權利要求書： 1.一種礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，包括高溫段冷水機組、余熱水源、低溫段熱泵機組、噴淋換熱器、表冷器、擋液板、風道和引風機，其中：所述噴淋換熱器左側上方開有進風口以供環(huán)境空氣進入，內部上側設有噴淋管和填料區(qū)，下側設有集水槽，右側上部與風道連接，所述水冷機組和余熱水源分別在上端通過送水管與噴淋換熱器內的噴淋管連接，在下端通過回水管與噴淋換熱器下部連接；所述表冷器和擋液板均設置在風道內部且左右緊貼設置，表冷器下部設有凝水盤，凝水盤下側設有排水管，低溫段熱泵機組上、下端分別通過送水管和回水管與表冷器連接；

所述風道自噴淋換熱器向右延伸，緊鄰噴淋換熱器右側的上端開有旁通進風口，風道在旁通進風口右側分為兩條支路，分別為第一支路和第二支路，第一支路與原風道同向延伸，設有旁通除霧器，此條支路在旁通除霧器右側向下彎折與第二支路匯合，第二支路自分叉口向下之后向右延伸，將表冷器、擋液板和凝水盤包含其中，再向右延伸與第一支路匯合，風道匯合后沿第二支路方向向右延伸，并開設排風口，排風口與井筒房直接連接，排風口處設有引風機。

2.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述余熱水源為礦井水、乏風噴淋水、空壓機冷卻水、瓦斯發(fā)電冷卻水或瓦斯抽放冷卻水中的一種或多種。

3.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述高溫段冷水機組和余熱水源與送水管和回水管連接處設有閥門。

4.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述旁通進風口處設有噴淋換熱器旁通風閥，風道在第一支路和第二支路分叉與旁通除霧器之間設有表冷器旁通風閥。

5.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述風道安裝旁通除霧器處設有檢修口。

6.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述噴淋管為金屬管，下側安裝有噴頭，將水灑入填料區(qū)中。

7.如權利要求6所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述噴頭為霧化噴頭。

8.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述集水槽右側設有溢水口。

9.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述高溫段冷水機組和余熱水源的回水管在噴淋換熱器的一端設置在集水槽處。

10.如權利要求1所述的礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，其特征是，所述噴淋換熱器和表冷器對應的回水管分別在中段設有高溫段循環(huán)泵和低溫段循環(huán)泵。

說明書： 礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)技術領域[0001] 本實用新型涉及煤礦井下溫度控制領域，具體涉及一種礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)。背景技術[0002] 對于礦井內溫度控制，目前主要有五種方式，一是冰系統(tǒng)，即通過地面制冰機獲得冰水或流化冰，通過管道送至井下，然后在井下融化成5℃左右的冷水，輸送至工作面降溫，回水一般和礦井水一同排至地面。由于蒸發(fā)溫度較低，所以制冰降溫系統(tǒng)能耗較高；此外冰的流動性差，冰融水不回收，進一步增加了系統(tǒng)能耗及水耗。這種技術因系統(tǒng)復雜、能耗高，逐步被淘汰。二是井下集中制冷冷水系統(tǒng)，即在井下開辟制冷硐室，安置制冷機組，蒸發(fā)器產出的5 10℃的冷水送至工作面降溫，冷凝器產出的熱水通過管道送至地面冷卻塔。由于~冷凝器需要承壓，所以其換熱性能大大削弱，造成制冷能效也比較低；此外由于井下防爆要求較高，工作環(huán)境較差，為了保證系統(tǒng)工作穩(wěn)定性，制冷機組造價成本非常高。三是承壓換熱系統(tǒng)，即在地面獲得-10℃ 0℃的乙二醇溶液，通過管道送至井下承壓換熱器，冷卻從工~

作面返回的冷水，乙二醇溶液溫度升至10 15℃后返回地面，由制冷設備降溫。和制冰系統(tǒng)~

相比，承壓換熱系統(tǒng)可以有效解決冰的流動性問題及冰融水回收問題，但因其蒸發(fā)溫度仍較低，且承壓換熱器存在較大的換熱損失，能耗也比較高。四是壓力交換系統(tǒng)，即在地面獲得4 7℃的冷水，通過管道送至井下的壓力交換系統(tǒng)，通過壓力交換系統(tǒng)，將冷水勢能轉移~

到從工作面返回的冷水回水中，從而減小冷水回水送至地面所消耗的水泵增壓能耗，同時然后減小的冷水在工作面壓力，降低空冷器承壓。針對熱害嚴重的高溫礦井，除工作面需要制冷外，為方便人員、交通設備安全，巷道也需要降溫，這就涉及到第五種井下降溫方式：全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)。這種系統(tǒng)是在地面井筒附近安裝表冷器等降溫設備，采用地面集中熱泵站產出的7 12℃冷水，夏季把環(huán)境高溫空氣降溫至20℃左右，再送入礦井，改~

善巷道工作環(huán)境。冬季，則采用熱泵站產出的40 45℃熱水，把環(huán)境空氣加熱至2℃以上，實~

現井筒保溫。

[0003] 針對全通風條件下礦井溫度控制，已有相關研究成果。例如專利ZL201410798462.2、專利ZL201220652875.6、專利ZL 201520042146.2、專利ZL

201520042739.9和專利ZL201520108515.3等。這些技術仍存在一些不足，例如，采用無動力方式，需要配置非常大的表冷器。由于井筒房進風口是不規(guī)則的，向井架、絞繩、井筒進出口無法全封閉，所以始終有部分環(huán)境空氣未經表冷器直接進入井筒，造成降溫效果下降，甚至產生露滴，影響設備、人員安全。再如冬季井筒保溫，由于井筒保溫僅要求2℃以上，龐大的無動力表冷器換熱量過大，不僅造成能量浪費，還會因進風溫度過高損失天然冷源對井下熱害的緩解，如果控制表冷器熱水流量或溫度實現精準調節(jié)，在低溫天氣又會造成盤管凍結，損壞表冷器。另外，采用表冷器對全通風進行降溫或井筒保溫，夏季降溫時需要7℃以下的冷水，熱泵（或制冷機）能耗仍較高；冬季保溫時，像礦井常見的乏風噴淋換熱水（10 20~

℃）、礦井水（20 30℃），不能直接用于表冷器熱源，必須通過熱泵提取升溫。

~

[0004] 如何解決這些在當前全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)存在的問題，未見相關研究。實用新型內容

[0005] 本實用新型的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，可進行主動送風無需封閉井筒房便能防止環(huán)境空氣直接進入井筒，較現有溫度控制系統(tǒng)降溫和保溫所需能耗均明顯降低，同時可保證不因溫度控制系統(tǒng)給礦井造成新的安全隱患。[0006] 為實現上述目的，本實用新型采用下述技術方案：[0007] 一種礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，包括高溫段冷水機組、余熱水源、低溫段熱泵機組、噴淋換熱器、表冷器、擋液板、風道和引風機，其中：[0008] 所述噴淋換熱器左側上方開有進風口以供環(huán)境空氣進入，內部上側設有噴淋管和填料區(qū)，下側設有集水槽，右側上部與風道連接，所述水冷機組和余熱水源分別在上端通過送水管與噴淋換熱器內的噴淋管連接，在下端通過回水管與噴淋換熱器下部連接；所述表冷器和擋液板均設置在風道內部且左右緊貼設置，表冷器下部設有凝水盤，凝水盤下側設有排水管，低溫段熱泵機組上、下端分別通過送水管和回水管與表冷器連接；[0009] 所述風道自噴淋換熱器向右延伸，緊鄰噴淋換熱器右側的上端開有旁通進風口，風道在旁通進風口右側分為兩條支路，分別為第一支路和第二支路，第一支路與原風道同向延伸，設有旁通除霧器，此條支路在旁通除霧器右側向下彎折與第二支路匯合，第二支路自分叉口向下之后向右延伸，將表冷器、擋液板和凝水盤包含其中，再向右延伸與第一支路匯合，風道匯合后沿第二支路方向向右延伸，并開設排風口，排風口與井筒房直接連接，排風口處設有引風機。[0010] 所述余熱水源為礦井水、乏風噴淋水、空壓機冷卻水、瓦斯發(fā)電冷卻水或瓦斯抽放冷卻水中的一種或多種。[0011] 所述高溫段冷水機組和余熱水源與送水管和回水管連接處設有閥門，對接入噴淋換熱器的水路進行控制。[0012] 所述旁通進風口處設有噴淋換熱器旁通風閥，風道在第一支路和第二支路分叉與旁通除霧器之間設有表冷器旁通風閥。[0013] 所述風道安裝旁通除霧器處設有檢修口，方便操作人員安裝拆卸旁通除霧器進行定期更換，保證除霧效果。[0014] 所述噴淋管為金屬管，下側安裝有噴頭，將水灑入填料區(qū)中。[0015] 所述噴頭為霧化噴頭，保證灑入填料區(qū)中的水霧均勻。[0016] 所述集水槽右側設有溢水口，將空氣冷凝形成的水引流出噴淋換熱器。[0017] 所述高溫段冷水機組和余熱水源的回水管在噴淋換熱器的一端設置在集水槽處。[0018] 所述噴淋換熱器和表冷器對應的回水管分別在中段設有高溫段循環(huán)泵和低溫段循環(huán)泵。[0019] 本實用新型所使用的高溫段冷水機組、低溫段熱泵機組、表冷器、擋液板、旁通除霧器等設備均為業(yè)內常用的現有設備，在此不再贅述。[0020] 本實用新型的有益效果是：[0021] 1、增加引風機，實現主動送風，所以無需封閉井筒房便能防止環(huán)境空氣直接進入井筒；[0022] 2、夏季全通風降溫工況，通過噴淋換熱器，可以利用18 26℃的高溫冷水，把環(huán)境~空氣冷卻至22℃左右，承擔絕大部分空氣凝結減濕、降溫負荷，減少表冷器7 12℃的低溫冷~

水冷量消耗，由于高溫高溫段冷水機組制取18 26℃的冷水能耗小于低溫低溫段熱泵機組~

制取7 12℃的冷水能耗，所以整個通風降溫制冷能耗大幅降低；

~

[0023] 3、冬季井筒保溫工況，通過噴淋換熱器，可以利用5 25℃的低溫余熱水（如礦井~水，乏風噴淋水等），可以把環(huán)境空氣加熱至2℃以上，承擔絕大部分空氣加熱負荷，減少表冷器35 50℃的熱泵熱水消耗，由于5 25℃低溫余熱水能耗遠小于低溫低溫段熱泵機組制~ ~

取35 50℃的熱水能耗，所以整個井筒保溫能耗大幅降低；同時通過余熱水加熱空氣，可使~

表冷器避免低溫凍結，增強井筒保溫系統(tǒng)安全及煤礦生產安全。

附圖說明[0024] 圖1是本實用新型的結構示意圖；[0025] 圖2是本實用新型夏季全通風降溫工況噴淋換熱器、表冷器都工作時流程示意圖；[0026] 圖3是本實用新型冬季井筒保溫工況噴淋換熱器、表冷器都工作時流程示意圖；[0027] 圖4是本實用新型夏季全通風降溫工況噴淋換熱器工作、表冷器不工作時流程示意圖；[0028] 圖5是本實用新型冬季井筒保溫工況噴淋換熱器不工作、表冷器工作時流程示意圖；[0029] 其中，1、低溫段熱泵機組；2、高溫段冷水機組；3、余熱水源；4、進風口；5、噴淋換熱器；6、噴淋管；7、填料區(qū)；8、旁通進風口；9、噴淋換熱器旁通風閥；10、表冷器旁通風閥；11、表冷器；12、擋液板；13、旁通除霧器；14、引風機；15、高溫段循環(huán)泵；16、低溫段循環(huán)泵；17、集水槽；18、溢水口；19、凝水盤；20、排水管；21、排風口；22、送水管；23、回水管；24、風道。具體實施方式[0030] 下面結合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。[0031] 本說明書所附圖式所繪示的結構、比例、大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內容，以供熟悉此技術的人士了解與閱讀，并非用以限定本實用新型可實施的限定條件，故不具技術上的實質意義，任何結構的修飾、比例關系的改變或大小的調整，在不影響本實用新型所能產生的功效及所能達成的目的下，均應仍落在本實用新型所揭示的技術內容得能涵蓋的范圍內。同時，本說明書中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中間”及“一”等的用語，亦僅為便于敘述的明了，而非用以限定本實用新型可實施的范圍，其相對關系的改變或調整，在無實質變更技術內容下，當亦視為本實用新型可實施的范疇。[0032] 如圖1所示，礦井全通風井下降溫及井筒保溫系統(tǒng)，包括高溫段冷水機組2、余熱水源3、低溫段熱泵機組1、噴淋換熱器5、表冷器11、擋液板12、風道24和引風機14，其中：[0033] 所述噴熱換熱器5左側上方開有進風口4以供環(huán)境空氣進入，內部上側設有噴淋管6和填料區(qū)7，填料區(qū)7中有空氣經過時將空氣進行降溫或升溫，底部設有集水槽17，右側上部與風道24連接，所述高溫段水冷機組2和余熱水源3分別在上端通過送水管22與噴淋換熱器5內的噴淋管6連接，在下端通過回水管23與集水槽17連接，所述送水管22和回水管23連接高溫段冷水機組2和余熱水源3處設有閥門；所述表冷器11和擋液板12均設置在風道24內部，表冷器11下方設有凝水盤19，凝水盤19下側設有排水管20，低溫段熱泵機組1上、下端分別通過送水管22和回水管23與表冷器11連接；

[0034] 所述風道24自噴淋換熱器5向右延伸，緊鄰噴淋換熱器5右側的上端開有旁通進風口8，旁通進風口8內設置噴淋換熱器旁通風閥9，風道24在旁通進風口8右側分為兩條支路，分別為第一支路和第二支路，第一支路與原風道24同向延伸，并設有表冷器旁通風閥10，表冷器旁通風閥10右側設有旁通除霧器13，第一支路在旁通除霧器13右側向下彎折與第二支路匯合，第二支路自分叉口向下之后向右延伸，將表冷器11、擋液板12和凝水盤19包含其中，再向右延伸與第一支路匯合，風道24匯合后沿第二支路方向向右延伸，并開設排風口21，排風口21與井筒房直接連接，排風口21處設有引風機14，實現主動送風，無需封閉井筒房便能防止環(huán)境空氣進入井筒內部。

[0035] 所述余熱水源3為礦井水、乏風噴淋水、空壓機冷卻水、瓦斯發(fā)電冷卻水或瓦斯抽放冷卻水中的一種或多種，有利于實現廢物利用，達到節(jié)能環(huán)保的目的；所述噴淋換熱器旁通風閥9、表冷器旁通風閥10通過人工控制開關，控制環(huán)境空氣的進入通路，實現降溫和保溫效果；所述風道24安裝旁通除霧器13處設有檢修口，方便操作人員對旁通除霧器13的定期更換以保證除霧效果；所述噴淋管6為金屬管，下側安裝有噴頭，將水灑入填料區(qū)7中，所述噴頭為霧化噴頭；所述集水槽17右側設有溢水口18，將空氣冷凝形成的水引流出噴淋換熱器5；所述高溫段水冷機組2和余熱水源3的回水管23在噴淋換熱器5的一端設置在集水槽17處；所述噴淋換熱器5和表冷器11對應的回水管23分別在中段設有高溫段循環(huán)泵15和低溫段循環(huán)泵16。

[0036] 如圖2所示，夏季全通風降溫工況，噴淋換熱器旁通風閥9和表冷器旁通風閥10均處于關閉狀態(tài)，高溫段冷水機組2出口冷水經送水管22進入噴淋管6，經噴頭噴灑入填料區(qū)7和經進風口4進入的空氣進行換熱，在填料區(qū)7內部，空氣溫度降低、水溫度升高，升溫后的水受重力作用向下流入集水槽17，經高溫段回水管23由高溫段循環(huán)泵15輸送回高溫段冷水機組2內部，空氣溫度降低時形成大量凝結水，通過溢水口18排出；低溫段熱泵機組1出口冷水，通過送水管22進入表冷器11，此時空氣經風道24的第二支路進入表冷器11與冷水進行溫度交換，此時空氣溫度降低形成的凝結水進入凝水盤19，由排水管20排出，表冷器11中溫度升高的水經低溫段回水管23由低溫段循環(huán)泵16輸送回低溫段熱泵機組1內部，冷卻下來的空氣受引風機14產生的壓力通過排風口21進入井筒房，實現對礦井的降溫作業(yè)。[0037] 如圖3所示，冬季井筒保溫工況，噴淋換熱器旁通風閥9和表冷器旁通風閥10均處于關閉狀態(tài)，余熱水源3的低溫余熱水經送水管22進入噴淋管6，通過噴頭噴灑入填料區(qū)7，與經進風口4進入的空氣進行換熱，在填料區(qū)7內部，空氣溫度升高、水溫降低，降溫后的水流入集水槽17，經高溫段回水管23由高溫段循環(huán)泵15輸送回余熱水源3內部；低溫段熱泵機組1出口熱水，通過送水管22進入表冷器11，此時空氣經過風道24的第二支路進入表冷器11與熱水進行溫度交換，表冷器11中溫度降低的水經低溫段回水管23由低溫段循環(huán)泵16輸送回低溫段熱泵機組1內部，升溫的空氣受引風機14產生的壓力通過排風口21進入井筒房，實現對礦井的保溫作業(yè)。[0038] 如圖4所示，當噴淋換熱器5工作、表冷器11不工作時，噴淋換熱器旁通風閥9關閉、表冷器旁通風閥10打開，環(huán)境空氣從進風口4進入，在噴淋換熱器5內部經過填料區(qū)7、噴淋管6，離開噴淋換熱器5后進入風道24，進入第一支路，經旁通除霧器13進入引風機14，然后送至排風口21進入井筒房。[0039] 如圖5所示，當噴淋換熱器5不工作、表冷器11工作時，噴淋換熱器旁通風閥9打開，表冷器旁通風閥19關閉，環(huán)境空氣從旁通進風口8進入風道24，進入第二支路，流經表冷器11和擋液板12，隨后進入引風機14，送至排風口21進入井筒房。

[0040] 上述雖然結合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領域技術人員應該明白，在本實用新型的技術方案的基礎上，本領域技術人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內。