一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置的制作方法

1.本实用新型涉及矿井设备技术领域，特别涉及一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置。


背景技术：

2.为保证安全和维持生产，矿井必须进行通风。矿井通风是矿井生产环节中最基本的一环，它在矿井建设和生产期间始终占有非常重要的地位。
3.冬季，当矿区室外气温低于0℃时，如果入风井筒防冻问题解决得不好，井筒淋水会在低温空气作用下，在井壁、井筒内的罐道、罐道梁、提升容器、电缆、水管等处结冰，使井筒提升能力下降，通风断面减小，还可引起卡罐、托罐闸启闭不便、防坠保险失灵等，严重时大块冰塌落，造成损坏井筒设备和人员伤亡的重大事故，影响矿井安全生产。因此，矿井井筒防冻对保证煤矿冬季正常生产十分重要，井筒防冻热负荷在煤矿供热负荷中占较大比例。
4.同时，大多煤矿距离城镇较远，不能使用城镇热源进行供热。近年来受环保限制，煤矿基本取消燃煤锅炉。煤矿现基本采用lng、城镇燃气、水源热泵或地源热泵等方式进行供热。井筒防冻热负荷较大，现有井筒防冻方式运行费用较高。
5.为此，本申请设计了一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，以解决上述问题。


技术实现要素：

6.本实用新型为了弥补现有技术中的不足，提供了一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置。
7.本实用新型是通过如下技术方案实现的：
8.一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，包括地面设备和井下设备，其特征在于：
9.所述地面设备包括冷却塔、地面循环泵、井口加热器、冬季切换阀和夏季切换阀；
10.所述井下设备包括换热器、井下循环泵和矿井水水池。
11.进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述冷却塔通过管道连接地面循环泵和井口加热器，在井口加热器处的管道设置有冬季切换阀，在冷却塔处的管道设置有夏季切换阀；地面设备的管道沿井筒向下连接井下设备。
12.进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述管道向下连接有设置在井下的换热器，换热器通过管道连接设置在井下的矿井水水池，换热器和矿井水水池之间的管道上设有井下循环泵。
13.进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述冬季切换阀在冬季打开、在夏季关闭，所述夏季切换阀在冬季关闭、在夏季打开。
14.进一步地，为了更好的实现本实用新型，所述井口加热器设置在井口房的井筒通
风进风口处。
15.本实用新型的有益效果是：
16.本实用新型充分利用井下矿井水的热量进行井筒防冻，一方面能够减少井筒防冻供热的运行费用，另外一方面可以降低井下矿井水的温度。
附图说明
17.图1为本实用新型的结构示意图。
18.图中，
19.1、冷却塔，2、地面循环泵，3、井口加热器，4、换热器，5、井下循环泵，f1、冬季切换阀，f2、夏季切换阀。
具体实施方式
20.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中”、“上”、“下”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
24.此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
25.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接。可以是机械连接，也可以是电性连接。可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
26.下面结合附图，对本实用新型的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
27.图1为本实用新型的一种具体实施例，该实施例为一种利用矿井井下余热实现井
筒防冻的装置，地面布置冷却塔、地面循环泵、井口加热器、冬季切换阀、夏季切换阀；井下布置换热器、井下循环泵、矿井水水池。
28.矿井井下设有矿井水水池，矿井水水池和井下换热器通过管道相连接，换热器低压进水管道上设有井下循环泵。井下换热器通过管道连接至地面布置在井口房内的井口加热器，换热器高压侧进水管和井口加热器间设有地面循环泵，井口加热器进出水母管上设有冬季切换阀。冬季切换阀左侧布置夏季切换阀，夏季切换阀通过管道与冷却塔相连。
29.矿井水水温一般为20~40℃。
30.冬季，打开冬季切换阀，关闭夏季切换阀。井下循环泵将矿井水水池内的矿井水通过管道供至井下换热器，在换热器内与井上循环水进行热交换，温度降低5-20℃，返回水仓。经过换热后，井上循环水温度升高5-20℃，在地面循环泵的作用下通过冬季切换阀进入井口换热器，在井口换热器内将进入井筒的室外空气加热至2-10℃，满足井筒防冻的需要，循环水再通过管道进入换热器进行加热升温。
31.冬季，该装置利用井下矿井水的余热实现井筒防冻，仅有水泵的电耗，整体运行费用和能耗较低，实现了节能减碳。
32.夏季，打开夏季切换阀，关闭冬季切换阀。井下循环泵将矿井水水池内的矿井水通过管道供至井下换热器，在换热器内与井上循环水进行热交换，温度降低5-20℃，返回水仓。经过换热后，井上循环水温度升高5-20℃，在地面循环泵的作用下通过夏季切换阀进入冷却塔，在冷却塔内与室外空气进行热交换，冷却降温。
33.夏季，该装置通过地面冷却塔散热降低井下矿井水的热量，为井下矿井水的利用制造有利条件。
34.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本实用新型的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。


技术特征：
1.一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，包括地面设备和井下设备，其特征在于：所述地面设备包括冷却塔（1）、地面循环泵（2）、井口加热器（3）、冬季切换阀（f1）和夏季切换阀（f2）；所述井下设备包括换热器（4）、井下循环泵（5）和矿井水水池。2.根据权利要求1所述的利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，其特征在于：所述冷却塔（1）通过管道连接地面循环泵（2）和井口加热器（3），在井口加热器（3）处的管道设置有冬季切换阀（f1），在冷却塔（1）处的管道设置有夏季切换阀（f2）；地面设备的管道沿井筒向下连接井下设备。3.根据权利要求2所述的利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，其特征在于：所述管道向下连接有设置在井下的换热器（4），换热器（4）通过管道连接设置在井下的矿井水水池，换热器（4）和矿井水水池之间的管道上设有井下循环泵（5）。4.根据权利要求2所述的利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，其特征在于：所述冬季切换阀（f1）在冬季打开、在夏季关闭，所述夏季切换阀（f2）在冬季关闭、在夏季打开。5.根据权利要求2所述的利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，其特征在于：所述井口加热器（3）设置在井口房的井筒通风进风口处。

技术总结
本实用新型涉及矿井设备技术领域，特别涉及一种利用矿井井下余热实现井筒防冻的装置，包括地面设备和井下设备，地面设备包括冷却塔、地面循环泵、井口加热器、冬季切换阀和夏季切换阀；井下设备包括换热器、井下循环泵和矿井水水池。本实用新型的有益效果是：本实用新型充分利用井下矿井水的热量进行井筒防冻，一方面能够减少井筒防冻供热的运行费用，另外一方面可以降低井下矿井水的温度。方面可以降低井下矿井水的温度。方面可以降低井下矿井水的温度。


技术研发人员：徐广才 刘京坤 吕云鹏 陈炬 杨永刚 张跃 张磊 李文英 郑敏
受保护的技术使用者：通用技术集团工程设计有限公司
技术研发日：2022.02.09
技术公布日：2022/6/6