本发明公开了一种矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统。该系统包括：空气处理系统、再生空气系统、低温涌水系统及高温涌水系统。空气处理系统将矿井空气先通过一级空气冷却器预冷除湿，再通过转轮除湿机除湿，最后通过二级空气冷却器深度降温。再生空气系统由空气加热器、辅助电加热器和转轮除湿机的再生区构成。低温涌水系统提取低温涌水的冷量，经板式换热器将提取的冷水供给空气处理系统的一级空气冷却器和二级空气冷却器。高温涌水系统将提取高温涌水的热量，将提取的热量供给再生空气系统的空气加热器。该系统结构简单，不需制冷机组，适用于有涌水充足的矿区对工作面进行降温除湿。
1.一种矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于该系统包括：空气处理系统(1)、再生空气系统(2)、低温涌水系统(3)及高温涌水系统(4)；
所述空气处理系统(1)包括：转轮除湿机、自动卷绕式空气过滤器(12)、一级空气冷却器(13)、电机(16)、二级空气冷却器(18)和风机(112)；其中自动卷绕式空气过滤器(12)位于整个系统的进风侧，转轮除湿机位于一级空气冷却器(13)和二级空气冷却器(18)之间，风机(112)位于整个系统的出风侧，在二级空气冷却器(18)和风机(112)之间设有挡水板(111)，在一级空气冷却器(13)底部设有一级空气冷却器的进水口(14)和一级空气冷却器的出水口(15)，在二级空气冷却器(18)底部设有二级空气冷却器的进水口(19)和二级空气冷却器的出水口(110)；
所述再生空气系统(2)包括：空气加热器(24)、辅助电加热器(25)、分隔板(26)和再生风机(28)；在整个系统出风侧设有再生风机(28)，在空气加热器(24)后面设有辅助电加热器(25)，在辅助电加热器(25)和再生风机(28)之间设有分隔板(26)，在空气加热器(24)上部设有空气加热器的进水口(22)和空气加热器的出水口(23)；
所述低温涌水系统(3)包括：低温涌水水池(31)、低温涌水水质处理装置(32)、板式换热器(35)、一次侧水系统及二次侧水系统；所述低温涌水水池(31)与低温涌水水质处理装置(32)连接；所述板式换热器(35)一侧接一次侧水系统，另一侧接二次侧水系统；
所述高温涌水系统(4)包括：高温涌水水池(41)、高温涌水水质处理装置(42)、供水管(44)、排水管(45)和水泵(43)；所述高温涌水水池(41)与高温涌水水质处理装置(42)连接；
所述供水管(44)连接高温涌水水质处理装置(42)到再生空气系统的空气加热器的进水口(22)；所述高温涌水系统的排水管(45)连接空气加热器的出水口(23)；
所述低温涌水系统(3)与空气处理系统的一级空气冷却器(13)和二级空气冷却器(18)连接，高温涌水系统(4)与再生空气系统的空气加热器(24)连接。
2.根据权利要求1所述的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于，所述一次侧水系统由一次侧供水管(33)、一次侧排水管(310)、一次侧水泵(34)构成，一次侧供水管(33)连接低温涌水系统的水质处理装置(32)到板式换热器的一次侧进水口(36)，一次侧排水管(310)连接板式换热器的一次侧出水口(39)。
3.根据权利要求1所述的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于，所述二次侧水系统由二次侧供水管(311)、二次侧回水管(312)和二次侧水泵(313)构成，二次侧供水管(311)连接板式换热器的二次侧出水口(38)，二次侧回水管(312)连接板式换热器二次侧的进水口(37)。
4.根据权利要求3所述的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于：所述的一级空气冷却器的进水口(14)和二级空气冷却器的进水口(19)并联后与低温涌水系统二次侧供水管(311)相连，所述的一级空气冷却器的出水口(15)和二级空气冷却器的出水口(110)并联后与低温涌水系统二次侧回水管(312)相连。
5.根据权利要求1所述的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于：所述板式换热器(35)为水-水板式换热器，板式换热器的作用是降低水压。
6.根据权利要求1所述的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于：所述高温涌水水池(41)收集深水平的高温涌水，涌水温度需高于35℃。
7.根据权利要求1所述的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，其特征在于：所述低温涌水水池(31)收集浅水平的低温涌水，涌水温度需低于22℃。
矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统
技术领域
[0001] 本发明涉及矿井降温技术，特别适用于矿井涌水水源充足的矿井对采掘工作面热害环境中进行降温除湿。
背景技术
[0002] 在深部采矿工程中，创造一个安全和舒适的微气候环境，是矿井降温工作要完成的基本任务。
[0003] 在深井降温系统中，主要采用人工制冷降温技术，通过制冷机组提供冷源(冰片或冷水)，经专用的输冷管道输送到采掘工作面，同工作面的湿热空气进行热交换，来进行冷却和除湿的，空气冷却器常用的是喷淋式空冷器和表面式空冷器。喷淋式空冷器借助于空气和水直接接触使矿井风流冷却。在表面式空冷器中，空气经管壁与管内的冷水进行间接接触，以使风流冷却。不论是喷淋式空冷器还是表面式空冷器除湿能力均有限，造成矿井风流多为近饱和状态，此外，喷淋式空冷器和表面式空冷器采用的介质均来自低温制冷机组，造成矿井机械制冷系统能耗很大。因此，现有的矿井降温系统存在除湿量有限及能耗大的问题。
[0004] 深部矿井在不同水平下，有不同水温的涌水，可从低温涌水中提取冷源，从高温涌水中提取热源。因此，如能将矿井涌水的冷量和热量合理用于深井降温系统，必将减少深井降温系统的能耗。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，该系统从矿井低温涌水中提取冷量用于空气冷却器的冷却处理，从矿井高温涌水提取热量用于转轮除湿机的除湿再生。该系统结构简单，不需制冷机组，适用于有涌水充足的矿井对工作面进行降温除湿。
[0006] 本发明的目的是通过以下技术方案实现的：一种矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统，该系统包括：空气处理系统、再生空气系统、低温涌水系统及高温涌水系统。
[0007] 所述空气处理系统包括：转轮除湿机、自动卷绕式空气过滤器、一级空气冷却器、电机、二级空气冷却器和风机；其中自动卷绕式空气过滤器位于整个系统的进风侧，转轮除湿机位于一级空气冷却器和二级空气冷却器之间，风机位于整个系统的出风侧，在二级空气冷却器和风机之间设有挡水板，在一级空气冷却器底部设有一级空气冷却器的进水口和一级空气冷却器的出水口，在二级空气冷却器底部设有二级空气冷却器的进水口和二级空气冷却器的出水口；
[0008] 所述再生空气系统包括：空气加热器、辅助电加热器、分隔板和再生风机；在整个系统出风侧设有再生风机，在空气加热器后面设有辅助电加热器，在辅助电加热器和再生风机之间设有分隔板，在空气加热器上部设有空气加热器的进水口和空气加热器的出水口；
[0009] 所述低温涌水系统包括：低温涌水水池、低温涌水水质处理装置、板式换热器、一次侧水系统及二次侧水系统；所述低温涌水水池与低温涌水水质处理装置连接；所述板式换热器一侧接一次侧水系统，另一侧接二次侧水系统；
[0010] 所述高温涌水系统包括：高温涌水水池、高温涌水水质处理装置、供水管、排水管和水泵；所述高温涌水水池与高温涌水水质处理装置连接；所述供水管连接高温涌水水质处理设备到再生空气系统的空气加热器的进水口；所述高温涌水系统的排水管连接空气加热器的出水口；
[0011] 所述低温涌水系统与空气处理系统的一级空气冷却器和二级空气冷却器连接，高温涌水系统与再生空气系统的空气加热器连接。
[0012] 进一步地，所述一次侧水系统由一次侧供水管、一次侧排水管、一次侧水泵构成，一次侧供水管连接低温涌水系统的水质处理设备到板式换热器的一次侧进水口，一次侧排水管连接板式换热器的一次侧出水口。
[0013] 进一步地，所述二次侧水系统由二次侧供水管、二次侧回水管和二次侧水泵构成，二次侧供水管连接板式换热器的二次侧出水口，二次侧回水管连接板式换热器二次侧的进水口。
[0014] 进一步地，所述的一级空气冷却器的进水口和二级空气冷却器的进水口并联后与低温涌水系统二次侧供水管相连，所述的一级空气冷却器的出水口和二级空气冷却器的出水口并联后与低温涌水系统二次侧水系统的回水管相连。
[0015] 进一步地，所述板式换热器为水-水板式换热器，板式换热器的作用是降低水压。
[0016] 进一步地，所述高温涌水水池收集深水平的高温涌水，涌水温度需高于35℃。
[0017] 进一步地，所述低温涌水水池收集浅水平的低温涌水，涌水温度需低于22℃。
[0018] 所述低温涌水系统和高温涌水系统的水质处理装置对低温涌水和高温涌水进行除污及软化处理。
[0019] 本发明的有益效果在于：
[0020] 1)本发明内设有除湿量大的转轮除湿机，解决了井下除湿难题，因此具有舒适性高的优点。
[0021] 2)本发明从矿井低温涌水中提取冷量用于空气冷却器的冷却处理。从矿井高温涌水提取热量用于转轮除湿机的除湿再生。由于充分利用了涌水冷量和热量，节约了矿井降温除湿系统的能耗，因此具有能耗低的优点。
[0022] 3)本发明不需要设置制冷机组，因此具有环保的优点。
附图说明
[0023] 图1是本发明系统示意图。
[0024] 图2是本发明空气处理系统和再生空气系统的结构示意图。
[0025] 图3是本发明各部分连接示意图。
[0026] 附图标记说明:
[0027] 1—空气处理系统；2—再生空气系统；3—低温涌水系统；4—高温涌水系统；
[0028] 11—进风口；12—自动卷绕式空气过滤器；13—一级空气冷却器；14—一级空气冷却器的进水口；15—一级空气冷却器的出水口；16—电机；17—除湿区；18—二级空气冷却器；19—二级空气冷却器的进水口；110—二级空气冷却器的出水口；111—挡水板；112—风机；113—出风口；
[0029] 21—再生空气进风口；22—空气加热器的进水口；23—空气加热器的出水口；24—空气加热器；25—辅助电加热器；26—分隔板；27—再生区；28—再生风机；29—再生空气出风口；
[0030] 31—低温涌水水池；32—低温涌水水质处理装置；33—一次侧供水管；34—一次侧水泵；35—板式换热器；36—一次侧进水口；37—二次侧进水口；38—二次侧出水口；39—一次侧出水口；310—一次侧排水管；311—二次侧供水管；312—二次侧回水管；313—二次侧水泵；
[0031] 41—高温涌水水池；42—高温涌水水质处理装置；43—水泵；44—供水管；45—排水管
具体实施方式
[0032] 为了便于理解，下面结合附图和具体实施例进行说明。
[0033] 本发明系统示意图如图1所示，本发明矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统由空气处理系统1、再生空气系统2、低温涌水系统3及高温涌水系统4组成。空气处理系统将井下用风点的空气处理成低温低湿空气送入矿井工作面。再生空气系统用于提供转轮除湿机再生所需的再生空气。低温涌水系统用于给空气处理系统提供冷水。高温涌水系统用于给再生空气系统提供热水。
[0034] 转轮除湿机分为除湿区17和再生区27两部分。除湿区17除湿后在电机16作用下移动到再生区27，同时再生空气先通过空气加热器24加热，再通过辅助电加热器25进一步加热，产生热再生空气。分隔板26使产生的热再生空气进入再生区27，热再生空气驱除再生区27的水分，再生区27驱除水分后在电机16作用下移动到除湿区17。再生与除湿持续进行，实现连续除湿过程。
[0035] 挡水板111的作用是阻止水滴进入工作面。
[0036] 如图2，图3所示，本发明的空气处理系统的过程为：矿井要处理的空气(温度为30℃，含湿量为21.5g/kg干空气)在风机112的作用下，经进风口11进入自动卷绕式空气过滤器12，空气被净化。净化后的空气进入一级空气冷却器13，同时一次侧水泵34将来自井下-100米水平处的低温涌水水池31中的低温涌水(16℃)先送入板式换热器，与二次侧冷水进行热交换，获得二次侧冷水(17.2℃)，再用二次侧水泵313将二次侧的冷水送入一级空气冷却器的进水口14和二级空气冷却器的进水口19。在一级空气冷却器13中，空气与一级空气冷却器中的冷水进行间接热湿交换，由于矿井空气高温高湿，露点温度(露点温度为26.1℃)高于冷水温度(17.2℃)，空气经一级空气冷却器13进行冷却减湿空气处理过程。冷却减湿后的空气(温度为24℃，含湿量为21.5g/kg干空气)进入除湿区17，实现等焓减湿的空气处理过程。经转轮除湿机等焓减湿后的空气(温度为48℃，含湿量为7.4g/kg干空气)进入二级空气冷却器18，在二级空气冷却器18中，空气与二级空气冷却器管内冷水(17.2℃)进行间接热湿交换，由于空气露点温度较低(9.6℃)，低于冷水温度，空气被等湿减湿，处理后的空气为低温低湿空气(温度为22℃，含湿量为7.4g/kg干空气)。经二级空气冷却器18冷却后的空气经挡水板111分离出空气中携带的水滴，然后送到出风口113，最后低温低湿的空气通过风筒或直接送入的方式进入采掘工作面。
[0037] 如图2，图3所示，本发明再生空气系统的过程为：在电机16的带动下，转轮除湿区17缓慢转动到再生区27，再生空气系统周围空气在再生风机28的作用下，进入再生空气进风口21，然后通过空气加热器24加热空气，同时水泵43将来自井下-800米水平处高温涌水水池中的高温涌水(40℃)送入空气加热器24，加热后的空气再通过辅助电加热器25进一步加热再生空气，达到转轮除湿机所需再生温度，加热后的空气将再生区27的水蒸气分离出来，再生后的空气经再生出风口29排至回风巷或废旧巷道。
[0038] 综上所述，本发明实施例的矿井涌水冷、热利用的深井降温除湿系统可以很好的满足深井降温的需要，该系统不但除湿能力强，而且充分利用现有的矿井涌水资源，达到了节能、舒适和环保的目的。在实际应用中，低温涌水温度越低，降温除湿效果越明显；高温涌水温度越高，节能效果越明显。
[0039] 以上所述，仅是本发明的较佳的具体实施方式，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变换，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
