[发明专利]浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统

说明书

本发明实施例提供了一种浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统，所述系统包括自上而下分布且能够连通的地上单元、浅层换能单元和井下单元，其中，所述地上单元包括热泵机组，所述热泵机组的蒸发侧的进水口和出水口分别配置有第一阀门和第二阀门，以便通过切换所述第一阀门和所述第二阀门的启/闭状态来调整用于进行热质交换的循环水是否流经所述热泵机组；其中，所述浅层换能单元包括换能器，所述换能器埋设于地下的土壤层，且所述换能器配置有阀门组，所述阀门组包括多个阀门且所述阀门组设置成能够通过切换各个阀门的启/闭状态来调整用于进行热质交换的循环水的流动路径。本发明在保证井下单元的降温除湿效果的前提下大幅度地降低了系统的整体能耗。

技术领域

本发明涉及高温矿井降温除湿技术领域，尤其涉及一种浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统。

背景技术

随着矿井开采深度的不断增加，矿井岩层的温度不断升高，因此井下热害愈发严重。特别是在高温高湿开采层，持续的高温高湿作业环境对作业人员及相关设备产生较大影响，不仅影响工作效率，而且会使井下事故率升高。

为了改善井下的作业环境，目前通常借助采用井上集中制冷的方式对井下作业环境进行降温除湿作业，不过目前的方式存在这样的问题：一方面，井上集中制冷是通过制冰降温系统采用直接的能耗产生冷量因此能耗较高，并且冷量的载体(如冷冻水、冰块/浆等)从井上到井下的输送距离长，因此存在较大冷量损失。另一方面，由于作业环境位于井下因此对其进行局部制冷产生的冷凝热排放困难，容易导致二次热害。

相应地，本领域需要一种新的技术方案来解决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统高温高湿矿井的井下掘进巷道降温除湿系统，所述系统包括自上而下分布且能够连通的地上单元、浅层换能单元和井下单元，其中，所述地上单元包括热泵机组，所述热泵机组的蒸发侧的进水口和出水口分别配置有第一阀门和第二阀门，以便通过切换所述第一阀门和所述第二阀门的启/闭状态来调整用于进行热质交换的循环水是否流经所述热泵机组；其中，所述浅层换能单元包括换能器，所述换能器埋设于地下的土壤层，且所述换能器配置有阀门组，所述阀门组包括多个阀门且所述阀门组设置成能够通过切换各个阀门的启/闭状态来调整用于进行热质交换的循环水的流动路径。

对于上述浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统，在一种可能的实施方式中，所述浅层换能单元包括第二循环泵，所述阀门组包括第三阀门、第四阀门、第五阀门、第六阀门、第七阀门，所述换能器和第二循环泵通过管道连接形成闭环，其中，所述第二循环泵的进水口与所述井下单元连接且所述第六阀门设置于二者之间，所述第二循环泵的出水口与所述第一阀门连接，所述第四阀门和所述第七阀门依次串联并设置于所述第二阀门和所述井下单元之间，所述第五阀门设置于所述换能器的出水口和所述第二循环泵的进水口之间，所述第三阀门设置于所述第二循环泵的出水口与所述换能器的进水口之间。

对于上述浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统，在一种可能的实施方式中，所述井下单元包括制冷机组、降温除湿室和增压泵，所述降温除湿室与井下开采作业过程中形成的作业巷道连通，所述制冷机组的冷凝侧的进水口与所述第七阀门连接，所述制冷机组的冷凝侧的出水口与所述第六阀门连接，所述制冷机组的蒸发侧的出液口与所述降温除湿室连接，所述降温除湿室与所述制冷机组的蒸发侧的进液口连接且所述增压泵设置于二者之间；其中，所述作业巷道通过回风巷与外部连通，以保证作业巷道内的气体流通。

对于上述浅层冷能循环矿井降温除湿及废热利用系统，在一种可能的实施方式中，所述井下单元包括风机、第一风筒和第二风筒，其中，与外部连通的新风巷道通过所述第一风筒与所述降温除湿室的进风口连接，以便将所述新风巷道中从地上引入地下的高温高湿的新风送入降温除湿室；其中，所述降温除湿室的出风口通过所述第二风筒与所述作业巷道连接，以便将降温除湿后的空气送入所述作业巷道。