[发明专利]一种小型防爆压缩空气驱动的煤矿井下空调及制冷方法

说明书

本发明公开了一种小型防爆压缩空气驱动的煤矿井下空调及制冷方法，包括入口处压缩空气处理模块、涡流管制冷模块和出口排气处理模块；入口处压缩空气处理模块包含过滤器和减压阀；涡流管制冷模块包括涡流室，涡流室内的涡流管一端连接冷端管，另一端连接热端管，热端管的出口管道上安装温度控制阀和消音器；冷端管的另一端与空调房内冷气管连接；出口排气处理模块包括气水分离装置、气体收集装置、回收利用装置和排空装置。本发明采用压缩空气驱动的涡流管制冷可克服传统制冷方式的缺点，具有制冷系统简单，应用灵活，输冷管道少，承压小，对管道材质要求低，降温效果好，对井下环境没有污染等优点。

技术领域

本发明涉及矿井制冷技术领域，具体为一种小型防爆压缩空气驱动的煤矿井下空调及制冷方法。

背景技术

我国煤矿开采深度正以每年8-12m的速度增加，中东部矿区以每年10-25m的速度进入深部开采，随着开采深度的增加，地温不断上升，导致井下采掘工作面气温上升。有些千米矿井的岩石温度已超过40℃，甚至达到50℃，地温高并伴有热水涌出，采掘工作面气温均超过30℃，部分采掘工作面气温达35℃以上，空气质量较差。此外矿井下的特殊环境条件，使供电线路和电气设备易受损坏，可能造成人身触电和电火花引起的火灾、爆炸等严重事故。因此矿井中的作业环境恶劣，为了缓解高温作业人员的热伤害，保护矿井工作人员的身体健康和劳动安全，有必要采取切实可行的技术措施加以防治。

目前，矿井制冷技术包括以下几种：地面集中式、井下集中式、井上井下联合式、井下局部分散式、人工制冰降温等。但都存在缺点，地面集中式需要采用高低压转换装置处理高压水，设备耗能高；井下集中式要求必须在井下开凿大断面机电硐室并且安全性能差；井上井下联合式系统复杂，不利于调节；井下局部分散式制冷设备分散，不易于管理，安全性能差；人工制冰降温的方式输冰和融冰比较困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种小型防爆压缩空气驱动的煤矿井下空调及制冷方法，采用压缩空气驱动的涡流管制冷可克服上述制冷方式的缺点，具有制冷系统简单，应用灵活，输冷管道少，承压小，对管道材质要求低，降温效果好；制冷无需电力驱动，解决了煤矿井下设备的防爆问题；空气既是制冷剂又是载冷剂，对井下环境没有污染，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种小型防爆压缩空气驱动的煤矿井下空调，包括入口处压缩空气处理模块、涡流管制冷模块和出口排气处理模块；

其中，入口处压缩空气处理模块包含过滤器和减压阀，减压阀安装在过滤器的出口管道上；

涡流管制冷模块包括涡流室，涡流室的入口端与减压阀的出口管道连通，在涡流室内的涡流管一端连接冷端管，另一端连接热端管，热端管的出口管道上安装温度控制阀和消音器；所述冷端管的另一端与空调房内冷气管连接，冷端气流通过冷气管喷洒进入空调房内并进行热量交换；

出口排气处理模块包括气水分离装置、气体收集装置、回收利用装置和排空装置，气水分离装置的入口端分别通过管道与空调房的气相出口、液相出口连接，气水分离装置的出口端与热端管连接，在热端管的出口端还连通气体收集装置，气体收集装置的出口端分别与排空装置、回收利用装置连接，回收利用装置的气体出口端通过管道连接至过滤器的入口端。

更进一步地，所述空调房的底部安装便于移动的履带。

更进一步地，所述气相出口设置在空调房的顶部，液相出口设置在空调房的底部。

本发明提供另一种技术方案：一种小型防爆压缩空气驱动的煤矿井下空调的制冷方法，包括以下步骤：

步骤1)：将煤矿井内压缩空气通入过滤器，除去压缩空气带有的颗粒物、水分杂质，并通过导气管进入减压阀，将压力降低到涡流室工作的最佳匹配压力；