，片冰在由罗茨鼓风机132、井上空冷器133和关风机134压送的经冷却后的冷风作用下，经地面气力输冰管道输送至主井口。在竖井口片冰沿立井输冰管道，在重力作用下被输送到井下融冰池30。片冰融化后被水泵送入井下输冷降温单元20。
31.井下输冷降温单元20包括冷端输入端和冷端输出端以及热端输出端，其冷端输入端与所述井下融冰池30连接，用于接收经井下融冰池30融化的冷水；其冷端输出端用于输出降温介质，以为矿井各个工作面降温。如此设置，可适用于井下需冷量较大的状况，往井下输送冰代替冷水制冷，冰通过风力或水力输送集中到井下融冰池30，井下二次冷冻水回水的一部分送入井下融冰池30将冰融化成0℃冷水，然后送入空冷器与热湿空气热交换，二次冷冻水温度最低，可以提高空冷器的换热效果。而且，相比高低压换热器式制冷，能够节约空间占用体积。
32.特别地，所述井下输冷降温单元20的热端输出端与所述井下融冰池30连接；冷水流经所述井下输冷降温单元20吸热升温后流回至所述井下融冰池30，用于为片冰的融化提供热量。井下融冰池30内片冰吸收回水热量融化后与降温后的回水再输送至井下冷水管网，如此形成循环制冰系统，显著节约能耗。
33.特别地，所述井下输冷降温单元20的热端输出端还与所述井上制冰单元10连接，
用于将一部分吸热升温后的冷水流回至所述制冰单元，形成循环制冰。所述井下输冷降温单元20的热端与所述井上制冰单元10之间还设有井下蓄水池40，用于存储所述吸热升温后的冷水。若吸热升温后的冷水温度高于片冰机组12的标准给水温度20℃，则需要经泵送入机房内，顺序进入一级与二级预冷机组11，被逐级冷却至20℃，再输送至片冰机组12。其他的二次冷冻水回水送回井上制冰单元10，依次通过预冷机组11和片冰几组12，如采用水力输送的方式运冰，预冷机组11出水的一部分与冰混合，之后通过管道运送至井下融冰池30。
34.所述井下输冷降温单元20包括井下空冷器，所述井下空冷器的个数为3～10个。所述井下空冷器用于将冷水传递至矿井的各个工作面进行降温。
35.在一些实施方式中，所述矿井井上输送冰制冷系统还包括井下水处理单元50，用于将井下热水输送至所述井上制冰单元10。如此设置，能够通过井下设置的排水管道将井下热水输送至井上，并通过与井上制冰单元10的热交换，实现对井下热水及其热量的回收利用。
36.具体地，所述井下水处理单元50包括井下水仓51、沉淀池52、泥沙分离装置53和潜水泵54，所述井下水仓51用于存储井下热水，并通过沉淀池52和泥沙分离装置53净化分离后，由潜水泵54输送至所述井上制冰单元10(具体输送至冷却塔14)。如此设置，能够对井下热水进行存储利用，还能将其在井下净化分离后再输送至井上，减小沉淀等杂质对输送造成的阻力，降低输送能耗。
37.所述潜水泵54和所述井上制冰单元10之间还设有热水水仓55，用于存储净化分离后的井下热水，从而对其进行分批热交换利用。热水水仓55优选与冷却塔14的热端输入端连接，从而将深井水进行二次利用。若深井水温度高于片冰机组12的标准给水温度20℃，则需要经泵送入机房内，顺序进入一级与二级预冷机组11，被逐级冷却至20℃，再输送至片冰机组12。
38.综上所述，本实用新型提供的矿井井上输送冰制冷系统，通过井上制冰单元10、井下融冰池30和井下输冷降温单元20实现循环制冰和输冰降温。如此设置，可适用于井下需冷量较大的状况；而且，相比高低压换热器式制冷，能够节约空间占用体积。优选还设有井下水处理单元50，用于将井下热水输送至井上制冰单元10，实现对井下热水的循环利用。如此设置，将井下热水和井上空气同时作为冷源进行制冰，制冰效率高，融冰所需热量能够循环利用，从而既能实现井下热水的二次回收利用，又能显著节约能耗。
39.以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围。