[发明专利]矿山深井开采中利用地热发电降温系统

说明书

本发明公开了一种矿山深井开采中利用地热发电降温系统。矿山深井开采中利用地热发电降温系统，包括蛇形管、热泵、热水箱、冷水箱、温差发电器、并网逆变器、制冷装置；所述蛇形管布置在主井、通风井及工作巷道中进行热量收集，其一端与制冷装置连接，一端与热泵连接；从制冷装置或其冷水注水口进入的冷水通过蛇形管收集矿山深井的热量，然后进入热泵；所述热泵将温水制成温差水，分别通往热水箱和冷水箱；所述热水箱和冷水箱连接有温差发电器进行发电，产生的直流电通过并网逆变器转化为交流电并接入电网；温差发电器收集能量后将热水箱和冷水箱中的水通入所述制冷装置；通过制冷装置得到的冷水再进入蛇形管收集热量，循环流动。

技术领域

本发明属于采矿技术领域，具体涉及矿山深井开采中利用地热发电降温系统。

背景技术

随着科技的发展和采矿技术的进步，矿山的开采也越来越向深部发展。开采深度不仅取决于采矿技术，还取决于矿山深部巷道的工作环境。因为凡需通过矿井开采的矿产资源，包括煤炭、金属和非金属矿等，当达到一定开采深度时都会遇到矿井温度偏高的热害。当矿井内环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度时，会导致工人劳动效率降低，事故频率增加，健康受损，甚至中暑休克等，过高的温度也会设备无法正常工作。因此在深部矿井开采时必须进行地热危害的防治。

目前矿山热害的治理措施通常有：利用改善矿井通风、喷淋技术降低空气温度以及个人冷却工作服等，也有部分矿山将低温气或低温水通入井下以降低矿山整体温度。改善矿井通风的缺点是需要消耗大量电能；喷淋技术的缺点是在布置场地上存在较大的局限性；冷却服的缺点在于不能提供全方位降温，同时限制井下人员的行动，影响工作效率；通入低温气和低温水的缺点是在浅井区效果较好，在深井去降温效果不明显。所以目前对于深井热害的防止并没有一个十分理想的方法。

发明内容

本发明目的在于解决深井开采的地热灾害问题，提出了一种利用深井地热进行温差发电并降温的自循环系统，能在有效缓解地热灾害的同时，利用地热发电供矿山的电器使用，改善井下工作环境。

为达到上述目的，采用技术方案如下：

矿山深井开采中利用地热发电降温系统，包括蛇形管、热泵、热水箱、冷水箱、温差发电器、并网逆变器、制冷装置；

所述蛇形管布置在主井、通风井及工作巷道中进行热量收集，其一端与制冷装置连接，一端与热泵连接；从制冷装置或其冷水注水口进入的冷水通过蛇形管收集矿山深井的热量，然后进入热泵；

所述热泵将从蛇形管收集热量后流出的温水制成温差水，分别通往热水箱和冷水箱；

所述热水箱和冷水箱连接有温差发电器进行发电，产生的直流电通过并网逆变器转化为交流电并接入电网；

温差发电器收集能量后将热水箱和冷水箱中的水通入所述制冷装置；通过制冷装置得到的冷水再进入蛇形管收集热量，循环流动。

按上述方案，温差发电器产生的电流用以支持制冷装置和热泵的工作。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1)能有效缓解深井下的地热灾害，为井下人员与机械提供一个较为舒适的工作环境，提高了生产效率；

2)系统在进入工作状态后完全由地热驱动，减少了矿山用电量，节约能源与成本，符合绿色矿山主题；

3)系统的集热装置铺设在巷道与井壁，不会影响矿山生产，不会产生有害物质，也无需占用太大空间。

附图说明

图1：本发明利用地热发电降温系统工作示意图；

图2：本发明蛇形管的3D模拟图；

图3：本发明蛇形管的截面图；

图4：本发明所述热泵工作原理图；