采用压缩空气气供冷的新型矿井集中空调系统(一)

采用压缩空气气供冷的新型矿井集中空调系统

    陈  平

 (山东科技大学，山东泰安271019)

    摘  要：采用压缩空气供冷的新型矿井空调系统，能够沿采煤工作面均匀供冷，工作面内的温差

 小，能有效地解决当前我国矿井集中空调中存在的实际问题。通过采煤工作面的需冷量、供气量和压缩

 及冷却每m’压缩空气的费用计算，并与传统的矿井集中空调系统比较，结果表明该系统在相同条件下

 工作面需冷量较小，系统简单，应用灵活，管理方便，投资运行费用省，是一条可供选择的矿井降温的新

 途径。

   关键词：压缩空气；矿井降温；供气量；需冷量

   中图分类号：TD727    文献标识码：B    文章编号：1008-4495(2004)03-0001-03

1矿井集中空调系统目前存在的问题

   目前国内外常用的矿井集中空调系统都是利用

制冷机制备的冷冻水作为供冷媒质，通过空冷器冷

却风流向采掘工作面供冷的。用空冷器冷却风流，在

采煤工作面上的布置方式不外乎两种：一是用空冷

器集中冷却工作面的进风风流；二是在工作面内布

置空冷器分段冷却工作面风流。由于受采煤工作面

具体条件的限制，这两种方式在实际应用中都存在

不同程度的问题。

1．1冷却工作面进风流的方式

 这种方式是将空冷器布置在采煤工作面的进

风巷道内，其主要优点是对工作面的生产影响较

小，易于实现，管理方便，因而在我国矿井降温中被

广泛采用。但是采用这种布置方式降温后风流沿整

个采煤工作面的温度分布不均匀，工作面人口风温

低，出口风温高，尤其是当采煤工作面的长度较大

(>150m)，围岩温度较高(>40cC)，工作面供风量

又较小时，还可能出现工作面人口风温过低(甚至低

于10℃)，出口风温又超限的情况，因而影响了采煤

工作面的降温效果。而且在工作面的低温段，由于围

岩与风流的温差较大，围岩散热量增加，工作面的需

冷量也随之加大，增加了工作面的制冷负荷。此外，

在工作面的进风巷道内设置空冷器占据的空间较

大，也给工作面的生产和运输带来一定的影响。因

此，对我国长壁回采工作面采用这种布置方式具有

较大的局限性。

1．2  分段冷却工作面内风流的方式

   这种布置方式是将空冷器分段布置在采煤工作

面中或将风筒引人工作面中，它可以克服前一种布

置方式的缺点，使冷量沿工作面全长的分布合理，降

温后在工作面全长上可以获得较均匀的温度分布

而且工作面的需冷量也较小。但是由于采煤工作面

的空间狭小，沿工作面分散布置空冷器或将风筒：

人工作面中，将给生产带来严重的干扰，同时也易造

成空冷器或风筒的损坏，维护极为困难。因此，这种

布置方式在实际工程中难于实现，迄今为止在我国

矿井降温中还没有得到应用。

   由此可见，当前我国在矿井集中空调中还存有

着一定的问题，直接影响了矿井降温的效果和经济

效益。因此，寻求一种新型的矿井空调系统有着十分

重要的现实意义。

2  矿井压气空调系统的基本原理

   矿井压气(压缩空气，简称压气，下同)空调；

统是在传统的矿井空调系统的基础上发展起来的—

种新型的矿井空调系统，其基本原理是利用压气作

为供冷媒质，直接向采掘工作面喷射制冷。该系统主

要由冷源(制冷机组)、空压机、输气管、中间换热器

和送风器等几部分组成，如图1所示。其整个工作{

程如下：制冷机蒸发器4送出的冷水首先经过中间换

热器8将地面空压机16输出的压缩空气冷却，冷压器

通过输冷管道9、10送到采煤工作面，在工作面上的

送风器14将冷压气射出，形成冷风射流，冷风射流统

    基金项目：煤炭科学基金资助项目

   作者简介：陈平(1958—)，男，硕士，副教授，主要从事矿井通

风与安全的教学与科研工作，发表论文10余篇。