基于热管输热的矿井地热危害控制试验研究

我国矿山资源需求增大,矿井开采深度不断加深,井下地热危害日趋严重,影响了矿井安全生产。针对现有热害控制技术存在深层矿井工作面降温效果不明显,无法有效控制井下热害的问题,利用热管的高效传热特性,建立了采用动力型热管的热害控制系统并搭建了试验平台,用以模拟井下热源环境以及系统热量、冷量传递输运过程。结合矿井实际环境,测试分析了动力型分离式热管降温系统换热的影响因素。结果表明:在蒸发器和冷凝器迎风风温36.5℃和18℃、冷凝器风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz、充液率51%的条件下,蒸发器的吸热量随着风量的增加而升高;在蒸发器迎风风温42.8℃、风速2 m/s、冷凝器风温18.8℃、风速3 m/s、溶液泵频率20 Hz的条件下,最佳充液率取值区间为51%~60%;蒸发器各参数不变,当冷凝器迎风温度为16.5℃、风速为2.5 m/s、充液率为67%时,换热量随着溶液泵频率的增加先升高后稳定不变;两换热器距离为4~10 m时,温度和风速变化对系统换热效率影响很小。研究结果反映出动力型分离式热管降温系统可有效改善深井工作环境,使井下高温热害得到有效控制。     

矿井降温除湿系统的热力学分析

针对目前普通矿井空调系统存在降温效率低、能耗高、湿度大且舒适性差的问题,分析高温矿井各种热湿负荷特性,提出基于热害矿井热源一体化循环利用的热管降温除湿空调系统。通过高效相变换热的分离式热管系统,以矿井余热为启动热源,热管蒸发段承担矿井湿负荷,降低蒸发器进风温度。实现矿井空气温湿度的独立控制和高效节能运行,并使矿井除湿量显著增加。     

井下集中式降温系统设计新思路

针对济宁二号煤矿热害状况和矿井实际条件,提出区域集中式冷水降温系统设计思路。利用制冷降温系统制取低温冷水,降低风流温度,介绍了系统工作原理、布置流程及冷凝热排放方案,并对冷凝热排放方案进行了比较分析,选择间接使用矿井涌水作为冷却水方式。     

深部开采矿井降温系统设计

随着煤矿开采深度的不断加深,井下热害问题越来越严重,严重影响井下工人的人身安全与高效开采,由于传统的非人工降温方式的局限性,机械空调制冷降温已经逐步发展起来。目前我国常用的矿井降温系统包括德国的地面集中空调式降温系统、南非的冰冷却降温系统及矿井涌水为冷源的HEMS降温系统。针对某矿井的实际情况,分析了3种降温系统的实用性与合理性,并对HEMS井下降温系统选择、系统设计及主要设备管路布置进行了介绍,重点就井下冷负荷计算和系统设计进行了详细的说明。     

多功能制冷机组在矿井降温与余热回收中的应用

根据梧桐庄井下降温、制冰冷凝热回收利用以及水源热泵系统备用机组选择的需要,提出了利用多工况热泵型制冷机组作为井下局部降温井上制冰系统的制冷主机,实现了夏季"制冰+制热"、冬季供热等多种工况。进而论述了系统的工作原理及工艺流程,提出了多功能制冷机组"制冷+供热"性能评价系数,并对不同工况下机组的性能进行了对比分析;最后通过运行测试表明该系统正常运行的同时满足了不同工况要求。     

矿井降温与热能利用一体化技术

以高温热害矿井为研究对象,设计一套井下降温与热能利用的综合系统,该系统既可以制冷工况运行,为高温矿井井下降温提供低温冷源,也可以在冬季制热工况运行回收高温矿井井下热能,为地面建筑提供供热热源。该技术综合利用热泵与井下降温技术,在进行矿井降温的同时,实现了井下热能回收利用,一套系统解决了高温矿井井下降温和地面建筑供热的双重需求,同时极大地降低了设备投资和运行费用,实现了能源的循环利用。     

井下回风排热在矿井降温工程中的应用

 矿井降温系统有地面集中式、井下集中式和地面井下联合式三种,而对井下集中式矿井降温系统难点在于井下冷凝热的排放问题,一般有利用矿井涌水排热和利用回风排热两种方式,基于利用矿井涌水排热又限于矿井涌水量充足的矿井的局限性,重点研究了利用回风排热的方式,提出利用回风排热的井下冷却站的三种不同形式。该方式应用于张小楼深井降温系统,运行效果良好,表明井下集中式矿井降温系统利用回风排热的方式排热,切实可行。     

基于井筒低温淋水的矿井降温技术研究

分析了中平能化五矿热害的热源情况,利用五矿风井中低温淋水设计了降温系统,即制冷机组制取低温冷冻水,通过输冷管道向采煤工作面运输巷输送,由安装在运输巷中的空冷器对风流进行冷却,回水重新回入制冷机组进行制冷循环,制冷产生的冷凝热利用北山井筒低温淋水排放,有效解决了井下冷凝热排放困难的技术难题。为避免长采煤工作面降温"下冷上热"现象,采用低温淋水喷淋降温后,现场测试表明,喷淋未开时采煤工作面上出口降温幅度为2.8℃,喷淋开时采煤工作面上出口降温幅度为4.8℃,采煤工作面温度平均降低4℃,空气中含湿量下降6 g/kg左右,保障了热害矿井的安全生产。     

新矿集团特大型高地热矿井综合降温系统

<正>山东能源新汶矿业集团新巨龙公司是一个开采深度千米的矿井,由于井深和地热因素,高温热害成为制约矿井安全生产的一个瓶颈。他们通过集成优化各种矿井降温模式,使矿井降温总负荷达到了11 000 kW,为国内最大的矿井降温系统,使各主要作业地点温度平均降低8℃,显著改善了井下作业环境,保障了员工的职业健康,提高了劳动效率。集成了WAT井下集中降温系统、水源热泵降温技术、大型冰冷低温辐射降温系统等,对矿井各个工作面,掘进头,泵房和     

矿井集中制冷机组高压换热器的设计研究与应用

为解决矿井热害治理关键技术装备依赖进口的难题,根据矿井降温技术装备的发展现状,结合矿井降温的实际需求,研制了适用于煤矿的高承压冷凝器、蒸发器,并在此基础上进行了矿井集中制冷机组的模块化设计研究.现场实践表明,矿井集中制冷机组最大换热量达到了3670 kW,冷冻水出水温度达到了3℃,可拆件的结构长度小于4.4 m,达到了大换热量、高承压、小体积的设计目标.     

矿用多功能热泵机组制冷供热能级分析及应用

为研究与分析多功能热泵机组在供能和用能方面的匹配问题,建立了该机组不同工况能级分析模型、并推导了相应的表达公式。继而进行了理想工况与采用制冷剂后不同工况下的能级计算与分析。研究结果表明:多功能热泵系统的输入输出能级差较小、其供能与用能匹配合理;在机组设计与应用中应尽量降低冷凝温度、提高蒸发温度、减小机组换热器与冷热源之间的传热温差,减小系统损失、降低电能消耗;机组在制冷同时回收冷凝热工况下节能潜力最大。     

顾桥矿高温风流致热源分析及防治措施

针对深井开采时的风流高温问题,对具有代表性的顾桥煤矿高温致热源进行了全方位的分析。提出了相关的高温防治措施,有开采技术措施以及分区集中制冷、冷凝热地面排放降温系统,对该降温系统进行了详细的介绍,对比分析了降温措施取得的效果。结果表明,采取降温措施可降低井下局部区域风流温度4～5℃,改善了工作环境,提高了工作效率,降低了事故的发生率,保障了煤矿的安全生产。     

新型矿井热害防治系统及其可行性分析

随着地下矿开采深度的不断增加,矿井热害问题日益突出,不仅威胁井下作业人员的健康,而且严重影响劳动效率及企业的经济效益。通过对传统制冷工艺的深入研究,在分析以往人工制冷措施利弊的基础上,提出了一种新型的矿井热害防治系统,该系统由2部分组成,分别运用了传热学及热力学的相关原理。第一部分是覆盖在制冷巷道围岩表面的隔热材料,作用是降低围岩热辐射及与制冷系统配合延缓空气升温。第二部分是一套人工制冷系统,是在传统空气压缩制冷循环的基础上合理改进而来。该系统以制冷巷道作为制冷对象,将原有的换热方式改为2股气流的混合,在不影响井下风量和风速的前提下,降低制冷巷道中的风流温度。该系统不仅使制冷效果得以显著提高,而且简化了系统组成,降低了施工及运行管理的技术难度,同时减少了资金投入,节约了生产成本,而且系统安全性也相对更高。     

煤矿空压机废热利用实验研究

针对目前空压机排风废热的回收利用存在的问题,设计了采用热泵技术对空压机废热的回收方案。分析了空压机废热源热泵系统的工作原理,并建立了实验台进行实验研究,测试了不同的空压机排风温度、热水出水温度等因素对空压机废热源热泵系统性能的影响。通过对空压机废热源热泵系统在山西某煤矿的应用的举例,分析了煤矿空压机废热利用可收获的经济效益和社会效益。     

赵楼煤矿高温热害防治研究与实践

结合兖州赵楼煤矿高温热害防治研究与实践,对开拓、掘进、回采工作面热源状况进行分析,从矿井建设到投产不同阶段的高温热害防治措施进行研究。研究表明,赵楼煤矿开拓及掘进工作面以围岩散热为主,采煤工作面以机电设备及热水散热为主;赵楼煤矿从矿井设计、降温设备、管理措施、个人防护等多方面综合考虑,采取矿井分区通风、机械降温、工作面采用下行通风、缩减职工作业时间、补充盐水等方法对矿井建设到矿井投产的高温热害进行全过程、全方位的综合防治,其中在矿井建设时期、矿井建设过渡时期采用“地面制冷站-井口风室喷水冷风制备-井下通风工作面降温/矿井通风系统井下降温”制冷工艺,矿井投产后采取在井底车场设置制冷硐室进行井下集中制冷,均取得良好的降温效果。     

矿井热源分析及降温技术研究和发展

矿井热源分析及降温技术对深井开采有重要意义。从矿井巷道内岩体放热、矿石氧化放热、机电设备放热、井下热水放热及局部热源放热5方面分析煤矿热害来源。将矿井降温技术分为传统降温技术和现代降温技术2大类型,评述各降温技术原理、特点及应用现状。机械制冰降温仍然存在运冰和融冰技术难题。机械制冷水降温技术应用成熟,已经成为现行矿井降温的主要手段;瓦斯发电制冷降温技术有机地结合了煤矿瓦斯排放和治理井下热害问题,实现了能源的合理利用;分离式热管降温技术适应大型化换热设备,冷、热流体完全分隔开,且系统循环不需要外加动力。另外,提出了现行矿井降温技术的一些改进方法及研究趋势。     

一种井下新型空气压缩人工制冷系统

以工程热力学与传热学的理论为基础,结合井下实际情况提出一种新型人工制冷系统。该制冷系统由一套空气压缩制冷装置及换热水袋组成,袋内有蛇形布置的空气管,工质空气在管内流动,并借助其他制冷装置完成工作循环。巷道围岩上覆盖一层保温隔热材料,换热水袋安装在这层保温材料之上。该系统不仅能通过井下风流与换热水袋的对流换热降低风流温度,而且有效阻隔了围岩散热,并将高温围岩与人体间的辐射换热转变成低温的换热水袋与人体间的辐射换热,因此制冷效果更好。制冷工质空气本身廉价且无毒害。     

矿井回风余热回收用可变导热管的换热分析

针对目前矿井回风余热回收用重力热管的换热过程不可控问题,提出了可变导热管的设计应用方案。考虑热管内的不凝性气体,结合热管内部的相变传热过程,通过传热热阻分析,建立了单根可变导热管的一维换热分析模型,并进行了换热分析。结果表明:定贮气室温度的可变导热管换热效果主要由热源温度和管内的工作温度决定,可变导热管对矿井回风的调控温度区间随矿井回风和新风的温差增大而增加,调控阶段的管内工作温度基本不变。