專利名稱：深層井下采礦作業(yè)點集中供冷的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及深層井下采礦作業(yè)點集中供冷的方法，該方法具有地面上裝設(shè)的冷卻設(shè)備以提供冷卻用水，并具有至少一臺串聯(lián)的帶冷凝器部分及蒸發(fā)器部分的制冷機以保證能在作業(yè)點供應(yīng)冷水。
這種方法在許多礦區(qū)已在使用，特別在深層地下采煤的礦區(qū)已比較熟知，一般情況下作業(yè)點冷水的保證供應(yīng)是通過將冷卻水經(jīng)過在地下裝設(shè)的制冷機的冷凝器部分在冷卻環(huán)路中反回豎井輸送管線，并再回流到地面的冷卻裝置，而供應(yīng)作業(yè)點的冷水則經(jīng)過與冷卻水環(huán)路分開的冷水環(huán)路通過制冷機的蒸發(fā)器部分。也就是說冷卻水環(huán)路與冷水環(huán)路各以獨立的環(huán)路運行，在制冷機的蒸發(fā)器部分中從冷水吸取的熱量然后在冷凝器部分傳給冷卻水。冷卻水返回地面后在地面裝設(shè)的冷卻裝置中重新被冷卻，冷卻裝置可以是冷卻塔或其他適當?shù)脑倮鋮s器。
上述方法具有的缺點為，冷卻裝置以及在地下裝設(shè)的制冷機必須按夏天的操作條件，也就是針對較高的供冷卻水重新冷卻時所用的空氣溫度進行設(shè)計，以滿足所要求的重新冷卻效果。當環(huán)境溫度降低時，為了將冷卻水的溫度相應(yīng)地調(diào)低，通常是降低冷凝器的冷凝溫度，也就是降低冷凝器的壓力，因而對所需的機組運行能量的節(jié)省是在一定的范圍內(nèi)。在冬季運行時，環(huán)境的溫度降低很大，結(jié)果冷卻水的溫度也會明顯降低，采取的措施或者是將冷卻塔內(nèi)或重新冷卻器內(nèi)裝備的風機的轉(zhuǎn)速調(diào)低，或者是將冷卻水泵的流量調(diào)低，也就是減小進行地下制冷機的冷凝器的進水量，來保證制冷機的無故障運行?？傊敪h(huán)境溫度發(fā)生變化時，用現(xiàn)行的各機組的調(diào)節(jié)方法來達到所預(yù)計的能量節(jié)約是比較小的。
因此本發(fā)明的任務(wù)是提供一種為深層井下采礦作業(yè)點供冷方法，使在氣溫下降的條件中能充分利用供冷節(jié)能的可能性。
任務(wù)可依說明書后面的權(quán)利要求部分來解決，其著眼點在于除一般的操作狀態(tài)，即將冷卻水經(jīng)過制冷機的冷凝器部分在冷卻回路中返回到冷卻裝置，并且欲送往作業(yè)點的冷水在冷水環(huán)流中經(jīng)過制冷機的蒸發(fā)器部分之外，還考慮根據(jù)當時的外部溫度來安排冷卻水和/或冷水導(dǎo)向的兩種操作狀態(tài)。對所謂的空氣溫度低的冬季操作安排的第一種方案，其特征為從地面冷卻裝置引來的冷卻水不經(jīng)過制冷機從一條連接冷卻水回路和冷水回路的支路直接送到作業(yè)點，再從作業(yè)點回流到冷卻水回路中。第二種變化是為了適應(yīng)所謂過渡季節(jié)的操作狀態(tài)，這時的環(huán)境氣溫稍高一些，從制冷裝置引來的冷卻水經(jīng)過制冷機的蒸發(fā)器部分后作為冷水送到作業(yè)點，從這里再經(jīng)過制冷機的冷凝器部分作為冷卻水送回地面裝設(shè)的冷卻裝置。
本發(fā)明的優(yōu)點是在操作進行時無論是冷卻水和/或冷水都可按操作狀態(tài)的變化分別進行調(diào)節(jié)以達到最佳的能量節(jié)約效果。因為按照冬季操作狀態(tài)外部氣溫很低，冷卻水的溫度已適應(yīng)作為冷水直接送到作業(yè)點，由于將冷卻水直接送到作業(yè)點就可以關(guān)掉制冷機以及有關(guān)的輸水泵，這樣能量的節(jié)約是十分可觀的，同時對集中供冷的企業(yè)所需的全部機器設(shè)備的負荷也明顯減輕。在季節(jié)性過渡時期雖然環(huán)境氣溫比較高些，重新冷卻后的冷卻水溫度仍然低于從作業(yè)點回流到制冷機的冷水溫度，這樣就可以讓冷卻水回路與冷水回路這樣連接，也就是使重新冷卻后的冷卻水流經(jīng)制冷機的蒸發(fā)器部分后作為冷水送到作業(yè)點。結(jié)果明顯降低了對制冷機的制冷效率的要求，也就相應(yīng)地達到能量節(jié)約。從作業(yè)點排出的被加熱的冷水經(jīng)過制冷機的冷凝器部分后作為冷卻水送到地面裝設(shè)的冷卻裝置。
上述操作方法的應(yīng)用中也可將冷卻裝置后面的制冷機安裝在地面上，這樣由制冷機提供的冷水可經(jīng)過豎井和安裝在豎井底的三室管式送料器導(dǎo)入作業(yè)點，由作業(yè)點排出的被加熱過的水回經(jīng)三室管式分配器再送回地面上安裝的制冷機中。三室管式分配器不僅提供流過豎井的高壓冷水的減壓，還避免了冷水在減壓時通常相關(guān)的熱吸收。
在另一種操作方法的實施中，將制冷機安裝在地下，這樣來自地面上的冷卻裝置的冷卻水可經(jīng)過豎井及作為減壓場所的三室管式分配器引至制冷機，由此再經(jīng)三室管式分配器送回到冷卻裝置。
按照本發(fā)明，還可在一種所謂組合操作中使用這種方法。在這里除了在地下安裝的為作業(yè)點提供冷水的制冷機以外，還可在地面上的冷卻水回路上安裝另一臺制冷機，使可能進一步冷卻由冷卻裝置重新冷卻過的冷卻水。在這種裝設(shè)一臺地下制冷機和一臺地下制冷機的組合操作中，還可以設(shè)計成從第一臺地面制冷機提供的冷水中分出一部分，并按向地下導(dǎo)入冷水流的方式直接導(dǎo)入作業(yè)點的冷水回路中；為了均衡管線內(nèi)的流量，可將從作業(yè)點排出的加熱過的水流中分出相應(yīng)的一部分引到冷卻水的回路中。因此這種相應(yīng)設(shè)計的裝置流呈分流操作。
附圖
示出適于調(diào)節(jié)本發(fā)明操作狀態(tài)以對地下作業(yè)點供冷的實施例子的機器及管路圖，它采用地下設(shè)置制冷機的方案。
從在地面裝設(shè)的冷卻設(shè)備10流出的已冷卻到適當溫度的冷卻水經(jīng)過導(dǎo)管11及泵組12從豎井導(dǎo)管13進入地下到一個三室管式分配器4中，它是作為分配冷卻水流的適當?shù)姆峙溟y門組件裝設(shè)的。出口管15從三室管式分配器14經(jīng)過開/關(guān)閥16到達冷卻水泵17。從這經(jīng)導(dǎo)管18到所描述的本發(fā)明的實施例中所設(shè)置的三個制冷機的冷凝器部分19。從這些冷凝器部分19經(jīng)回流管路20回到三室管式分配器14。已被加熱的冷卻水經(jīng)過豎井的送水管21及導(dǎo)水管22到達地面的冷卻裝置10。到這里已將冷卻水回路的管路11、13、15、18、20及22加以介紹。
供應(yīng)沒有畫出的作業(yè)點的冷水則從所設(shè)置的三個制冷機的蒸發(fā)器部分23流出，進入供應(yīng)冷水的管道24到達作業(yè)點。從作業(yè)點排出的使用過的冷水經(jīng)過帶泵組26的管線25回流并經(jīng)導(dǎo)管27被送回到制冷機的蒸發(fā)器部分23，所描述的是由管線24、25、27構(gòu)成的冷水回路。
如在高的外部溫度并以上述的冷卻水和冷水回路運行對操作點供冷時，冷卻水回路及冷水回路是互相分開的，并在制冷機的蒸發(fā)器部分23以及冷凝器部分19中進行熱交換。這樣可以將被加熱到約40℃的經(jīng)冷卻裝置10的管道22送來的冷卻水在冷卻裝置10中在18℃的潮濕環(huán)溫度下冷卻到約24.7℃。這樣就使冷卻水以約25℃進入制冷機的冷凝器部分19，并通過吸收相應(yīng)的熱量加熱到所述的40℃。溫度由于這種吸熱效應(yīng)就可在制冷機中提供所需溫度為2.5℃的冷水。
現(xiàn)在考試所謂冬季操作，這時外部溫度很低，可使冷卻裝置10內(nèi)的冷卻水溫度達到例如4℃以下，在這種條件下就有可能通過旁路管線30將冷卻水回路與冷水回路連通，旁路管線的一端連在冷卻水回路的出口管線15上，另一端連在冷水回路的冷水供入管線24上。旁路管線30中裝有開/關(guān)閥31和冷水管路中裝有開/關(guān)閥32進行相應(yīng)的調(diào)節(jié)。通過相應(yīng)的閥口16、31、32可將冷卻水轉(zhuǎn)送到冷水環(huán)回路內(nèi)。
用相同的方式可從冷水泵組26出口使冷水回路與冷卻水回路通過導(dǎo)管34連接，管線34上設(shè)置開/關(guān)閥35。為了使從作業(yè)點送回的已被加熱過的冷水導(dǎo)入冷卻水回路，在通向制冷機的蒸發(fā)器部分23的導(dǎo)管27的管線上裝設(shè)開/關(guān)閥門33。關(guān)閉閥門33及打開閥門35可將被加熱過的冷水直接進入通往三室管式分配器14的冷卻水回路的返回管線20中。
圖中描述的裝置是基于第三種操作狀態(tài)的選擇調(diào)節(jié)設(shè)計的，即在所謂過渡性季節(jié)條件下操作，這時外部溫度稍高，從冷卻裝置10來的冷卻水溫為例如約14℃。在冷卻水泵組17后面設(shè)置連接管線40，使冷卻水泵17與地下制冷機的蒸發(fā)器部分23的入口相連。以將比從作業(yè)點回來的水要稍冷些的比較“冷的”冷卻水在制冷機的蒸發(fā)器部分23中降低到所需的程序即約2.5℃。為了調(diào)節(jié)這種操作狀態(tài)，在連接管路40中安設(shè)開/關(guān)閥門41以及在冷卻水回路的冷卻水泵組17的排水管道18上安設(shè)開/關(guān)閥門42。
在上述的操作狀態(tài)下，從作業(yè)點回流的溫度約為18℃的被加熱的冷水可經(jīng)過管道43與冷卻水回路的進入冷凝器部分19的管線18相通，這樣就將被加熱過的冷水作為冷卻水用來吸收蒸發(fā)器部分23放出的熱量，這樣起冷卻水作用的回流冷水離開冷凝器部分19后進入冷卻水的回流管線20中。這一操作實例也說明連接冷水回路及冷水回路的一種方式，詳細的是通過調(diào)節(jié)開/關(guān)閥門41、42、33及44來實現(xiàn)的。
在前面的說明、權(quán)利要求、摘要以及附圖中所闡明的本發(fā)明內(nèi)容的特征，可以單一的也可以通過各種方式組合，它是在不同的實施方案中實現(xiàn)本發(fā)明的關(guān)鍵所在。
權(quán)利要求
1.一種用于向深層井下采礦作業(yè)點集中供冷的方法，它具有地面設(shè)置的冷卻裝置(10)以供應(yīng)冷卻水和至少一臺串聯(lián)的具有冷凝器部分(19)及蒸發(fā)器部分(23)的制冷機以制備引向作業(yè)點的冷水，其中在第一種操作狀態(tài)下，冷卻水在冷卻水回路中經(jīng)過制冷機的冷凝器部分(19)后返回冷卻裝置(10)，而引向作業(yè)點的冷水則在冷水回路中經(jīng)過制冷機的蒸發(fā)器部分(23)被導(dǎo)入，在另一種操作狀態(tài)下從冷卻裝置(10)來的冷卻水在關(guān)閉制冷機的情況下經(jīng)將冷卻水回路與冷水回路相連的旁路管線(30)直接導(dǎo)向作業(yè)點，再從作業(yè)點返回冷卻水回路中，在又一種操作狀態(tài)下，由冷卻裝置(10)來的冷卻水流經(jīng)制冷機的蒸發(fā)器部分(23)進入冷水回路中，并作為冷水引向作業(yè)點，再從作業(yè)點流經(jīng)制冷機的冷凝器部分(19)作為冷卻水導(dǎo)向冷卻裝置(10)。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于由地面上裝設(shè)的制冷機提供的冷水經(jīng)過豎井管道(13)及在豎井底設(shè)置的三室管式分配器(14)引向作業(yè)點，從作業(yè)點返回的加熱過的水再經(jīng)過三室管式分配器(14)回到地面上的冷卻裝置(10)。
3.權(quán)利要求1的方法，其特征在于從冷卻裝置(10)提供的冷卻水經(jīng)過豎井管路(13)和在豎井底連接的三室管式分配器(14)引向在地下裝設(shè)的制冷機，從這里再經(jīng)過三室管式分配器(14)及豎井管路(13)回到冷卻裝置(10)。
4.權(quán)利要求3的方法，其特征在于冷卻裝置(10)還串接有地面設(shè)置的輔助的制冷機，以對向地下裝設(shè)的制備冷水的制冷機提供的冷卻水作補充冷卻。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于從地面上裝設(shè)的制冷機分出部分冷水并引入地下送入冷水回路中，這部分送入到冷水回路的水量要由從作業(yè)點返回的加熱過的水中分出的相同的水量注入到冷卻水回路中以補充。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向井下采礦作業(yè)點集中供冷的方法,它具有地面設(shè)置的冷卻裝置以制備冷卻水和至少一臺與它串聯(lián)的帶冷凝器部分和蒸發(fā)器部分的制冷機用來制備供應(yīng)作業(yè)點的冷水,使在氣溫下降的條件下通過不同操作狀態(tài)的冷卻水回路與冷水回路的互相組合,以充分利用節(jié)能的可能性。
文檔編號F25B7/00GK1295177SQ9912351
公開日2001年5月16日 申請日期1999年11月5日 優(yōu)先權(quán)日1999年11月5日
發(fā)明者H·費希納, H·D·奧珀, F·勒夫勒, O·克里斯蒂安 申請人:斯瑪特蘭斯普蘭有限公司