一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫設備的制作方法

　　本發(fā)明涉及深井降溫領域，尤其涉及一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫方法和相關設備。

　　背景技術：

　　我國礦井開采深度以每年8～12m的速度增加，可以預計在未來20年我國很多礦井將進入到1000m～1500m的開采深度。在深部開采條件下，隨著開采深度的增加，地溫的升高是工作惡化的重要原因，持續(xù)的高溫高濕環(huán)境對人體的健康和工作能力造成極大的傷害，使勞動生產(chǎn)率大大下降。熱害已成為限制深井資源深部開采的主要障礙之一。

　　深井降溫技術可以分為水冷卻技術和冰冷卻技術，其中水冷卻技術就是地面空調技術在深井中的應用，而冰冷卻技術是將制備好的冰(冰片或冰漿)經(jīng)輸冷管道輸送到采掘工作面，同工作面的濕熱空氣進行熱交換，來進行冷卻和除濕。不論是水冷卻技術還是冰冷卻技術除濕能力均有限，造成深井風流多為近飽和狀態(tài)，此外，冷凍水或冰均來自低溫制冷機組，造成深井機械制冷系統(tǒng)能耗很大。因此，現(xiàn)有的深井降溫系統(tǒng)存在除濕量有限及能耗大的問題。

　　轉輪除濕具有除濕量大，對環(huán)境污染小等優(yōu)點正逐漸被廣泛應用。但是，傳統(tǒng)除濕轉輪能源消耗量大，能量利用率低，這主要由以下兩方面原因造成：第一，轉輪再生所需的再生溫度較高，再生能耗大；第二，處理空氣經(jīng)過轉輪后溫度較高，勢必會增大后續(xù)空氣處理過程所需的冷能。

　　熱管是一種新型傳熱元件，具有導熱性能高，結構簡單，工作可靠溫度均勻等優(yōu)點。可廣泛用于傳熱、變換熱通量以及熱控制方面。

　　技術實現(xiàn)要素：

　　鑒于現(xiàn)有深井降溫技術的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供了一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫設備，能穩(wěn)定除濕、高效降溫、節(jié)能環(huán)保，本發(fā)明將除濕量大的轉輪除濕機和零能耗的熱管技術應用于深井降溫，解決了現(xiàn)有的深井降溫系統(tǒng)存在除濕量有限及能耗大的問題。

　　本發(fā)明的技術方案是：一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫設備，其特征在于包括：箱體、隔板、一級轉輪除濕機、一級熱管管束、二級轉輪除濕機、二級熱管管束、溫度傳感器；兩級轉輪均分為處理段和再生段，轉輪上布滿蜂窩狀的流道，空氣進入這些流道時，與流道進行熱濕交換，兩級轉輪除濕機表面均設有吸附劑；兩級熱管管束均由蒸發(fā)段、冷凝段和絕熱段組成，蒸發(fā)段和冷凝段之間均通過絕熱段連接；

　　所述隔板把箱體分隔開形成處理空氣系統(tǒng)和再生空氣系統(tǒng)；

　　所述的處理空氣系統(tǒng)包括處理空氣進風口、處理空氣用空氣過濾器、一級轉輪除濕機處理段、一級熱管蒸發(fā)段、二級轉輪除濕機處理段、二級熱管蒸發(fā)段、處理空氣送風機、處理空氣排風口；

　　所述的再生空氣處理系統(tǒng)包括再生空氣進風口，再生空氣用空氣過濾器，一級熱管冷凝段、二級熱管冷凝段、一級轉輪除濕機再生段、輔助電加熱器、二級轉輪除濕機再生段、再生空氣排風機、再生空氣排風口。

　　優(yōu)選地，所述的一級轉輪除濕機和二級轉輪除濕機之間設置有輔助電加熱器，輔助電加熱器僅在二級熱管管束提供的再生能耗不足時開啟。

　　優(yōu)選地，一級轉輪除濕機和二級轉輪除濕機均為圓柱形，處理段和再生段面積比為1:1，處理段和再生段用擋板隔開。

　　優(yōu)選地，一級熱管管束由若干根u型單根熱管組成，二級熱管管束由若干根單根熱管組成；一級熱管管束和二級熱管管束均為銅-氟利昂重力式熱管。

　　優(yōu)選地，處理空氣送風機和再生空氣排風機均為防爆風機。

　　優(yōu)選地，一級轉輪除濕機和二級轉輪除濕機由各自配備的一級轉輪除濕電機和二級轉輪除濕電機帶動轉輪旋轉，電機均為防爆電機。

　　優(yōu)選地，所述的輔助電加熱器與一個溫度傳感器相連接，溫度傳感器可測量流經(jīng)的再生空氣的溫度，溫度傳感器與設備的控制器連接，控制器根據(jù)測量到的溫度對輔助電加熱器進行溫度控制。

　　優(yōu)選地，處理空氣用空氣過濾器和再生空氣用空氣過濾器均為自動卷繞式空氣過濾器。

　　本發(fā)明將要處理的深井風流先經(jīng)過一級轉輪除濕機升溫減濕，再經(jīng)過一級熱管蒸發(fā)段冷卻，再經(jīng)過二級轉輪除濕機升溫減濕，最后經(jīng)二級熱管蒸發(fā)段冷卻，獲得低溫低濕的空氣，對深井工作面進行降溫除濕。轉輪除濕機所需的再生能耗由兩級熱管冷凝段提供，熱管熱量不足時，由輔助電加熱器提供。

　　本發(fā)明充分利用轉輪除濕機的除濕量大、熱管的傳熱性能好、熱管節(jié)能等優(yōu)點，利用熱管的冷凝段提供部分再生能耗，減小了輔助電加熱器的能耗，大大節(jié)約了深井降溫系統(tǒng)的能耗，解決了深井降溫除濕的難題，并提高了深井工作面的舒適性。本發(fā)明的降溫方法和設備設計合理，具有很強的適應性和可操作性，可以很好的滿足深井降溫的需要。

　　附圖說明

　　圖1是一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫方法原理圖。

　　圖2是一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫設備結構示意圖。

　　圖3是二級單根熱管組成部分及工作原理圖。

　　圖4是一級熱管組成部分及工作原理圖。

　　圖5是一級轉輪除濕機內部結構圖。

　　圖6是一級轉輪除濕機工作原理圖。

　　附圖標記說明:

　　1-處理空氣進風口；2-處理空氣用空氣過濾器；3-一級轉輪除濕機電機；4-二級轉輪除濕機；5-二級熱管管束；6-處理空氣送風機；7-處理空氣送風口；8-再生空氣進風口；9-一級熱管管束；10-輔助電加熱器；11-溫度傳感器；12-一級轉輪除濕機；13-再生空氣排風機；14-再生空氣排風口；15-隔板；16-箱體；17-再生空氣用空氣過濾器；18-單根一級熱管蒸發(fā)段；19-單根一級熱管冷凝段；20-單根一級熱管絕熱段；21-單根一級熱管；22-單根二級熱管蒸發(fā)段；23-單根二級熱管；24-單根二級熱管冷凝段；25-單根二級熱管絕熱段；26-轉輪除濕機處理段；27-轉輪除濕機再生段；28-轉輪除濕機擋板；29-二級轉輪除濕機電機。

　　具體實施方式

　　為了便于理解，下面結合附圖和具體實施例進行說明。

　　如圖2所示，本發(fā)明一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫設備包括箱體16、隔板15、一級轉輪除濕機12、一級轉輪除濕機電機3、一級熱管管束9、二級轉輪除濕機4、輔助電加熱器10、二級熱管管束5、二級轉輪除濕機電機29、處理空氣送風機6、再生空氣排風機13、處理空氣用空氣過濾器2、再生空氣用空氣過濾器17、處理空氣進風口1、處理空氣排風口7、再生空氣進風口8、再生空氣排風口14。

　　所述的深井降溫設備均按設計要求布置在箱體16中，隔板15把箱體16分隔開形成兩條空氣流通路徑：處理空氣流通路徑和再生空氣流通路徑。

　　如圖1所示，處理空氣流通路徑：處理空氣在處理空氣送風機6的作用下進入處理空氣進風口1，然后經(jīng)處理空氣用空氣過濾器2過濾除塵后進入一級轉輪除濕機12的處理段26，由于轉輪除濕機表面吸附劑對水蒸氣的吸附作用，處理空氣濕度降低，又因為在吸附過程中吸附熱的作用，處理空氣溫度升高，因此經(jīng)轉輪除濕機后，空氣被升溫減濕，升溫減濕后的空氣進入一級熱管蒸發(fā)段18，熱管內的制冷劑吸收空氣中的熱量蒸發(fā)，空氣被冷卻，熱管內蒸發(fā)后的制冷劑經(jīng)一級熱管絕熱段20到達一級熱管冷凝段19。冷卻后的空氣再進入二級轉輪除濕機4的處理段26進行再次升溫減濕，再次升溫減濕的空氣進入一級熱管蒸發(fā)段18再次冷卻，再次冷卻后的空氣為低溫低濕空氣，最后經(jīng)處理空氣送風口7送入深井工作區(qū)。

　　再生空氣流通路徑：再生空氣在再生排風風機13的作用下進入再生空氣進風口8，經(jīng)再生空氣用空氣過濾器17過濾除塵后流經(jīng)二級熱管管束5的冷凝段24，冷凝段內的制冷劑遇冷冷凝，放出熱量給空氣，在重力作用下，經(jīng)絕熱段20回到蒸發(fā)段22，空氣被加熱，加熱后的空氣后再經(jīng)過一級熱管管束9的冷凝段19進一步加熱，加熱升溫后的再生空氣進入二級轉輪除濕機4的再生段27，熱的再生空氣蒸發(fā)吸附在吸附劑的水蒸氣，將水蒸氣帶出再生區(qū)，從而完成二級轉輪除濕機的再生。流出二級轉輪除濕機再生段的再生空氣在輔助電加熱器10的加熱作用下溫度再次升高，接著流進一級轉輪除濕機的再生段27再次完成一級轉輪除濕機的再生，流出一級轉輪除濕機再生段27最后經(jīng)再生空氣排風口14排出。

　　輔助電加熱器10與一個溫度傳感器11相連接，溫度傳感器11可測量流經(jīng)的再生空氣的溫度，溫度傳感器11與設備的控制器連接，控制器根據(jù)測量到的溫度對輔助電加熱器10進行溫度控制。

　　如圖3所示，二級熱管管束5由若干根單根重力式熱管23組成，其中單根重力式熱管由二級蒸發(fā)段22、二級冷凝段24、二級絕熱段25組成。本發(fā)明中單根重力式熱管23的工作過程為：每根單根重力式熱管23內封閉回路中是真空并充注液體制冷劑的。封閉回路工作時，液態(tài)制冷劑匯集在二級蒸發(fā)段22中，二級蒸發(fā)段22和要處理的深井熱空氣進行熱交換，二級蒸發(fā)段22內的液態(tài)制冷劑得到熱量，受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑蒸氣通過二級絕熱段25上升到達二級冷凝段24，制冷劑蒸氣在二級冷凝段24中與再生空氣進風管送入的深井空氣進行熱交換，二級冷凝段24制冷劑蒸氣失去熱量，釋放潛熱而凝結成液態(tài)制冷劑，液態(tài)制冷劑在重力作用下，經(jīng)二級絕熱段25回到二級蒸發(fā)段22中，如此循環(huán)往復運行。熱管內的整個工作過程依靠重力作用，不需要外加能源，就能使制冷劑自然循環(huán)流動。

　　如圖4所示，一級熱管管束9由若干跟單根u型熱管21組成，其中單根u型熱管21由一級蒸發(fā)段18、一級冷凝段19、一級絕熱段20組成。本發(fā)明中單根u型熱管21的工作過程為：工作狀態(tài)下，每根單根u型熱管內封閉回路中是真空并充注液體制冷劑的。封閉回路工作時，液態(tài)制冷劑匯集在一級蒸發(fā)段18中，一級蒸發(fā)段18和一級轉輪除濕機12處理空氣進行熱交換，一級蒸發(fā)段18內的液態(tài)制冷劑得到熱量，受熱蒸發(fā)產(chǎn)生的制冷劑蒸氣通過一級絕熱段20到達一級冷凝段19，制冷劑蒸氣在一級冷凝段19中與流經(jīng)二級熱管管束5的再生空氣進行熱交換，一級冷凝段19制冷劑蒸氣失去熱量，釋放潛熱而凝結成液態(tài)制冷劑，液態(tài)制冷劑在重力作用下，經(jīng)一級絕熱段20回到一級蒸發(fā)段18中，如此循環(huán)往復運行。熱管內的整個工作過程依靠重力作用，不需要外加能源，就能使制冷劑自然循環(huán)流動。

　　如圖5，圖6所示，一級轉輪除濕機分為處理段26和再生段27，處理段26和再生段27由擋板28分隔開，處理空氣經(jīng)過轉輪處理段26，當吸附劑表面的水蒸氣壓力小于處理空氣中水蒸氣壓力時，吸附劑吸附處理空氣的水蒸氣；再生空氣為熱空氣，可帶走吸附劑吸附的水蒸氣，在此過程中，吸附劑的吸濕能力得到再生，在電機3的工作下，帶動轉輪旋轉，循環(huán)進行除濕處理實現(xiàn)對處理空氣進行除濕處理。二級轉輪除濕機工作原理與一級轉輪除濕機完全相同。

　　一種轉輪除濕和熱管冷熱利用的深井降溫設備在運行時，首先開啟系統(tǒng)所有風管，保持通風無阻，然后開啟系統(tǒng)進行除濕降溫處理，系統(tǒng)對處理空氣進行兩次除濕處理，兩次冷卻處理；對再生空氣進行三次加熱處理；再生空氣的熱量利用和輔助電加熱器的共同作用下，可以很好滿足轉輪除濕機的再生能耗；處理空氣的兩次冷卻處理根據(jù)計算要求設置合適的熱管可以達到處理空氣的降溫要求，滿足深井的深井工作溫度要求。

　　總之，本發(fā)明能很好實現(xiàn)提供一種能穩(wěn)定除濕、高效降溫、節(jié)能環(huán)保的深井降溫方法和設備。

　　以上所述，僅是本發(fā)明的較佳具體實施例，并非對本發(fā)明做任何限制，凡是根據(jù)發(fā)明技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、變更以及等效結構變化，均仍屬于本發(fā)明技術方案的保護范圍內。