矿井制冷降温技术
某金属矿山深部开采人工制冷降温技术方案分析
某金属矿山深部开采人工制冷降温技术方案分析石乃敏;潘爱民;沈雁醒【摘要】According to the actual survey ,the temperature of -200m mining level in a metal mine whose mining depth is about thousand meter has reached 33 .95℃ ,heat disaster in deep wells mining has become the main constraint on safe and effective mining and comprehensive exploitation on deep resources . Because of the ventilation measure taken by the mine at present ,its cooling effect is limited .Artificial refrigeration temperature drop measure must be adopted to improve the underground working condition .This paper analyzes the heat resources and theirdangers ,designs the artificial water cooling and ice‐making system on the ground station by theoretically calculating the heat dissipating capacity of the underground heat re sources and applying the air‐conditioning technology in the mine .The cooling system of cold water and ice solution were designed respectively . an economical and technical analysis of the cooling system with the above two cooling sources are also finished . Using ice as a cold source in the deep mine cooling system has already shown its economical and technological advantages .And it is also a development direction of deep mine cooling .%据实测，某金属矿井开采深度千米以下的－200m中段的气温高达33．950 C ，深井高温热害已严重制约了该矿的安全高效开采和深部资源开发。
矿井热害冰制冷降温技术经济性分析
中， 必须采用人工制冷降温。对深矿井的降温， 冰
冷却 系 统 是 一种 较 好 的 方 法 ； 非 有关 机 构 研 南 究 表 明 ： 井越 深 ， 矿 这一 技 术优 越 性 就 越 显 著 。 目前 ，国内 已有少 数几 个矿 井开始 运用 冰输 冷 降 温技 术 ， 山东新 汶矿 业集 团孙村 煤矿 、 如 河南 平顶
（） １ 基本 原理 。
在 能量 系统分 析 中 ， 总是要 考 察能量 的损失 ，
冷量 在输送 过程 中 ，由于对 流换 热等各 种 因 素造 成输送 介质 向环境 散 失冷量 ，表 现为输 送介
即所 消耗 的能量 中非 目的性 消耗 的那 部分 能 量 。 对 于能 量损失来 说 ，也要 分清 能量 的数 量损 失 和 能量 的质量 降低 两个 方 面 。能 量 的数量 损失 常 常 比较直 观易 于觉 察 ， 而质 量损 失则不 那 么直观 ｌ ６ ］ 。 炯参 数 正 是一 个 既 能代 表 能 的数 量 特 性 ， 又
１６ ３
能 源 技 术 与 管 理
２０ ０ ８年第 ６ 期
矿 井热害冰制冷 降温技术经济性分析
张 辉 菅从光 张晓磊 ２ ， ，
（． １中国矿业大学 徐海学院 ， 江苏 徐州 ２ １０ ；． ２ ０ ８ ２中国矿 业大学 机 电工程学院 ， 江苏 徐州 ２ １０ ） ２０ ８
［ 摘
采 煤
了 ：
作
面
温度不断升高。 目前 ， 六矿的开采水平主要集 中在
…
４０ ６０ ０ ５ 水平 ， 埋藏深度约 ７０ ９０ 围岩温 ０～ ０ ｍ，
图 １ 地面制冰 一井下降温系统示意图
度高达 ４ ℃ ５ １ ３℃，夏季采掘面气温达到 ３ ２
矿井降温技术规范
矿井降温技术规范1 范围本标准规定了矿井热害防治技术的定义和术语、技术条件、适用范围、技术要求、降温系统测试及评价方法。
本标准适用于煤矿地下开采的矿井，包括生产、新建和改、扩建矿井。
2 规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
凡是注明日期的引用文件，其随后所有的修改件(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究后确定，是否可使用这些文件的最新版本。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T 15586设备及管道保冷设计导则GB 50016 建筑设计防火规范GB 50019 采暖通风与空气调节设计规范GB 50050工业循环冷却水处理设计规范GB 50155 采暖通风与空气调节术语标准GB 50215 煤炭工业矿井设计规范3 术语和定义GB 50155及AQ/T 1067中确立的术语和定义以及下列术语和定义适用于本标准。
3.1矿井热害mine victims煤矿井下作业环境的空气温度超过国家规定的卫生和安全标准，从而对人体健康、生产和安全造成危害。
3.2矿井热害防治control of mine victims通过采用各种技术措施进行矿井热害的预防和治理，称之为矿井热害防治，又称矿井空气调节、矿井热害控制或矿井降温。
3.3矿用降温设备mine air conditioning equipment符合矿井特殊环境和安全要求的、为实现热害防治目的所需要的各种设备的统称。
3.4矿井制冷降温mine cooling采用人工制冷措施降低井下作业环境的空气温度。
3.5矿井制冷降温系统mine cooling system为达到冷却煤矿井下风流之目的，由制冷、输冷、传冷和排热四个基本环节构成的系统。
3.6地温场geothermal field地层中的温度分布。
3.7地温异常区temperature anomalies地温梯度值(或大地热流值)低于或高于正常值(1.6～3.0℃/100m)的地层区域。
大采深高温湿热工作面制冷降温技术
水 温达 ３ ５～ ３ ８ ￣ Ｃ， 向井下 空气 中释放热量 ， 使得井 下
空气温度不断升高 。
２ ． ３ 机 电设 备 运 转 时放 热
９ ０ ０ ｍ水平 ， 布置 ２ 个 综采工作面 、 一个备用 工作 面
矿井采用 中央并列式 通风方 式 ， 副井 进风 ， 主井
综掘机 、 装岩机在掘进 过程 中散 发 出大量热 量 ，
２ ． １ 巷 道 围岩 放 热
王楼矿井 一 ９ ０ ０ ｍ水平 的围岩 温度高达 ３ ７ ． ９ ℃，
一
１ １ ０ ０ ｍ煤 岩体温 度 为 ４ ２ ． ８ ℃， 处 在一 级或 二级 热
３ 项 目技术 方 案研究 与应 用
通过现场观测工 作面煤岩 体 的温 度 、 湿度、 矿井 水温、 机械设备温度 变化 ， 分析 各种热 害与矿井 空气
温起决定性 的作用 。
２ ． ５ 气 候 影 响
更高 。现在矿井开采深度达 到 一１ １ ０ ０ ｍ， 深部 高温区
域采掘工作面 回风 流空气 温度 可 达到 ３ ２～ ３ ５ ℃， 湿
矿 区水 系 发 育 ， 湖 区 面 积 约 占 全 井 田 面 积 的
热灾害严重危及职工身体健康和现场安全生产 。
害 区。岩层 温度 对矿 井空 气温 度 有很 大影 响 ， 是引 起矿井 高温热 害的主要 因素 ， 约占５ ０ ％～ ６ ０ ％。
作者简介 任智德 （ １ ９ ６ ５一） ， 男， １ ９ ８ ８ 年 ７月参加 工作 ， 研 究生 学
的温度关 系 ， 通过技 术分析 和经济 比较 ， 选择 出可行
１ ０ ０ ｍ） 的特 点。王 楼煤 矿 毗 邻南 阳湖 区 ， 空气 湿 度
矿井冰冷辐射与WAT制冷联合降温技术的应用
矿井冰冷辐射与WAT制冷联合降温技术的应用杨绪龙（山东新巨龙能源有限责任公司，山东巨野274918）摘要该文可龙固矿生产过程中的高温状况进行了分析，概算了矿井制冷量，制定了降温技术与方案，对地面冰冷辐射系统与井下WAT集中制冷系统联合降温技术进行了设计与应用，产生了巨大的经济社会效益，对成功经验进行了总结与论述，为同类矿井“一通三防”建设提供了有益借鉴。
关键词矿井高温概况空气变热的加热源降温技术与方案实施效果经济社会效益中图分类号TD727+．5文献标识码BAbstract The main body of a book high temperature situation has carried out analysis in strengthening an ore from the dragon producing practice process，rough estimate the shaft refrigerating output，has worked out the technology and scheme cooling down，ice－cold lay down system and in the pit WAT have concentrated refrigerating system to the floor allying self with the technology cooling down having carried out design and application，has produced gi-gantic economic and social benefits，has carried out a summary on useful experience and has commented that，"three guard against construction for the same kind shaft one"provide have benefit to draw lessons．Key words mine temperature profile hot air heating source cooling technology and solutions the effects economic and social benefits．1矿井高温概况龙固矿井为新矿集团特大型矿井，设计能力600万t。
煤业公司矿井机械制冷降温方案及施工申请报告
关于尽快组织实施矿井制冷降温的报告公司领导：XX公司主要通风机为ANN-2884/1400N型对旋式轴流通风机，电机功率1250kw，主要通风机最大扇叶可调角度为51°最，最大风量为290 m3/s。
矿井供风现配备开掘工作面17个（5条煤巷12条岩巷），采煤工作面一个，配风量共计272m3/s，主要通风机叶片角度47.5°，风压2850Pa。
鉴于以下原因，矿井集中制冷降温工程应尽快实施，刻不容缓。
㈠XXXX年7月份实测矿井采掘工作面温度，矿井受热害热影响严重，如下表所示：日期：XXXX年7月25日㈡XX公司为受地质热害严重矿井，井田一级高温区一般在400～530m，二级深度一般在570～750m。
现开发的己二采区深度在700m以下，XXXX年7月份实测开掘工作面回风流最高温度为36℃，采煤工作面最高温度为31℃。
实测-600m水平与-760m水平水文观测孔水温，温度为41℃～45℃。
后期要开发的己三、己四采区，标高在-1000m左右，预计工作面温度将高达40℃左右。
㈢矿井受地温热害影响严重，仅靠单一的增大风量，进行通风降温已不能达到预期效果，且现矿井主要通风机运行角度为47.6度，与最终可调51度相比，采取通过调整矿井主要通风机运行工况，进而增加工作面配风而达到降温已不可取。
㈣进入夏季以来空气温度升高，加之地温热害影响，作业环境十分恶劣，致使多名职工出现精神恍惚、中暑、心衰、湿疹等现象。
给职工的身心造成极大伤害，直接影响了安全生产。
㈤高温采掘工作面职工出勤率大幅下降，基本无法正常生产，甚至停产，降低了劳动生产率。
㈥矿井井下生产环境不符合《煤矿安全规程》的要求，使矿井经营成本增加，严重制约了矿井安全高效生产。
综上所述：对矿井进行热害治理，采取机械制冷降温是提高劳动生产力、降低职工劳动强度、维护职工队伍稳定、实现可持续发展的重要民心工程，围绕建设长远、安全、高效矿井的目标，矿井机械制冷降温势在必行。
概述矿井制冷降温技术发展
概述矿井制冷降温技术发展一、矿井制冷降温的起源为了保障煤矿生产的安全，改善井下工作人员的工作环境，有关矿井制冷降温的技术得以不断发展。
由最开始的改善通风及减少热源放热这些非人工制冷降温技术发展到后来的空调制冷降温技术，但是非人工制冷降温技术并不能从根本上解决热害问题，因此，针对目前我国矿井热害情况，矿井制冷空调技术成为矿井降温主要手段。
二、矿井制冷降温的种类目前矿井降温技术主要包括非人工制冷降温技术及空调制冷降温技术。
2.1 非人工制冷非人工制冷的降温方法包括：改善通风及减少各种热源放热。
2.2 矿井空调制冷根据载冷剂的不同将目前矿井空调制冷技术分为蒸汽压缩式、空气压缩式、人工制冷水以及人工制冰空调降温技术。
（1）蒸汽压缩制冷.利用低沸点的制冷剂在气化过程的吸热现象及液化过程的放热现象，借助压缩的抽吸增压、冷凝器的冷凝放热、节流阀的节流作用、蒸发器的吸热气化，且不停的循环上述过程，使被冷对象温度下降。
（2）空气压缩制冷.空气用作为制冷装置的工质时，其吸热及放热过程为定压过程。
外界消耗机械功驱动压气机工作，来自冷藏库内换热器的空气被吸入压气机进行绝热压缩。
从压气机出来的空气进入冷却器，在其中进行定压冷却，其温度降低到冷却介质的温度。
然后，空气进入膨胀机，在其中进行绝热膨胀而降压、降温。
温度低于冷藏库温度的空气被引入冷藏库内的换热器中，从其周围物体吸热，在定压下其温度升高到冷库温度，最后又被压气机吸出重复上述循环。
（3）人工制冷水.人工制冷水降温技术是矿井降温的主要手段，其主要包括以下几种形式：分布式、地面集中式、井下集中式、地面井下联合集中式。
实践表明，负荷不同时采用不同形式的人工制冷水降温技术，能提高制冷效率：负荷小的矿井宜采用分布式，负荷大的矿井则宜采用集中式。
而在采用集中式人工制冷水降温技术时，井下集中式的问题是冷凝水排放难，而地面集中式和地面井下联合集中式均须采用高低压转换设备，会遇到温度跃升的问题。
矿井集中降温技术
矿井集中降温技术矿井空调虽然已有80余年的历史，仅在近30年才得到较为广泛的应用。
1920年在巴西的莫劳·约理赫金矿建立了世界上第一个矿井空调系统，在地面建立了集中制冷站。
英国是世界上最早在井下实施空调技术的国家，1923年英国的彭德尔顿煤矿第一个在采区安设制冷机，冷却采面风流。
德国于1924年在拉德博德(Radlod)煤矿的地面安设一台冷冻机，1953年在洛伯尔格矿井下安装大型风流冷却设备。
巴西莫罗维罗(Morro Velno)矿和南非的鲁滨逊深井于20世纪30年代采用集中冷却井筒入风流的方法降温，60年代南非便开始了大型矿井集中式空调降温，70年代苏联、日本等国矿井开始应用制冷降温。
我国1964～1975年在淮南九龙岗使用第一个矿井局部制冷降温系统，1981—1985年在新汶矿务局孙村煤矿建立了我国第一个井下集中降温系统，制冷站制冷能力为2326 kW，选用重庆通用机器厂生产的II—JBF一500型离心式制冷机(制冷量为581 kW)。
1986年。
“平顶山八矿矿井降温技术研究”被列为国家第七个五年计划的科技攻关项目，该矿建立了我国第二个井下集中降温系统，制冷站制冷能力4 652 kW，采用III—JBF一100x0型离心式制冷机(制冷量为1163 kW)。
一、矿井空调的工作原理矿井空调技术就是应用各种空气热湿处理手段，调节和改善井下作业地点的气候条件，使之达到规定标准的技术。
矿井空调系统由制冷剂、载冷剂（冷水）和冷却水3个独立的循环系统组成。
1.制冷剂循环系统制冷机通过制冷剂的循环制取冷量。
制冷机循环系统是由压缩机、冷凝器、蒸发器、节流阀及连接管道组成。
制冷剂的循环是由制冷机不停地工作来完成的。
如图1-1所示，制冷剂在蒸发器中吸收载冷剂（冷水）的热量而被汽化为低压低温的蒸汽。
该蒸汽被压缩机吸入，并经压缩升压升温。
高压高温蒸汽再进入冷凝器，并在其中将热量传递给冷却水而被冷凝成液体。
液体制冷剂经节流阀降压降温后又进入蒸发器中，继续吸收载冷剂的热量，由此达到制冷的目的。
赵楼矿井制冷降温技术
赵楼煤矿附近的地下水硬度太大, 水中含有大 量的 C a+ 、M g+ 等金属离子, 当水温降低时, 这些金 属离子就会析出, 粘附于制冷设备的管道壁上, 形成 水垢, 导致传热效果降低。赵楼煤矿主井冻结施工 时用过这套降温设备, 并没有及时清洗。导致降温 方案实施时, 设备效率下降。冷水制取温度不达标。 3. 2 井下永久制冷降温
2008年 6月 25 日, 赵楼煤矿永久井下空调系 统正式开始运行, 各掘进迎头的温度有显著下降, 井 下主要工作地点的环境得到明显改善。工作环境改 善, 提高了出勤率和劳动生产率。并且避免了高温 热害对职工的侵害, 使之工作时头脑清醒, 减少了事 故率。详见表 2。
表 2 降温前后温度记录 ( 2008- 08)
文献标识码: B
文章编号: 1003- 496X( 2009) 10- 0034- 03
近 20年来, 我国煤矿开采深度平均增加了 200 m, 华东地区开采深度普遍进入 600 m 以下, 出现了 地温高、瓦斯涌出量大、巷道原岩应 力场复杂等问 题, 带来了井下采掘工作面热害严重、瓦斯治理难度 大、井巷支护极其困难等深部开采的关键技术问题。 其中, 高温热害治理是较为复杂的难题。矿井采掘 空间大、巷道面积大、热湿交换及大风量排瓦斯的需 要, 使机械制冷降温难度越来越大。需要强制冷、大 冷量、低能耗、环保洁净的制冷源及适合矿井特点的 制冷工艺方法、超远距离输送、低损耗及可控释放冷 量技术。针对产生的这一现象, 各个存在热害矿井 均根据自身特点, 采取了制冷降温措施。
矿井降温技术现状及问题探讨
矿井降温技术现状及问题探讨随着煤炭工业的发展,煤炭开采的矿井越来越向深部开采拓展,矿井开采的深度越大,热害问题也越严重。
减少和防止深井煤炭生产过程中的热害问题就成为重要的研究课题。
本文就矿井降温技术及问题作初步探讨。
目前矿井常用的降温方法有非人工制冷降温方法和人工制冷降温方法两类。
1. 人工制冷水的降温方法该降温技术已经成为矿井降温的主要手段。
该矿井降温技术主要有: 井下集中式、地面集中式、井下地面联合集中式、分布式。
在经济上地面集中式和井上下联合集中式具有其优越性; 而在技术上3种集中式系统各有特点: 井下集中式系统的致命弱点是冷凝热排放困难; 地面集中式和井上下联合集中式系统必须使用高低压转换设备, 此设备在冷冻水转换过程中会产生3~ 4 的温度跃升。
2. 人工制冰降温技术冷却系统的主要原理是利用冰的溶解热, 通过冰的溶解把水冷却到接近0 , 然后把冰冷却水送到各个工作面, 主要设备放置地面，系统由冰的制备,冰的运输和冰的溶解3个主要部分组成。
冰的融化是冰冷却系统中一个非常重要的环节, 它关系到能否获得稳定的低温水和稳定的水流量。
冰冷却降温技术仍处在试验研究阶段,特别是冰的输送和冰的融化技术目前还很不成熟。
由以上可见,目前的井下降温技术均有不足之处,研究系统简单,成本低,效率高,运行可靠的井下降温技术具有重要的意义。
地面制冷站获取低温冷冻水；输送给地下空冷器；采面上部采用喷淋降温；山东新雪公司两矿井降温新产品获奖2010 年度技术创新优秀新产品评选活动中由山东新雪矿井降温科技有限公司自主研发的两个高温矿井降温领域的新产品SSDR1300D 矿用节能型高温热泵机组和LS 连续快速输冰装置分别被评为技术创新优秀新产品一等奖和二等奖。
LS 连续快速输冰装置是高温矿井降温系统中的配套设备输送冰片能力为60t/h 具有输送倾角不大于20 易保温冷损小功耗低快速连续输冰等特点被专家组鉴定为技术指标达到国内领先水平填补高温矿井热害治理技术装备中的一项空白被评为优秀新产品二等奖。
矿井制冷降温系统
图4为MK-300型空冷器：
三、制冷效果
09年龙固矿井井下安装MK-300型空冷器16台，MK-150型空冷 器7台，MK-25型空冷器7台。空冷器的冷冻循环水进水温度在 9-10℃，出水温度在17-18℃。空冷器出风温度在22-24℃左 右。根据矿井掘进巷道热量计算，每个掘进迎头的需冷量在 270kW-320kW之间。每个掘进迎头安装一台300kW空冷器后 能很好的解决迎头温度高的问题，迎头温度由33℃降至27℃， 降温效果明显。
制冰机2部输冰冷辐射降温系统总体情况?矿井水处理厂处理过的矿井水经过冷却塔后水温降至28再将其送入地面的两台冷水机组经冷水机组降温后送至地面冷水池再进入地面制冰机制成片状冰由2部xgz06型埋刮板输送机及一部螺旋输送机作为地面输冰设备副井安设两趟无缝钢管备副井安设两趟351无缝钢管井筒底输冰斜管井下硐室融冰池319
矿井制冷降温系统
新巨龙能源有限责任公司 李 伟 2009年12月
一、制冷降温的必要性
根据龙固矿井地质资料，矿区恒温带深度50m、温度 18.9℃；平均地温梯度 2.88℃/100m，其中非煤系地层 平均地温梯度2 .52℃/100m，煤系地层平均地温梯度 3.23℃/100m。矿井主采3煤层赋存区由西向东地温梯 度逐渐变小，呈西高东低、南高北低的总趋势。向斜轴 部地温梯度略低，背斜轴部地温梯度略高。3煤层底板 温度平均41.38℃，3煤层全部处于一级或二级高温区， 且大部分为二级高温区，一级高温区基本上在-700m 等 高线以浅，位于3(3 上)煤层赋存区的西部；二级高温 区大致在-700m 等高线以深，主要位于3(3 上)煤层赋 存区东部。
致谢
例如1、1301N工作面的需冷量为3000kW，在没采取降温措 施前，工作面温度达33℃，安装空冷器后，工作面进风巷温 度降至26℃，工作面温度降至28℃。降温效果明显。在工作 面局部地区安装25kW小型空冷器，为井下局部高温区岗位工 降温，能提供良好的环境，降温效果明显。
矿井气候条件及改善
我国南方部分矿井和开采深部煤层的矿井，受地面 温度、地温或井下机电设备散热等因素的影响，井 下局部地点的空气温度可能很高，甚至超过《规程》 规定的标准，此时就要考虑采取降温措施。 1、通风降温 (1）增加风量。当热害不太严重时，用提高通风强
度即增大风量的方法来降温是行之有效的降温措施。
(2）选择合理的通风系统。矿井通风系统或采区通 风系统应尽量缩短进风风流的路线长度，并使进风 巷道位于热源温度较低的层位中，以减少风流被加 热的机会；采煤工作面通风时，可选择下行通风方 式，将机电设备、煤炭运输地点等选择在回风风流， 以降低这些局部热源对工作面的影响。
况调查、测试，确定了各个降温地点的需冷量。考虑
系统冷损量和备用系数。确定了唐口煤业公司总需冷 量为5944kw。
在地面建立制冰厂制取片状冰，主井井筒中安装一趟 下冰保温管路，井底100m 附近修建制冷硐室，并设 立融冰池；地面生产的片冰被送至融冰池融化后，供 冷泵将池中 O一 2 ℃的冰水通过管道输送至采掘工作 面，采用空冷器、喷淋与防尘水相结合以及作为机组 冷却用水等方式进行散冷，降低工作面温度，满足生
井巷名称 无提升设备的风井和风硐
允许风速/（m/s） 最低 最高 15
专为升降物料的井筒
风桥 升降人员和物料的井筒
12
10 8
主要进、回风巷
架线电机车巷道 运输机巷，采区进、回风巷 采煤工作面、掘进中的煤巷和半煤岩巷 掘进中的岩巷 其它通风人行巷道 1.0 0.25 0.25 0.15 0.15
8
(3）改革采煤工作面通风方式。
2、改革采煤方法和顶板管理
(1）后退式采煤法与前进式相比，风阻小风量大，
有利于降温。 (2）倾斜长壁式采煤法的通风路线短，风阻小，风 量大，工作面入口风流温度相应较低，对改善工作 面的气候有利。
井下WAT集中制冷降温技术
井下WAT集中制冷降温技术山东新巨龙能源有限责任公司一、使用情况及效果2009年11月至2013年6月期间，新巨龙公司在井下两个制冷硐室安装了两期共9台WAT冷水机组，形成两套井下集中制冷降温系统，为井下所有采掘工作面及部分机电硐室提供制冷。
WAT冷水机组单台制冷量为3300kW，一期WAT制冷系统安装3台机组，两用一备；二期WAT制冷系统6台机组4用2备，为井下提供18000kW以上有效制冷量。
WAT冷水机组具有出水温度低，流量大等特点，平均出水温度3.5℃，总制冷水量达1140m3/h。
配合高效空冷器使用，能将风流温度降至20℃，采掘工作面温度控制在26℃以下，极大的改善了矿井生产环境，确保了矿井的安全生产。
二、主要技术性能WAT井下集中制冷降温系统采用井下制冷、地面散热模式，冷冻水在井下WAT机组的蒸发器中直接与氟利昂进行热交换，去除了中间环节，机组能效比高达4.2。
同时冷却水通过立管直接排至地面，达到降温排热效果。
它主要有WAT冷水机组、冷冻水循环泵、冷冻水管网、冷却水循环泵、冷却水立排管、地面冷却塔等组成。
其中WAT冷水机组包含由螺杆式压缩机、油分离器（油收集器）、冷凝器、油冷器、预和主的蒸发器，具有制冷效率高，出水温度低，运行温度等特点。
WAT冷水机组参数如下：制冷量：3300kW冷冻水进回水温度范围：3-18℃冷冻水流量：180m3/h冷缺水进回水温度范围：32-48℃冷冻水流量：380 m3/h配套电机功率：900kW三、技改说明1. 新巨龙公司WAT制冷系统采取分区供冷新模式，一期和二期WAT制冷系统分别靠近二采区及三采区，就近供冷，减少供冷距离和沿途冷量损耗，实现了制冷系统和采场的有效结合。
同时WAT制冷系统可随采场的改变而实现“迈步”移动，确保冷负荷中心始终靠近采区，实现就近供冷。
2. 同时为提高夏季制冷效率，从降温原理着手，增加大功率冷却塔，由配套2套冷却功率为3750kW的冷却塔增加到3套，有效的降低了冷却水温度，提升机组运行效率。
高地温深井WAT井下集中制冷降温技术研究
高地温深井WAT井下集中制冷降温技术研究周升举;韩力;刘善勇【摘要】介绍了地面埋管式WAT井下集中制冷降温系统,该系统主要由冷却水循环系统、冷冻水循环系统、散冷系统等组成.该降温技术显著特点是制冷机组布置在井下,置换出的热量通过钻孔排到地面,能够降低井下冷量损失和井下散热量,并建立了制冷余热利用系统.【期刊名称】《中国煤炭》【年(卷),期】2012(038)010【总页数】3页(P115-117)【关键词】深井高温;井下制冷;地面排热;余热利用【作者】周升举;韩力;刘善勇【作者单位】山东新巨龙能源有限责任公司,山东省巨野县,274918;中国矿业大学安全工程学院,江苏省徐州市,221008;山东新巨龙能源有限责任公司,山东省巨野县,274918;山东新巨龙能源有限责任公司,山东省巨野县,274918【正文语种】中文【中图分类】TD727新巨龙能源有限责任公司位于鲁西南巨野煤田的中南部，井田面积180km2，设计生产能力600万t／a，主要开采水平为－810m，具有高地热特征。
根据矿井地质资料，本区恒温带深度50m、温度18.9℃；平均地温梯度2.88℃／100m，其中非煤系地层平均地温梯度2.52℃／100m，煤系地层平均地温梯度3.23℃／100m。
矿井主采3＃煤层，底板温度平均41.38℃，3＃煤层全部处于一级或二级高温区。
集中式制冷降温系统按照冷媒介质分为冷水降温和冰水降温两种。
冰制冷降温系统耗能较大，且冰输送到井下还需要加水溶解，制冷效率较低，水消耗量较大，所以选用冷水降温方式。
集中式制冷降温系统按照制冷机的布置和组合方式不同，主要有地面集中式制冷降温系统和井下集中式制冷降温系统两种，其基本原理都是制冷机组制备冷冻水，用冷水作为冷媒输送到井下，达到降温的目的，其制冷效率较高。
地面集中式制冷降温系统主要优点为可选用大机组，适合于制冷量30MW以上的矿井降温系统；易于排除冷凝热。
其主要缺点为需在井下设高低压转换设备，以解决井上、井下高差而产生的高压差。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第三部分： 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统
谢桥煤矿简介：
谢桥煤矿位于安徽省颍 上县东北部，距颍上县城 约20公里，对原有矿井系 统实施改扩建，目前矿井 生产能力达1000万吨/年。 矿井采用主井、集中运输 大巷，分石门和上下山开 拓方式，共划分为四个采 区，即东一、东二、西一 、西二，该井田划分两个 水平，其中第二水平900m，平均地温为43℃。
热电联供系统示意图
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
大规模井下集中降温系 统目前国内尚不多见。丁 集矿的井下降温系统包括： 集控指挥系统，井下制冷 单元、高低压转换等各子 系统自动运行、闭式循环， 实现了大系统集中控制， 子系统自动运行。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
主要设备配备： 2台单机功率1800KW（奥地利颜巴赫）高 浓瓦斯发电机组，3台单机制冷功率5MW（印度特迈斯）蒸汽 式溴化锂制冷机组，3台单机制冷功率2 MW（美国约克）离 心式电制冷机组，1套交换能力为17.3 MW（德国西马格特宝） 井下三腔冷媒分配设备。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
在副井井口附近地面建集中制冷站，将制冷机组提供的冷冻水通 过输冷管道送至井底经过热交换器减压换热后回到地面制冷机组， 冷凝热由地面冷却塔直接排放到大气中，井底热交换器提供的 6℃二次冷冻水通过输冷管道送至各个工作面空冷器冷却空气， 冷冻水经空冷器热交换后温升至12℃回到换热器
第一部分： 矿井制冷降温技术现状
矿井制冷降温 技术调研
矿井制冷降温技术现状
第二部分 丁集煤矿制冷降温系统
第三部分 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系
统
第四部分 调研结论
第一部分： 矿井制冷降温技术现状
1、常用井下降温方式（非人工制冷）
通风降温
预冷进风风流
隔绝热源 疏干热含水层
个体防护
井下降温末端设备主要由局部扇风机、空冷器、过滤 器、仪表阀门、配电及控制设备等组成。其中空冷器是实 现供冷系统对工作面风流进行降温除湿的关键设备，丁集 矿目前使用的是德国产冷功率为300KW和400KW的空冷器。
井下供冷管道的主干管经主井井筒引入-826m制冷峒室， 筒径直径为400mm。管道采用塑套钢预制输冷管，其内层为 无缝钢管，中间层为聚氨酯保温层，外护层为高密度聚乙烯 管，具备抗阻燃、抗静电、保温性能强特点。
第一部分： 矿井制冷降温技术现状
2、人工制冷
井下集中制冷降温；
井下集中制冷降温是将集中制冷站直接建在井底，将制冷机组提 供的6℃冷冻水通过输冷管道送至各个工作面空冷器冷却空气， 冷冻水经空冷器热交换后温升至12℃回到制冷机组，制冷机组 冷凝热由冷却塔排放至回风巷，利用回风带走冷凝热。
地面集中制冷降温；
第三部分： 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统
井下高低压热交换系统
井下高低压热交换系统主要由高低压换热器（间接交 换）及分配系统、空冷器和管路组成。其系统流程为： 井下循环水（21℃）→高低压换热器（WAT）→输冷供水 管（水温6℃）→东西部采区分配站→空冷器→输冷回水 管（水温21℃）→二次循环水泵(变频)→高低压换热器（ WAT）。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
制冷机的供回水温度18℃， 由蒸汽型双效溴化锂冷水机组 加离心式冷水机组串联的两级 制冷装置实现。 第一级为蒸汽型双效溴化 锂机组，将冷媒水由18℃降至 5℃，选用3台冷功率5000kw的 蒸汽型双效溴化锂冷水机组； 第二级为离心式冷水机组， 将冷媒水由8℃降至2.5℃，选 用3台2000kw的离心式冷水机 组。由一台蒸汽型双效溴化锂 机组加一台离心式冷水机组组 成一个制冷单元，二个单元运 转，一个单元备用。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
目前，丁集矿井下共有 15个头面进行生产作业， 其中包括2个采煤工作面， 4个煤巷掘进和9个岩巷掘 进面。按照2010年井下降 温工作目标，采用三种布置 方式供冷，共安装空冷器 25个，实现了高温采掘工 作面全覆盖。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
丁集煤矿热电冷联供项目由瓦斯发电及余热利用、 矿井集中降温两部分组成。项目从2006年12月开始筹 划，至2008年5月地面工程开工建设，至2009年6月矿 井集中降温系统建成并向井下供冷，2011年3月首台高 浓度瓦斯发电机组实现并网发电运行。 主要设计参数：瓦斯发电先期总装机功率3.6MW， 每小时消耗100％纯CH4瓦斯气量1200m3，可利用发电 机产生的余热产生饱和蒸汽3t/h；降温系统总制冷装 机容量为21MW。
第三部分： 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统
蒸汽式溴化锂制冷机组
离心式电制冷机组
井下高低压换热器
空冷器
第三部分： 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统
应用效果
皮带顺槽空冷器进口空气温度33.8℃，湿度53.5%；出口 空气参数20.9℃，湿度73.1%。 皮带顺槽空冷器进口空气温度32.4℃，湿度67.1%；出口 空气参数19.3℃，湿度85.2%。
地面制冰站降温
在副井井口附近设地面集中制冰站，在站内由螺杆制冷压缩 机组通过压缩制冷剂进行蒸发吸热释放冷量给制冰机，由立式 内刮圆柱状制冰机组制取-5℃的片冰，经过输冰螺旋输送机将 片冰送至井口，通过在井筒中敷设的输冰管路（管路入口安装 漏斗和闸门），送至井底融冰池，与融冰池中的水混合后变成 3℃～5℃低温冷水。再由井底融冰硐室内供冷水泵沿输冷管路 将低温冷水送至采掘工作面。通过布置在采掘工作面的空冷器 和喷淋方式对进入采掘工作面的风流进行降温，空冷器16℃～ 17℃的回水经回水管回至井底融冰池内再次融冰，另一部分用 于工作面防尘和喷淋降温，不再回流。制冰机组的冷凝热由地 面冷却塔直接排放。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
井下供冷系统 井下供冷系统。 主要由高低压转换及 分配系统、井下末端 降温设备和管路组成。
其系统流程为： 地面冷媒水供水→三 腔冷媒分配器（PES） →输冷供水管→东西 部采区分配站→空冷 器→输冷回水管→二 次循环水泵→三腔冷 媒分配器→地面冷媒 水回水。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
第三部分： 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统
地面制冷系统
地面制冷系统主要流程为：冷媒回水→蒸汽型溴化锂制 冷机→离心式电制冷机→冷媒水循环泵→冷媒供水。系统 总制冷装机容量为10994.5KW。制冷机的供回水温度18℃ ，由蒸汽型溴化锂冷水机组加离心式冷水机组串联的两级 制冷装置实现。第一级为蒸汽型溴化锂机组，将冷媒水由 18℃降至5℃，第二级为离心式冷水机组，将冷媒水由8℃ 降至2.5℃。由一台蒸汽型溴化锂机组加一台离心式冷水机 组组成一个制冷单元。备用一台1805.5KW离心式冷水机 组。
丁集矿热害极为严重。根据地质勘探钻井测温结果表明， 现生产的-900m水平地温均在42℃，为二级热害区。每年的高 温季节，受地面高温影响，井下温度随地面大气参数昼夜呈 周期性变化，加剧了井下热害程度，采掘工作面进风温度达 30～34℃，回风温度达36～40℃，采煤工作面上隅角高达 45℃，湿度始终在95%以上
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
在热害治理上，2007～2008年夏季，矿山采用 在采煤工作面堆放冰块降温、发放大量的冰冻饮用 水和防暑降温药品、发放劳保短裤、增加采煤工作 面风量、加强局部通风、采用大气降温机降温等各 种方式，但效果均不明显。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
矿井降温系统主要包括地面 制冷系统和井下供冷系统，是热 电冷联供项目的子系统。为了保 证系统的安全性能，丁集煤矿经 多方调研比较，最终选择了德国 西马格特宝公司的井下降温系统。 地面制冷系统主要流程为： 冷媒回水→蒸汽型溴化锂制冷机 →离心式电制冷机→冷媒水循环 泵→冷媒供水。系统总制冷装机 容量为21MW。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
1412（1）高抽巷，2010年5月份，工作面温度达34℃以 上，湿度达92％以上。采用掘进工作面串接直供式降温后， 体感温度为27℃左右，湿度降到66％左右。 西二13-1回风大巷，2010年5月份，工作面温度达33℃以 上，湿度达96％以上。7月份，采用掘进工作面串接直供式 降温后，掘进工作面温度降到25℃左右，湿度降到83％左右。
第三部分： 谢桥、新巨龙煤矿制冷降温系统/新巨龙煤矿
龙固煤矿简介： 龙固煤矿位于鲁西南 巨野煤田的中南部，设计生 产能力6.00M/a，2013年 生产原煤超1000万吨，主 要开采水平为-810m，局部 开采深度超过1000m，具 有高地热特征。根据矿井地 质资料，平均地温梯度 2.88℃／100ｍ，其中非煤 系地层平均地温梯度2.52℃ ／100ｍ，煤系地层平均地 温梯度3.23℃／100ｍ。矿 井主采３＃煤层，底板温度 平均41.38℃，３＃煤层全 部处于一级或二级高温区
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
1141（3）综采工作面，平均地温40℃，降温前工作面预测 温度37℃以上，湿度达95%～100%。该工作面采用进风流阶 梯式集中方式降温后，平均温度始终保持在30℃左右，湿度 降到92%左右。
第二部分： 丁集煤矿制冷降温系统
1412（1）底抽巷，设计长度2446米，由一路局扇供风， 供风距离长，巷道内有6部皮带、1部岩巷综掘机和2台变压 器，机械电气设备散热量大。2009年6月份，该工作面温度 高达37℃左右，湿度达100％。2009年7月对该巷道实施降温 后，迎头温度保持在30℃左右，湿度降到86％左右，作业环 境得到明显改善。2009年7月份， 1412（1）底抽巷取得了 月进尺203米的好成绩。
瓦斯发电及余热利用系统：丁集煤矿地面瓦斯抽采泵站将 抽出的高浓度煤层瓦斯气输送到热电冷联供项目10000M3储 气罐内，再由储气罐将定压的瓦斯气输送至其预处理系统， 经过过滤脱水增压后输送给高浓发电机组发电，然后以发电 机组排出高温烟气作为热源，经配套的余热锅炉产生 0.6Mpa饱和蒸汽夏季用于矿井集中降温的蒸汽式溴化锂制 冷机组动力，冬季用于矿区地面采暖。 瓦斯发电站所发的电其中一部分用于集中降温所需的电力 消耗，多余的部分直接输送到矿井10kV电网上，满足矿井部 分电力需求。