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矿井移动空调室技术研究
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胡汉华,古德生
中南大学资源与安全工程学院,湖南长沙(410083)
E-mail:hhhwjb@163.com
摘 要:矿井移动空调室技术是为井下固定或半固定的作业面提供局部降温的新技术。该技
术的实质是,利用热幛将作业者与环境隔离,再用一种水轮机式空气冷却器向移动空调室内
供冷。水轮机式空气冷却器的冷源和通风动力均来自矿井恒温带。应用这一技术,可为作业
工人提供临时休息场所,为其解除热应力创造条件。通过实验得知:当供给水温为 18℃的
冷水 1.6m
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/h,环境温度为 32℃时,启动空气冷却器 10 分钟后,矿井移动空调室内干球温
度可降至 24℃。空气冷却器停止工作后 30 分钟,矿井移动空调室内的空气温度仍可维持在
28℃以下。研究证明,在高温矿井应用移动空调室技术是经济的。本文对矿井移动空调室技
术的原理和设计方法等进行了详细论述。
关键词:矿井降温;空气冷却器;移动空调室;矿井通风
1. 矿井移动空调室技术的基本原理
矿井移动空调室技术是为解决矿山井下热害治理问题而提出的。目前国内外尚未见文献
报道
[1-6]
。
矿井移动空调室的实质是:利用热幛的隔热作用,将井下工人与热环境隔离开来,再用
先进的适于井下使用的空气冷却器向热幛内供冷,使热幛内环境质量达到《安全规程》规定
的要求。其特点是隔离了环境热源,减少或消除了人工热源,充分利用了高压水的位能,循
环利用了冷源,最大限度地降低了通风降温的能源消耗。
矿井移动空调室的关键技术在于新型矿用轻便移动式空气冷却器的研制和热幛的制作。
对井下使用的热幛,其基本要求应达到重量轻、安装容易、耐腐蚀、耐撕、耐刺、隔热性能
良好。
新型矿用轻便移动式空气冷却器的研制较之热幛的研制复杂得多,它涉及水力学、空气
动力学、工程热力学等领域的内容。设计的新型矿用轻便移动式空气冷却器的基本原理是:
来自恒温带的高压(2MPa)冷水(水温 18℃左右)冲击水轮机后分散成雾状,自上而下流
动,与来自空气冷却器下部的热空气进行充分的交换后自底部排出;水轮机在高压冷水的冲
击下带动其上部的离心式风机转动,将空气冷却器下部的热空气自下而上抽出,与冷水充分
热交换后送入热幛内部,从而实现冷却热幛内部的目的。
应用水轮机式空气冷却器的优点是:一方面空气冷却器本身无需耗电,通风与空气冷却
一体化,人而消除了电动风机本身发热所带来的人工热源。另一方面,因水轮机回收了高压
水的大部分位能,从而消除了这部分位能向热能的转化(可以计算,这一部分温升可达 2℃~
3℃)
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。
2. 矿井移动空调室设计
2.1 矿井移动空调室的工作环境
矿井移动空调室主要应用于固定或半固定工作面,对于我国目前的深井矿山,一般是位
于掘进工作面或硐室中,据几个矿山的环境调查和预测计算,这类作业面的空气温度一般为
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本课题得到国家科技支撑计划课题(编号:2006BAK04B03)的资助。