礦井制冷降溫技術(shù).ppt

1、礦井制冷降溫技術(shù)調(diào)研,匯報(bào)人：李寧,目錄,第一部分 礦井制冷降溫技術(shù)現(xiàn)狀 第二部分 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng) 第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng) 第四部分 調(diào)研結(jié)論,第一部分： 礦井制冷降溫技術(shù)現(xiàn)狀,1、常用井下降溫方式（非人工制冷） 通風(fēng)降溫 預(yù)冷進(jìn)風(fēng)風(fēng)流 隔絕熱源 疏干熱含水層 個(gè)體防護(hù),2、人工制冷 井下集中制冷降溫； 井下集中制冷降溫是將集中制冷站直接建在井底，將制冷機(jī)組提供的6冷凍水通過輸冷管道送至各個(gè)工作面空冷器冷卻空氣，冷凍水經(jīng)空冷器熱交換后溫升至12回到制冷機(jī)組，制冷機(jī)組冷凝熱由冷卻塔排放至回風(fēng)巷，利用回風(fēng)帶走冷凝熱。 地面集中制冷降溫； 在副井井口附近地面建集中制冷站，將制冷

2、機(jī)組提供的冷凍水通過輸冷管道送至井底經(jīng)過熱交換器減壓換熱后回到地面制冷機(jī)組，冷凝熱由地面冷卻塔直接排放到大氣中，井底熱交換器提供的6二次冷凍水通過輸冷管道送至各個(gè)工作面空冷器冷卻空氣，冷凍水經(jīng)空冷器熱交換后溫升至12回到換熱器,第一部分： 礦井制冷降溫技術(shù)現(xiàn)狀,地面制冰站降溫 在副井井口附近設(shè)地面集中制冰站，在站內(nèi)由螺桿制冷壓縮機(jī)組通過壓縮制冷劑進(jìn)行蒸發(fā)吸熱釋放冷量給制冰機(jī)，由立式內(nèi)刮圓柱狀制冰機(jī)組制取-5的片冰，經(jīng)過輸冰螺旋輸送機(jī)將片冰送至井口，通過在井筒中敷設(shè)的輸冰管路（管路入口安裝漏斗和閘門），送至井底融冰池，與融冰池中的水混合后變成35低溫冷水。再由井底融冰硐室內(nèi)供冷水泵沿輸冷管路將低

3、溫冷水送至采掘工作面。通過布置在采掘工作面的空冷器和噴淋方式對(duì)進(jìn)入采掘工作面的風(fēng)流進(jìn)行降溫，空冷器1617的回水經(jīng)回水管回至井底融冰池內(nèi)再次融冰，另一部分用于工作面防塵和噴淋降溫，不再回流。制冰機(jī)組的冷凝熱由地面冷卻塔直接排放。,第一部分： 礦井制冷降溫技術(shù)現(xiàn)狀,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),丁集煤礦簡(jiǎn)介 丁集煤礦隸屬于淮滬煤電有限公司。井田地質(zhì)儲(chǔ)量12.79億噸 ，可采儲(chǔ)量6.4億噸。礦井設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬(wàn)噸/年，礦井 服務(wù)年限92年，2007年12月份建成投產(chǎn)。,丁集煤礦地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷層多，開采條件復(fù)雜，為典型的“三高一深”礦井，即高瓦斯、高地壓、高地溫，深井開采，還有沖擊地壓的傾

4、向性，被淮礦集團(tuán)公司列為開采難度最大礦井之一。 丁集礦熱害極為嚴(yán)重。根據(jù)地質(zhì)勘探鉆井測(cè)溫結(jié)果表明，現(xiàn)生產(chǎn)的-900m水平地溫均在42，為二級(jí)熱害區(qū)。每年的高溫季節(jié)，受地面高溫影響，井下溫度隨地面大氣參數(shù)晝夜呈周期性變化，加劇了井下熱害程度，采掘工作面進(jìn)風(fēng)溫度達(dá)3034，回風(fēng)溫度達(dá)3640，采煤工作面上隅角高達(dá)45，濕度始終在95%以上,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),在熱害治理上，20072008年夏季，礦山采用在采煤工作面堆放冰塊降溫、發(fā)放大量的冰凍飲用水和防暑降溫藥品、發(fā)放勞保短褲、增加采煤工作面風(fēng)量、加強(qiáng)局部通風(fēng)、采用大氣降溫機(jī)降溫等各種方式，但效果均不明顯。,第二部分： 丁集煤礦制冷

5、降溫系統(tǒng),礦井降溫系統(tǒng)主要包括地面制冷系統(tǒng)和井下供冷系統(tǒng)，是熱電冷聯(lián)供項(xiàng)目的子系統(tǒng)。為了保證系統(tǒng)的安全性能，丁集煤礦經(jīng)多方調(diào)研比較，最終選擇了德國(guó)西馬格特寶公司的井下降溫系統(tǒng)。 地面制冷系統(tǒng)主要流程為：冷媒回水蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)離心式電制冷機(jī)冷媒水循環(huán)泵冷媒供水。系統(tǒng)總制冷裝機(jī)容量為21MW。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),制冷機(jī)的供回水溫度18，由蒸汽型雙效溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組加離心式冷水機(jī)組串聯(lián)的兩級(jí)制冷裝置實(shí)現(xiàn)。 第一級(jí)為蒸汽型雙效溴化鋰機(jī)組，將冷媒水由18降至5，選用3臺(tái)冷功率5000kw的蒸汽型雙效溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組； 第二級(jí)為離心式冷水機(jī)組，將冷媒水由8降至2.5，選用3臺(tái)2000kw的

6、離心式冷水機(jī)組。由一臺(tái)蒸汽型雙效溴化鋰機(jī)組加一臺(tái)離心式冷水機(jī)組組成一個(gè)制冷單元，二個(gè)單元運(yùn)轉(zhuǎn)，一個(gè)單元備用。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),井下供冷系統(tǒng) 井下供冷系統(tǒng)。主要由高低壓轉(zhuǎn)換及分配系統(tǒng)、井下末端降溫設(shè)備和管路組成。 其系統(tǒng)流程為：地面冷媒水供水三腔冷媒分配器（PES）輸冷供水管東西部采區(qū)分配站空冷器輸冷回水管二次循環(huán)水泵三腔冷媒分配器地面冷媒水回水。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),井下降溫末端設(shè)備主要由局部扇風(fēng)機(jī)、空冷器、過濾器、儀表閥門、配電及控制設(shè)備等組成。其中空冷器是實(shí)現(xiàn)供冷系統(tǒng)對(duì)工作面風(fēng)流進(jìn)行降溫除濕的關(guān)鍵設(shè)備，丁集礦目前使用的是德國(guó)產(chǎn)冷功率為300KW和400KW的

7、空冷器。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),井下供冷管道的主干管經(jīng)主井井筒引入-826m制冷峒室，筒徑直徑為400mm。管道采用塑套鋼預(yù)制輸冷管，其內(nèi)層為無(wú)縫鋼管，中間層為聚氨酯保溫層，外護(hù)層為高密度聚乙烯管，具備抗阻燃、抗靜電、保溫性能強(qiáng)特點(diǎn)。,目前，丁集礦井下共有15個(gè)頭面進(jìn)行生產(chǎn)作業(yè)，其中包括2個(gè)采煤工作面，4個(gè)煤巷掘進(jìn)和9個(gè)巖巷掘進(jìn)面。按照2010年井下降溫工作目標(biāo)，采用三種布置方式供冷，共安裝空冷器25個(gè)，實(shí)現(xiàn)了高溫采掘工作面全覆蓋。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),丁集煤礦熱電冷聯(lián)供項(xiàng)目由瓦斯發(fā)電及余熱利用、礦井集中降溫兩部分組成。項(xiàng)目從2006年12月開始籌劃，至2008年5月

8、地面工程開工建設(shè)，至2009年6月礦井集中降溫系統(tǒng)建成并向井下供冷，2011年3月首臺(tái)高濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行。 主要設(shè)計(jì)參數(shù)：瓦斯發(fā)電先期總裝機(jī)功率3.6MW，每小時(shí)消耗100純CH4瓦斯氣量1200m3，可利用發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的余熱產(chǎn)生飽和蒸汽3t/h；降溫系統(tǒng)總制冷裝機(jī)容量為21MW。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),主要設(shè)備配備： 2臺(tái)單機(jī)功率1800KW（奧地利顏巴赫）高濃瓦斯發(fā)電機(jī)組，3臺(tái)單機(jī)制冷功率5MW（印度特邁斯）蒸汽式溴化鋰制冷機(jī)組，3臺(tái)單機(jī)制冷功率2 MW（美國(guó)約克）離心式電制冷機(jī)組，1套交換能力為17.3 MW（德國(guó)西馬格特寶）井下三腔冷媒分配設(shè)備。,第二部分：

9、丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),瓦斯發(fā)電及余熱利用系統(tǒng)：丁集煤礦地面瓦斯抽采泵站將抽出的高濃度煤層瓦斯氣輸送到熱電冷聯(lián)供項(xiàng)目10000M3儲(chǔ)氣罐內(nèi)，再由儲(chǔ)氣罐將定壓的瓦斯氣輸送至其預(yù)處理系統(tǒng)，經(jīng)過過濾脫水增壓后輸送給高濃發(fā)電機(jī)組發(fā)電，然后以發(fā)電機(jī)組排出高溫?zé)煔庾鳛闊嵩矗?jīng)配套的余熱鍋爐產(chǎn)生0.6Mpa飽和蒸汽夏季用于礦井集中降溫的蒸汽式溴化鋰制冷機(jī)組動(dòng)力，冬季用于礦區(qū)地面采暖。 瓦斯發(fā)電站所發(fā)的電其中一部分用于集中降溫所需的電力消耗，多余的部分直接輸送到礦井10kV電網(wǎng)上，滿足礦井部分電力需求。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),熱電聯(lián)供系統(tǒng)示意圖,大規(guī)模井下集中降溫系統(tǒng)目前國(guó)內(nèi)尚不多見。丁集礦的井下降

10、溫系統(tǒng)包括：集控指揮系統(tǒng)，井下制冷單元、高低壓轉(zhuǎn)換等各子系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行、閉式循環(huán)，實(shí)現(xiàn)了大系統(tǒng)集中控制，子系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),應(yīng)用效果實(shí)例： 西一采區(qū)1262（1）工作面為丁集礦首采工作面，該面走向長(zhǎng)1853米，傾向長(zhǎng)253米，溫度在40以上，加之機(jī)電設(shè)備及落煤產(chǎn)生的熱量，實(shí)際溫度達(dá)41以上，濕度達(dá)100%，是典型的高溫?zé)岷ぷ髅妗?008年高溫季節(jié)，工作面給人的感覺就是一個(gè)大火爐，上隅角溫度達(dá)45以上。安裝井下降溫系統(tǒng)后，情況有了明顯的改善。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),西二采區(qū)1422（1）采煤工作面，走向長(zhǎng)1734米，傾

11、向長(zhǎng)240米，熱害危害程度與首采面1262（1）相同。2009年，在該面安裝了6臺(tái)（2400KW）空冷器供冷降溫，溫度降低了35，濕度降為91%，作業(yè)環(huán)境得到了極大的改善。2009年的高溫季度，該面共生產(chǎn)煤炭81 萬(wàn)噸，平均日產(chǎn)9000噸以上。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),1141（3）綜采工作面，平均地溫40，降溫前工作面預(yù)測(cè)溫度37以上，濕度達(dá)95%100%。該工作面采用進(jìn)風(fēng)流階梯式集中方式降溫后，平均溫度始終保持在30左右，濕度降到92%左右。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),1412（1）底抽巷，設(shè)計(jì)長(zhǎng)度2446米，由一路局扇供風(fēng)，供風(fēng)距離長(zhǎng)，巷道內(nèi)有6部皮帶、1部巖巷綜掘機(jī)和

12、2臺(tái)變壓器，機(jī)械電氣設(shè)備散熱量大。2009年6月份，該工作面溫度高達(dá)37左右，濕度達(dá)100。2009年7月對(duì)該巷道實(shí)施降溫后，迎頭溫度保持在30左右，濕度降到86左右，作業(yè)環(huán)境得到明顯改善。2009年7月份， 1412（1）底抽巷取得了月進(jìn)尺203米的好成績(jī)。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),1412（1）高抽巷，2010年5月份，工作面溫度達(dá)34以上，濕度達(dá)92以上。采用掘進(jìn)工作面串接直供式降溫后，體感溫度為27左右，濕度降到66左右。 西二13-1回風(fēng)大巷，2010年5月份，工作面溫度達(dá)33以上，濕度達(dá)96以上。7月份，采用掘進(jìn)工作面串接直供式降溫后，掘進(jìn)工作面溫度降到25左右，濕度降到

13、83左右。,第二部分： 丁集煤礦制冷降溫系統(tǒng),謝橋煤礦簡(jiǎn)介： 謝橋煤礦位于安徽省潁上縣東北部，距潁上縣城約20公里，對(duì)原有礦井系統(tǒng)實(shí)施改擴(kuò)建，目前礦井生產(chǎn)能力達(dá)1000萬(wàn)噸/年。礦井采用主井、集中運(yùn)輸大巷，分石門和上下山開拓方式，共劃分為四個(gè)采區(qū)，即東一、東二、西一、西二，該井田劃分兩個(gè)水平，其中第二水平-900m，平均地溫為43。,第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),地面制冷系統(tǒng) 地面制冷系統(tǒng)主要流程為：冷媒回水蒸汽型溴化鋰制冷機(jī)離心式電制冷機(jī)冷媒水循環(huán)泵冷媒供水。系統(tǒng)總制冷裝機(jī)容量為10994.5KW。制冷機(jī)的供回水溫度18，由蒸汽型溴化鋰?yán)渌畽C(jī)組加離心式冷水機(jī)組串聯(lián)的兩級(jí)制冷裝置實(shí)

14、現(xiàn)。第一級(jí)為蒸汽型溴化鋰機(jī)組，將冷媒水由18降至5，第二級(jí)為離心式冷水機(jī)組，將冷媒水由8降至2.5。由一臺(tái)蒸汽型溴化鋰機(jī)組加一臺(tái)離心式冷水機(jī)組組成一個(gè)制冷單元。備用一臺(tái)1805.5KW離心式冷水機(jī)組。,第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),井下高低壓熱交換系統(tǒng) 井下高低壓熱交換系統(tǒng)主要由高低壓換熱器（間接交換）及分配系統(tǒng)、空冷器和管路組成。其系統(tǒng)流程為：井下循環(huán)水（21）高低壓換熱器（WAT）輸冷供水管（水溫6）東西部采區(qū)分配站空冷器輸冷回水管（水溫21）二次循環(huán)水泵(變頻)高低壓換熱器（WAT）。,第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),蒸汽式

15、溴化鋰制冷機(jī)組,離心式電制冷機(jī)組,井下高低壓換熱器,空冷器,第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),應(yīng)用效果 皮帶順槽空冷器進(jìn)口空氣溫度33.8，濕度53.5%；出口空氣參數(shù)20.9，濕度73.1%。 皮帶順槽空冷器進(jìn)口空氣溫度32.4，濕度67.1%；出口空氣參數(shù)19.3，濕度85.2%。,龍固煤礦簡(jiǎn)介： 龍固煤礦位于魯西南巨野煤田的中南部，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力6.00M/a，2013年生產(chǎn)原煤超1000萬(wàn)噸，主要開采水平為-810m，局部開采深度超過1000m，具有高地?zé)崽卣?。根?jù)礦井地質(zhì)資料，平均地溫梯度2.88100，其中非煤系地層平均地溫梯度2.52100，煤系地層平均地溫梯度3.2310

16、0。礦井主采煤層，底板溫度平均41.38，煤層全部處于一級(jí)或二級(jí)高溫區(qū),第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng)/新巨龍煤礦,第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),制冷系統(tǒng)組成 （1）井下制冷機(jī)組 井下制冷機(jī)組采用德國(guó)公司3000機(jī)組，單機(jī)制冷量可達(dá)3300，目前安裝九臺(tái)機(jī)組（一期三臺(tái)、二期六臺(tái)）。根據(jù)煤礦井下熱害防治設(shè)計(jì)規(guī)范的要求，當(dāng)采用井下集中式制冷降溫方式時(shí)，制冷機(jī)出水溫度不應(yīng)高于。制冷機(jī)組出水溫度確定為，另外，供水與回水的大溫差對(duì)整個(gè)系統(tǒng)更有利，國(guó)外一般為，從設(shè)備運(yùn)行安全性、穩(wěn)定性及使用情況等方面考慮，采用的供回水溫差。,第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),第三部分 謝橋、新巨龍

17、煤礦制冷降溫系統(tǒng),德國(guó)WAT公司KM3000制冷機(jī)組,制冷系統(tǒng)組成 （2）冷卻水系統(tǒng) 結(jié)合地面冷卻機(jī)房的布置，選用兩臺(tái)方形橫流塔作為冷卻塔。與井下制冷機(jī)組相配套，選用臺(tái)冷卻水循環(huán)泵。由于冷卻塔存在蒸發(fā)損失、風(fēng)吹損失及排污損失，且補(bǔ)水要求為軟化水，需計(jì)算出需補(bǔ)水量并安裝配套補(bǔ)水設(shè)備。在地面打鉆孔，下兩趟冷卻水管，與井下制冷系統(tǒng)相連接，實(shí)現(xiàn)冷卻，并在地面排放冷凝熱。,第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),地面冷卻機(jī)房,（3）散冷系統(tǒng) 輸冷管采用無(wú)縫鋼管，輸冷管的隔熱保冷結(jié)構(gòu)采用塑套鋼預(yù)制成型保溫管，其內(nèi)工作管為無(wú)縫鋼管，中間層為聚氨酯發(fā)泡保溫層，外護(hù)管為雙抗高密度聚乙烯管。將冷水輸送到采掘工作面

18、后，采用空氣冷卻器散冷方式對(duì)采掘工作面進(jìn)行散冷降溫。龍固煤礦采用了德國(guó)先進(jìn)的型空冷器，確保了空冷器的散冷效率。,第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),RWK-450型空冷器（德國(guó)）,制冷余熱利用系統(tǒng) 井下集中制冷系統(tǒng)充分考慮了能源的有效利用，在冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中，建立了制冷余熱利用系統(tǒng)，將從井下帶回地面的熱水，充分利用其有效熱能，用于員工冬季供暖及生活熱水等，熱量得到有效利用后，經(jīng)處理再返回冷卻塔進(jìn)行冷卻，這樣就節(jié)省了部分能源，起到了節(jié)能的效果。制冷余熱利用系統(tǒng)如下圖所示。,第三部分 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),制冷余熱利用系統(tǒng),應(yīng)用效果 1、地面埋管

19、式井下集中制冷降溫系統(tǒng)可以自由選擇鉆孔位置，處于冷負(fù)荷中心，大大減少冷凍水在輸送過程中冷量損失，井下制冷機(jī)組的能效比（5）較高，大大節(jié)省了系統(tǒng)運(yùn)行成本。 2、由于冷損最小，末端空冷器設(shè)備供水溫度低，降溫效果好，同時(shí)還可以節(jié)約運(yùn)行成本。,第三部分： 謝橋、新巨龍煤礦制冷降溫系統(tǒng),3、建立了制冷余熱利用系統(tǒng)，在解決了制冷的同時(shí)，又為地面提高了熱源，起到了互補(bǔ)的作用。余熱用于員工冬季供暖及生活熱水，節(jié)省了一大筆費(fèi)用，同時(shí)，由于利用了一部分熱量，在一定程度上就減少了冷卻塔的負(fù)荷，降低了冷卻塔的部分費(fèi)用。余熱系統(tǒng)將冷卻水循環(huán)利用，同時(shí)又有簡(jiǎn)單的水處理系統(tǒng)，可以有效節(jié)約水資源，提高了資源的利用率。 4、該降溫系統(tǒng)使礦井主要作業(yè)地點(diǎn)溫度平均降低了，為井下創(chuàng)造了良好的作用環(huán)境，具有很大的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。,第三部分 ：謝橋、新