本技術(shù)涉及深部礦井制冷技術(shù)，尤其涉及一種應(yīng)用于深部礦井的無泵驅(qū)超長重力熱管式制冷系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
1、隨著淺層礦產(chǎn)資源逐漸枯竭，以及采礦技術(shù)和能力的不斷進(jìn)步，礦產(chǎn)資源開采正在加速向更深部推進(jìn)，以滿足日益增長的資源需求。隨著開采深度的增加，圍巖溫度不斷上升，熱害問題變得愈加突出。高地溫?zé)岷χ卫硪殉蔀樯罹_采中亟待解決的關(guān)鍵難題之一。高溫環(huán)境不僅嚴(yán)重威脅礦工的身心健康，導(dǎo)致勞動效率降低，還增加了安全事故和設(shè)備故障的風(fēng)險，從而對礦井的安全生產(chǎn)構(gòu)成重大挑戰(zhàn)。礦井熱害處理技術(shù)水平及其經(jīng)濟(jì)性直接關(guān)系到礦井的最大允許開采深度。
2、目前主流的礦井制冷方案是通過利用制冷機(jī)組產(chǎn)生低溫冷源輸送至井下，降低工作面溫度，具有技術(shù)成熟度高的優(yōu)勢。但是隨著礦井深度的增加，冷源的輸送距離增大，冷量損失大造成降溫效果不理想。其它將制冷機(jī)組設(shè)置在井下的方案則面臨冷凝熱排放困難的問題，導(dǎo)致降溫效率低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)中的至少一項不足，本實(shí)用新型提供一種應(yīng)用于深部礦井的無泵驅(qū)超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，氣態(tài)工質(zhì)由于蒸汽壓力差熱管頂部流動，而液態(tài)工質(zhì)則由于重力作用流至底部，過程中不需要安裝額外的泵，使得井下制冷設(shè)備大幅簡化，可以適用于深部礦井且降溫效率較高。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型可以采用如下技術(shù)方案：
3、一種超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，包括：
4、超長重力熱管，其至少底部延伸至礦井內(nèi)；
5、空氣冷卻器，其設(shè)置于礦井內(nèi)并與所述超長重力熱管的底部進(jìn)行熱交換；
6、冷凝蒸發(fā)器，其設(shè)置于地面上并與所述超長重力熱管的頂部進(jìn)行熱交換；
7、表冷器，其設(shè)置于地面上并與所述冷凝蒸發(fā)器進(jìn)行熱交換，
8、其中，所述冷凝蒸發(fā)器、空氣冷卻器和超長重力熱管通過管路形成第一換熱循環(huán)回路，所述第一換熱循環(huán)回路內(nèi)流動有熱管工質(zhì)。
9、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述超長重力熱管的長度為200-4000m，所述超長重力熱管的長徑比大于5000，所述超長重力熱管的底部延伸至礦井的掘進(jìn)層內(nèi)。
10、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述空氣冷卻器設(shè)置有多個。
11、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述超長重力熱管設(shè)置有一根或多根。
12、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，還包括防爆軸流風(fēng)機(jī)，所述防爆軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置于礦井內(nèi)。
13、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述表冷器與所述冷凝蒸發(fā)器通過管路形成第二換熱循環(huán)回路，所述第二換熱循環(huán)回路內(nèi)流動有熱泵工質(zhì)，所述第二換熱循環(huán)回路設(shè)置有熱泵壓縮機(jī)和膨脹閥。
14、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述熱管工質(zhì)為氨、二氧化碳、r134a或者r22制冷工質(zhì)。
15、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述冷凝蒸發(fā)器的進(jìn)口側(cè)與所述超長重力熱管的出口端設(shè)置有蒸汽調(diào)節(jié)閥，所述冷凝蒸發(fā)器的出口側(cè)與所述超長重力熱管的進(jìn)口端設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥。
16、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述第一換熱循環(huán)回路的管道的外表面，或/和，所述超長重力熱管的外表面覆蓋有保溫材料。
17、如上所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，進(jìn)一步地，所述熱泵壓縮機(jī)配置有變頻技術(shù)。
18、本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果在于：
19、1、超長重力熱管與空氣冷卻器結(jié)合，超長重力熱管內(nèi)的工質(zhì)經(jīng)過空氣冷卻器，吸收掘進(jìn)層內(nèi)熱空氣的熱量后相變汽化，并上升至超長重力熱管頂部，經(jīng)過冷凝蒸發(fā)器放熱液化后回流至超長重力熱管，重新吸收熱量并再次汽化；超長重力熱管頂部的蒸汽出口調(diào)節(jié)閥用于調(diào)節(jié)重力熱管蒸汽壓力，從而改變蒸汽上升速度；回液流量調(diào)節(jié)閥可根據(jù)實(shí)際井下冷負(fù)荷控制超長重力熱管內(nèi)循環(huán)工質(zhì)的流量。
20、2、超長重力熱管在內(nèi)的第一換熱循環(huán)回路不需要泵的輔助，熱管內(nèi)蒸汽工質(zhì)向上流動由超長重力熱管兩端的蒸汽壓差驅(qū)動，而液態(tài)工質(zhì)向下流動則由重力驅(qū)動，在沒有泵驅(qū)動的情況下實(shí)現(xiàn)超長重力熱管內(nèi)的循環(huán)工質(zhì)在地面和礦井內(nèi)的循環(huán)，進(jìn)一步簡化了地下礦井的設(shè)備，從而降低了能耗并提高了系統(tǒng)的可靠性，降低運(yùn)維成本。
1.一種超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述超長重力熱管的長度為200-4000m，所述超長重力熱管的長徑比大于5000，所述超長重力熱管的底部延伸至礦井的掘進(jìn)層內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述空氣冷卻器設(shè)置有多個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述超長重力熱管設(shè)置有一根或多根。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，還包括防爆軸流風(fēng)機(jī)，所述防爆軸流風(fēng)機(jī)設(shè)置于礦井內(nèi)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述表冷器與所述冷凝蒸發(fā)器通過管路形成第二換熱循環(huán)回路，所述第二換熱循環(huán)回路內(nèi)流動有熱泵工質(zhì)，所述第二換熱循環(huán)回路設(shè)置有熱泵壓縮機(jī)和膨脹閥。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱管工質(zhì)為氨、二氧化碳、r134a或者r22制冷工質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述冷凝蒸發(fā)器的進(jìn)口側(cè)與所述超長重力熱管的出口端設(shè)置有蒸汽調(diào)節(jié)閥，所述冷凝蒸發(fā)器的出口側(cè)與所述超長重力熱管的進(jìn)口端設(shè)置有流量調(diào)節(jié)閥。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述第一換熱循環(huán)回路的管道的外表面，或/和，所述超長重力熱管的外表面覆蓋有保溫材料。
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超長重力熱管式制冷系統(tǒng)，其特征在于，所述熱泵壓縮機(jī)配置有變頻技術(shù)。