一种矿井专用分离式热管井下降温系统的制作方法

1.本实用新型涉及矿井降温技术领域，特别是涉及一种矿井专用分离式热管井下降温系统。


背景技术：

2.目前煤矿井下巷道及作业环境的受周围岩体、水温、机电设备等散热的影响，进入二级热害区，热害影响严重，严重影响工人的身心健康；同时，高温环境的变化也会引起煤矿井下煤层中赋存瓦斯气体异常波动，存在严重安全隐患。根据《矿井降温技术规范》对煤矿井下气象条件要求：生产矿井采煤工作面空气温度不应超过28℃，机电设备硐室的空气温度不应超过30℃。采煤工作面的空气温度等于或超过32℃、机电设备硐室的空气温度等于或超过34℃时，应停止作业。为了保证煤矿或金属矿井正常安全生产，针对越来越严重的井下高温热害问题，减少人员伤亡等安全事故，为劳动者创造一个安全舒适的工作环境，减少和避免由于高温热害所引起的劳动不安全行为，保障煤矿安全高效开采，因此亟需一种矿井专用分离式热管井下降温系统来解决。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种矿井专用分离式热管井下降温系统，以解决上述问题，达到为矿井降温的目的。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：一种矿井专用分离式热管井下降温系统，包括井上冷却组件，所述井上冷却组件连通有分离式热管组件，所述分离式热管组件连通有井下散热组件，所述分离式热管组件包括热管冷凝器和热管蒸发器，所述热管冷凝器和所述热管蒸发器首尾互相连通，所述热管冷凝器安装在矿井外部，所述热管冷凝器与所述井上冷却组件连通，所述热管蒸发器安装在矿井内部，所述热管蒸发器与所述井下散热组件连通。
5.优选的，所述热管冷凝器底部出口端通过工质下降管与所述热管蒸发器底部进口端连通，所述热管蒸发器顶部出口端通过工质上升管与所述热管冷凝器顶部进口端连通。
6.优选的，所述井上冷却组件包括冷水机组，所述冷水机组安装在矿井外部，所述冷水机组一侧与所述热管冷凝器连通，所述冷水机组另一侧连通有冷水循环部。
7.优选的，所述冷水机组一侧通过冷媒进液管与所述热管冷凝器右侧进口端连通，所述热管冷凝器左侧出口端通过冷媒出液管与所述冷水机组连通，所述冷媒出液管中部连通有冷媒循环泵。
8.优选的，所述冷水循环部包括冷却塔，所述冷却塔安装在矿井外部，所述冷却塔出口端通过冷却水进水管与所述冷水机组连通，所述冷却塔进口端通过冷却水出水管与所述冷水机组连通，所述冷却水进水管中部连通有冷却水循环泵，所述冷却水进水管与所述冷媒出液管在冷水机组中进行热交换。
9.优选的，所述井下散热组件包括空气冷却器，所述空气冷却器通过水管与所述热
管蒸发器连通形成闭合回路，所述水管连通有冷冻水循环泵，所述空气冷却器一侧设有防爆轴流风机，所述防爆轴流风机向所述空气冷却器吹风形成矿井冷却风。
10.优选的，所述工质上升管16管径尺寸不小于所述工质下降管15管径尺寸的两倍。
11.优选的，所述热管冷凝器和所述热管蒸发器长度为1.5-3米。
12.本实用新型具有如下技术效果：井上冷却组件可制冷用于热管冷凝器内载热工质的降温，分离式热管组件可实现井下热量的搬运，井下散热组件吸收井下的热量，通过分离式热管组件将热量传递至井外，热管蒸发器在井下受热后，热管蒸发器内载热工质由液相吸热后气化为气相，在压差、温差、高差条件下上行，将热量携带至热管冷凝器，气态工质在热管冷凝器内被冷媒冷却释放潜热变为液态，并在重力作用下下行至井下热管蒸发器，载热工质进行下一个无动力循环，经此过程，井下热风热量经过本系统后携带至地上，达到为矿井降温的目的。本实用新型系统直接把井下工作面的热量传导到地面，达到井下工作面降温的目的，形成无动力传热系统，可以节省大量电能，更节能环保，主要设备在地面以上不受井下现有条件限制，对井下环境影响更小；主要针对矿井(包括铁矿或其他金属矿)井下降温的应用，本系统热管换热效率高、运转设备少，仅依靠温差、压差、高差和重力作用无动力无限循环，运行费极低，管理容易，安装简单，造价低廉，对环境无污染。
附图说明
13.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
14.图1为本实用新型结构示意图；
15.其中，1、热管冷凝器；2、热管蒸发器；3、冷冻水循环泵；4、空气冷却器；5、矿井冷却风；6、防爆轴流风机；7、冷媒循环泵；8、冷媒进液管；9、冷媒出液管；10、冷水机组；11、冷却水出水管；12、冷却水进水管；13、冷却水循环泵；14、冷却塔；15、工质下降管；16、工质上升管；17、水管。
具体实施方式
16.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
17.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
18.参照图1，本实施例提供一种矿井专用分离式热管井下降温系统，包括井上冷却组件，井上冷却组件连通有分离式热管组件，分离式热管组件连通有井下散热组件，分离式热管组件包括热管冷凝器1和热管蒸发器2，热管冷凝器1和热管蒸发器2首尾互相连通，热管冷凝器1安装在矿井外部，热管冷凝器1与井上冷却组件连通，热管蒸发器2安装在矿井内部，热管蒸发器2与井下散热组件连通。井上冷却组件可制冷用于热管冷凝器1内载热工质
的降温，分离式热管组件可实现井下热量的搬运，井下散热组件吸收井下的热量，通过分离式热管组件将热量传递至井外，热管蒸发器2在井下受热后，热管蒸发器2内载热工质由液相吸热后气化为气相，在压差、温差、高差条件下上行，将热量携带至热管冷凝器1，气态工质在热管冷凝器1内被冷媒冷却释放潜热变为液态，并在重力作用下下行至井下热管蒸发器2，载热工质进行下一个无动力循环，冷媒循环动力来自于自身重力，经此过程，井下热风热量经过本系统后携带至地上，达到为矿井降温的目的。
19.进一步优化方案，热管冷凝器1底部出口端通过工质下降管15与热管蒸发器2底部进口端连通，热管蒸发器2顶部出口端通过工质上升管16与热管冷凝器1顶部进口端连通。热管蒸发器2在井下受热后，热管蒸发器2内载热工质由液相吸热后气化为气相，在压差、温差、高差条件下通过工质上升管16上行，将热量携带至热管冷凝器1，气态工质在热管冷凝器1内被冷媒冷却释放潜热变为液态，并在重力作用下通过工质下降管15下行至井下热管蒸发器2，工质上升管16和工质下降管15为耐高压、耐高温不锈钢管或橡胶管，裸露部分均需保温。
20.进一步优化方案，井上冷却组件包括冷水机组10，冷水机组10安装在矿井外部，冷水机组10一侧与热管冷凝器1连通，冷水机组10另一侧连通有冷水循环部。冷水机组10用于热量的交换，将热管冷凝器1内的载热工质降温，冷水循环部用于制冷。
21.进一步优化方案，冷水机组10一侧通过冷媒进液管8与热管冷凝器1右侧进口端连通，热管冷凝器1左侧出口端通过冷媒出液管9与冷水机组10连通，冷媒出液管9中部连通有冷媒循环泵7。冷媒进液管8内装有冷却的冷媒，通过冷媒循环泵7的泵送与热管冷凝器1内的载热工质进行热交换，使载热工质降温。
22.进一步优化方案，冷水循环部包括冷却塔14，冷却塔14安装在矿井外部，冷却塔14出口端通过冷却水进水管12与冷水机组10连通，冷却塔14进口端通过冷却水出水管11与冷水机组10连通，冷却水进水管12中部连通有冷却水循环泵13，冷却水进水管12与冷媒出液管9在冷水机组10中进行热交换。冷却塔14用于冷却水的降温，冷却水进水管12内装有温度较低的冷却水在冷却水循环泵13的泵送作用下在冷水机组10中与冷媒出液管9中的冷媒换热，使冷媒温度降低。
23.进一步优化方案，井下散热组件包括空气冷却器4，空气冷却器4通过水管17与热管蒸发器2连通形成闭合回路，水管17连通有冷冻水循环泵3，空气冷却器4一侧设有防爆轴流风机6，防爆轴流风机6向空气冷却器4吹风形成矿井冷却风5。在空气冷却器4中冷冻水和工作面高温空气换热，产生低温空气通过防爆轴流风机6送至工作面达到为工作面降温的目的。
24.进一步优化方案，工质上升管16管径尺寸不小于工质下降管15管径尺寸的两倍。
25.进一步优化方案，热管冷凝器1和热管蒸发器2长度为1.5-3米。
26.本实施例的工作过程如下：冷水机组10生产0～3℃的冷媒经过冷媒循环泵7送至热管冷凝器1，使热管冷凝器1中的气相工质换热使得气态工质放热冷凝变成液相，冷媒溶液吸热后温度由0～3℃升至3～6℃进入冷水机组10，冷却水出水管11内的冷却水由35℃升至40℃左右后，冷却水在冷却塔14作用下降温后继续吸热进行下一个循环。工质上升管16内气态载热工质在热管冷凝器1中冷凝放热后变成液态，并在重力作用下沿工质下降管15回流进入热管蒸发器2中地面以下，在热管蒸发器2中吸收由井下降温作用的空气冷却器4
中泵送过来的冷冻水中的热量，液态工质吸收大量热量后变成气态，沿工质上升管16到达热管冷凝器1中放热并冷凝，往复无动力循环。在空气冷却器4中冷冻水和工作面高温空气换热，产生低温空气通过防爆轴流风机6送至工作面达到为工作面降温的目的。分离式热管组件和井下散热组件可采用模块化结构，方便铺设和安装。地面以下冷冻液和地面上冷媒与热管系统均为液-液换热方式。空气冷却器4为气-液换热方式。
27.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
28.以上所述的实施例仅是对本实用新型的优选方式进行描述，并非对本实用新型的范围进行限定，在不脱离本实用新型设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本实用新型权利要求书确定的保护范围内。