矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，包括：制冷机，用于生成冷量和热量；冷量长距离输运热管，用于以无损的方式快速输运制冷机生成冷量至井下工作面；井下换热器，用于将冷量长距离输运热管中的冷量传输给井下工作面的空气；热量长距离输运热管，用于以无损的方式快速输送制冷机生成的热量至地面；井上热换器，用于将热量长距离输运热管的中的热量传输给地面的空气。本实用新型利用制冷机产生的冷量以热管形式远距离输运至工作面实现矿井深部作业点热害控制的同时，把制冷机热端的热量以热管形式远距离输运至地面送至种植暖棚实现增温。
【专利说明】
矿井地热控制与利用余热増温种植暖棚的装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及矿井地热治理与能源综合利用领域，更为具体地，涉及一种矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置。
【背景技术】
[0002]井下矿山开采是特殊的作业环境，随着矿井深度的增加，岩体的温度越来越高，职工受到的热害越严重。不仅对职工身体造成伤害，而且使工作效率大大降低。为保证职工的身体健康，实现舒适、安全的高效开采，温度适宜的良好工作环境是必须的。因此需要通过技术手段进行井下作业场所的环境降温。
[0003]热量作为能量的一种形式在自然界遵循守恒定律，井下作业面降温实际上是热量的转移过程。通过对作业点供应冷量使其降温，冷量制造就产生相等的热量需要排除，相当于热量从作业面被排除释放。这部分热量经过富集后温度大约在40?80°C，可以传输至地面进行合理利用，本实用新型将热空气导入种植暖棚以提高暖棚内温度，利于植物生长。
【实用新型内容】
[0004]鉴于上述问题，本实用新型的目的是提供一种矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，利用制冷机产生的冷量以热管形式远距离输运至工作面实现矿井深部作业点热害控制的同时，把制冷机热端的热量以热管形式远距离输运至地面送至种植暖棚实现增温O
[0005]本实用新型提供一种矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，包括:
[0006]制冷机，用于生成冷量和热量，其中，所述制冷机的冷端生成冷量，所述制冷机的热端生成热量；
[0007]冷量长距离输运热管，用于以无损输运方式快速输运所述制冷机生成的冷量至井下工作面；
[0008]井下换热器，用于将所述冷量长距离输运热管输运的冷量传输给所述井下工作面的空气，实现所述井下工作面高温空气热量与换热片内冷介质冷量的交换；
[0009]热量长距离输运热管，用于以无损输运方式快速输运所述制冷机生成的热量至地面；
[0010]井上热换器，用于将所述热量长距离输运热管输运的热量传输给所述地面的空气，实现所述地面低温空气冷量与换热片内热介质热量的交换。
[0011]此外，优选的结构是，矿井地热控制与余热利用的种植暖棚增温装置，还包括空气管道和风机；
[0012]所述空气管道，用于输送交换后的热空气；
[0013]所述风机，用于为交换后的热空气提供动力，交换后的热空气在所述风机带动下通过所述空气管道输送至种植暖棚。
[0014]此外，优选的结构是，所述制冷机安置在井下的主运输中段的宽敞空间，靠近主竖井码头门；
[0015]所述制冷机的热端温度与所述制冷机所在的位置环境温度的差高于所述制冷机的冷端温度与所述制冷机所在的位置环境温度的差。
[0016]此外，优选的结构是，所述冷量长距离输运热管安置于井下巷道中，连接所述制冷机的冷端和所述井下换热器。
[0017]此外，优选的结构是，所述井下换热器采用风冷片热换方式，并且安置在井下工作面。
[0018]此外，优选的结构是，所述热量长距离输运热管安置于竖井中，连接所述制冷机的热端和所述井上热换器。
[0019]此外，优选的结构是，所述井上热换器采用风冷片换热方式，并且安置在地面上。
[0020]从上面的技术方案可知，本实用新型提供的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，把安置于井下巷道内制冷机所产生的冷量以热管形式远距离无损输运至井下工作面，通过与环境空气的冷热交换，对空气降温，实现矿井深部作业点热害控制；同时把安置于井下巷道内制冷机热端的热量以热管形式远距离无损输运至地面，通过与环境空气的冷热交换，对空气增温，并把热空气利用风机送至种植暖棚，对暖棚实现增温，以促进植物的生长。
【附图说明】
[0021]通过参考以下结合附图的说明及权利要求书的内容，并且随着对本实用新型的更全面理解，本实用新型的其它目的及结果将更加明白及易于理解。在附图中:
[0022]图1为根据本实用新型实施例的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置结构示意图。
[0023]其中的附图标记包括:1、井下换热器;2、冷量长距离输运热管；3、制冷机;4、热量长距离输运热管；5、井上换热器;6、空气管道;7、风机;8、种植暖棚;9、井下；10、井下工作面;11、地面。
[0024 ]在所有附图中相同的标号指示相似或相应的特征或功能。
【具体实施方式】
[0025]在下面的描述中，出于说明的目的，为了提供对一个或多个实施例的全面理解，阐述了许多具体细节。然而，很明显，也可以在没有这些具体细节的情况下实现这些实施例。
[0026]以下将结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细描述。
[0027]为了说明本实用新型提供的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置的结构，图1示出了根据本实用新型实施例的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置。
[0028]如图1所示，本实用新型提供的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置包括:井下换热器1、冷量长距尚输运热管2、制冷机3、热量长距尚输运热管4、井上换热器5、空气管道6、风机7、种植暖棚8。
[0029]具体地，制冷机3用于生成冷量和热量，其中，制冷机3的冷端生成冷量，制冷机3的热端生产热量;制冷机3产生的冷量，通过连接制冷机的冷端和井下换热器I的长距离冷量长距离输运热管2输运至井下工作面10;制冷机3由于生产冷量而产生的热量通过连接制冷机3的热端和井上换热器5的长距禺热量长距尚输运热管4输运至地面11 ο制冷机3安置在井下9的主运输中段的宽敞空间，靠近主竖井码头门。
[0030]制冷机3作为电气设备，消耗一定的电能。制冷机3的热端温度与该位置环境温度的差远远高于制冷机3的冷端温度与环境温度的差(制冷机3的热端温度与制冷机3所在的位置环境温度的差高压制冷机3的冷端温度与制冷机3所在的位置环境温度的差)，也就是说，制冷机3的热端热量的集中度更高。
[0031]冷量长距离输运热管2用于以无损的方式快速输运制冷机3生成冷量至井下工作面;其中，冷量长距离输运热管2安置于井下巷道中，连接制冷机3的冷端和井下换热器I。由于冷量长距离输运热管2为高效传热原件，在传热中不会损失热量，因此，该热管能把冷量以无损的方式快速输运至井下工作面。
[0032]井下换热器I用于将冷量长距离输运热管输送的冷量传输给井下工作面10的空气，实现井下工作面10高温空气热量与换热片内冷介质冷量的交换;其中，井下换热器I安置于井下工作面10附近，设计为风冷片换热方式。冷量通过长距离热管2从制冷机3输运，在井下换热器I上实现井下工作面10处高温空气热量与换热片内冷介质冷量的交换，交换后的冷空气对井下工作面10进行降温，明显改善作业环境。
[0033]热量长距离输运热管4用于以无损的方式快速输送制冷机3生成的热量至地面11;其中，热量长距尚输运热管4安置于竖井中，连接制冷机3的热端和井上换热器5。热量长距离输运热管4为高效传热原件，在传热中不会损失热量，因此，该热管能把热量以无损的方式快速输运至地面11。
[0034]井上热换器5用于将热量长距离输运热管4输送的热量传输给地面11的空气，实现地面11低温空气冷量与换热片内热介质热量的交换。其中，井上换热器5安置于地面11，设计为空气风冷片换热方式。热量通过热量长距尚输运热管4从井下的制冷机3输运，在井上换热器5实现地面11低温环境空气与换热片内热介质热量的交换，交换后的热空气通过空气管道6在风机7带动下，被送至种植暖棚8，进行种植暖棚8的增温。
[0035]空气管道6用于输送交换后的热空气，采用外部保温层处理，避免热量外散。风机7安置于井上换热器5与种植暖棚8之间，风机7用于为交换后的热空气提供动力，交换后的热空气在风机7下通过空气管道6输送至种植暖棚8。种植暖棚8利用引入热空气的方式来提高其内的温度，以促进绿色植物的生长。
[0036]根据上述装置的结构，本实用新型提供的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置对暖棚增温的原理如下:
[0037]第一步:制冷机产生冷量和热量，其中，制冷机的冷端产生冷量，制冷机的热端产生热端；
[0038]第二步:通过冷量长距离输运热管将制冷机产生的冷量远距离无损输运至井下工作面，并利用所述冷量长距离输运热管输运的冷量通过井下换热器对所述井下工作面的空气进行降温处理，实现矿井深部作业点热害控制；
[0039]第三步:同时，通过热量长距离输运热管将制冷机产生的热量远距离无损输运至地面，并利用所述热量长距离输运热管输运的热量通过井上换热器对地面空气进行升温处理，形成热空气；
[0040]第四步:通过空气管道并在风机的作用下将热空气输送到种植暖棚中，使种植暖棚的温度升高。
[0041]上述为本实用新型提供的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置对种植暖棚进行增温的具体过程，提供以下具体实施例:
[0042]实施例一:
[0043]西北某井下铜矿，在深度1000米的水平巷道中，空气温度37?40°C，人员难以作业。在其深度为800米的主水平巷道靠近主竖井的码头门处，开凿长度为30米、宽度为10米硐室，安放ZLJ75型制冷机，该制冷机产生的75kW冷量通过直径200mm的热管传输，长度与巷道长度相适应。换热器采用宽通道板式风冷换热器，换热器内介质温度10?15°C，外部空气降至23°C以下，为井下工作面提供舒适的作业环境。
[0044]制冷机热端50?70°C，通过直径200mm、800米长的热管传输至地面换热站，换热站采用宽通道板式风冷换热器。冬季时-15?5°C外部空气被加热至25?35°C，夏季时20?30°C外部空气被加热至35?45°C。热空气在风机作用下被吹入种植暖棚，保证暖棚冬季时昼夜的温度均在25?35°C，夏季时昼夜温度均在35?45°C，为植物生长提供良好的生长环境。
[0045]实施例二:
[0046]南方某铁矿处于地热严重区，采用井下开采，在深度500米巷道中空气温度40?43°C，热害严重。在-300米水平巷道主竖井码头门附近轨道旁的空闲处，安放ZLF-200型制冷机，该制冷机产生的200kW冷量通过直径350mm的热管传输，300米长的热管连接制冷机和井下工作面附近的换热器。换热器采用风机辅助型板式风冷换热器，换热器内介质温度〈15°C，外部空气降至25°C以下，为井下工作面提供舒适的作业环境。
[0047]制冷机热端60?80 °C，通过直径350mm，长度300米的热管传输至地面换热站，换热站采用宽通道板式风冷换热器。冬季时5?15°C外部空气被加热至30?40 °C，夏季时25?35°C外部空气被加热至35?45°C。热空气在风机作用下被吹入种植暖棚，保证暖棚冬季不论昼夜均在30?40°C，夏季不论昼夜均在35?45°C，为植物生长提供快速生长的温度环境。
[0048]实施例三:
[0049]华北某井下金矿，在深度1300米的水平巷道中，空气温度40?45°C，在此环境下人员难以进入。选择-600米和-1000米两个大运输巷道分别建立两套制冷系统。
[0050]在-600米巷道靠近主竖井附近，安放ZL120型制冷机，该制冷机产生的120kW冷量通过直径200mm的热管传输，400米长的热管连接制冷机和工作面附近的换热器。换热器采用板式风冷换热器，换热器内介质温度5?15°C，换热过程中外部空气被降至23°C以下，为井下工作面提供舒适的作业环境。
[0051 ] 在-1000米巷道靠近主竖井附近，安放ZL200型制冷机，该制冷机产生的200kW冷量通过直径380mm的热管传输，500米长的热管连接制冷机和井下工作面附近的换热器。换热器采用风机辅助型宽间距板式风冷换热器，换热器内介质温度5?10°C，换热过程中外部空气被降至25°C以下，为井下工作面提供舒适的作业环境。
[0052]-600米水平和-1000米水平巷道的制冷机，其热端温度分别为50?70°C和60?80°C，分别通过直径200mm和350mm的热管输送至地面热交换站，换热站采用大流量宽通道板式风冷换热器。冬季时-5?10°C外部空气被加热至30?45°C，夏季时25?40 °C外部空气被加热至40?50°C。热空气在风机作用下被吹入种植暖棚，保证暖棚冬季时昼夜的温度均在30?35°C，夏季时引入部分外部未加热的空气保证暖棚内昼夜温度均在35?45°C，为植物生长提供良好的生长环境。
[0053]实施例四:
[0054]东北某井下锰矿，在深度800米的水平巷道中，空气温度28?35°C，高温热害不严重。为了利用地热提高地面暖棚温度，在其深度为-800米的巷道靠近主竖井旁，安放CZLJ50型制冷机机，该制冷机产生的50kW冷量通过直径10mm的热管输运至巷道工作面处的换热器，换热器采用板式风冷换热器，换热器内介质温度5?10°C，外部空气降至20°C以下，为井下工作面提供舒适的作业环境。
[0055]制冷机热端45?55°C，通过直径100mm、800米长的热管传输至地面换热站，换热站采用宽通道板式风冷换热器。冬季时-25?-5 °C外部空气被加热至25?35°C，夏季时18?25°C外部空气被加热至30?35°C。热空气被风机吹入种植暖棚，保证暖棚冬季时昼夜温度均在25?35°C，夏季时昼夜温度均在30?35°C，为植物生长提供良好的生长环境。
[0056]通过上述实施方式可以看出，本实用新型提供的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，把安置于井下巷道内制冷机所产生的冷量以热管形式远距离无损输运至工作面，通过与环境空气的冷热交换，对空气降温，实现矿井深部作业点热害控制；同时把安置于井下巷道内制冷机热端的热量以热管形式远距离无损输运至地面，通过与环境空气的冷热交换，对空气增温，并把热空气利用风机送至种植暖棚，对暖棚进行增温，以促进植物的生长。
[0057]如上参照附图以示例的方式描述了根据本实用新型提出的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置。但是，本领域技术人员应当理解，对于上述本实用新型所提出的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，还可以在不脱离本【实用新型内容】的基础上做出各种改进。因此，本实用新型的保护范围应当由所附的权利要求书的内容确定。
【主权项】
1.一种矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，包括: 制冷机，用于生成冷量和热量，其中，所述制冷机的冷端生成冷量，所述制冷机的热端生成热量； 冷量长距离输运热管，用于以无损输运方式快速输运所述制冷机生成的冷量至井下工作面； 井下换热器，用于将所述冷量长距离输运热管输运的冷量传输给所述井下工作面的空气，实现所述井下工作面高温空气热量与换热片内冷介质冷量的交换； 热量长距离输运热管，用于以无损输运方式快速输运所述制冷机生成的热量至地面；井上热换器，用于将所述热量长距离输运热管输运的热量传输给所述地面的空气，实现所述地面低温空气冷量与换热片内热介质热量的交换。2.如权利要求1所述的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，还包括空气管道和风机； 所述空气管道，用于输送交换后的热空气； 所述风机，用于为交换后的热空气提供动力，交换后的热空气在所述风机带动下通过所述空气管道输送至种植暖棚。3.如权利要求1所述的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，其中， 所述制冷机安置在井下的主运输中段的宽敞空间，靠近主竖井码头门； 所述制冷机的热端温度与所述制冷机所在的位置环境温度的差高于所述制冷机的冷端温度与所述制冷机所在的位置环境温度的差。4.如权利要求1所述的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，其中， 所述冷量长距离输运热管安置于井下巷道中，连接所述制冷机的冷端和所述井下换热器。5.如权利要求1所述的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，其中， 所述井下换热器采用风冷片热换方式，并且安置在井下工作面附近。6.如权利要求1所述的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，其中， 所述热量长距离输运热管安置于竖井中，连接所述制冷机的热端和所述井上热换器。7.如权利要求1所述的矿井地热控制与利用余热增温种植暖棚的装置，其中， 所述井上热换器采用风冷片换热方式，并且安置在地面上。
【文档编号】A01G9/24GK205546742SQ201620184694
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月10日
【发明人】周育, 刘召胜, 王鹏, 柳静献, 常德强, 毛宁, 孙熙
【申请人】中冶北方（大连）工程技术有限公司