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西安科技大学刘浪团队成功开发出高效环保深井降温系统

2018-05-16

  近日,西安科技大学刘浪研究团队成功开发出一种基于蓄热充填体深井吸附降温系统,该系统利用充填体提取热量驱动吸附制冷系统,利用低温矿井水提供冷源降温吸附后的热空气,解决了采用充填采矿方法的高温矿井的热害问题。相关论文发表于《煤炭学报》。


  随着开采深度的增加,原岩温度不断升高,热害现象越加显著,已成为制约矿井安全开采的重大问题。国内外深部矿井多采用人工制冷降温系统解决深井热害问题。深井人工制冷降温系统占典型矿山总能耗的25%左右,不仅能耗较高,系统还面临着工作面湿度大的问题。刘浪研究团队采用从深部开采充填体提取热量,并合理用于深井降温系统,具有能源利用和减轻矿井热海的双重意义。


  基于蓄热充填体深井吸附降温系统结构框架


  基于蓄热充填体深井吸附降温系统由空气处理系统、充填采热系统及矿井水系统3 个子系统组成。空气处理系统为三级表面式冷却器和二级转轮除湿机,主要是因为一级转轮除湿机处理空气后,由于吸附热等原因,空气的温度会升高,导致除湿动力较小,影响转轮除湿机的效率 。因此,对一级转轮除湿机之后采用二级表面式冷却器进行冷却。为了达到工作面所需的低温低湿空气,在二级转轮除湿机后设置三级表面式冷却器。矿井水系统采用开式系统,并对矿井水进行除污软化等处理。充填采热系统为空气处理系统中的转轮除湿机提供再生热源。矿井水系统用于给空气处理系统的表面式冷却器提供冷源。排水温度较高,可考虑排水热利用。


  在某采用充填法控制地压的铜矿的-760 m 中段56 号-12 采场进行该系统的热力学分析。分析发现,当再生温度取80 ℃,矿井水温取18 ℃时,基于蓄热充填体深井吸附降温系统可实现的降温温差为8. 9 ℃,相对湿度降低了52. 9%,充分实现了基于蓄热充填体深井吸附降温系统的降温除湿功能,并与传统深井降温系统相比,湿度更低,舒适性更优。


  这项研究得到了国家自然科学基金项目的资金支持。论文第一作者为陈柳副教授,通讯作者为刘浪副教授。


  责任编辑:宫在芹
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