PL200559B1

PL200559B1 - System designed to cool and dry air in underground mines

Info

Publication number: PL200559B1
Application number: PL365964A
Authority: PL
Inventors: Jan Butra; Sławomir Gajosiński; Władysław Turkiewicz; Zbigniew Królicki; Stefan Reszewski; Wiesław Wędrychowicz
Original assignee: Kghm Cuprum Spo & Lstrok Ka Z
Priority date: 2004-03-08
Filing date: 2004-03-08
Publication date: 2009-01-30
Also published as: PL365964A1

Abstract

1. Układ urządzeń do ochładzania i osuszania powietrza w kopalniach podziemnych, podłączony do rurociągów zimnej wody systemu klimatyzacji kopalni, który składa się z pośredniczącego zespołu ochładzania wody pośredniczącej, który zawiera połączone między sobą wodny wymiennik ciepła, pompowy zestaw pośredniczący, filtry wody, odmulacze, zawory odcinające i zawór regulacyjny, znamienny tym, że zespół ochładzający i osuszający powietrze wentylujące kopalnię składa się z co najmniej dwóch złóż fluidalnych (6), wypełnionych pierścieniami stalowymi i/lub ceramicznymi, dysz zraszających (7), które są zasilane wodą pośredniczącą w otwartym obiegu, tacy zbiorczej (8), przy czym dysze zraszające złoża fluidalne i taca zbiorcza są zamontowane na wspólnej ramie nośnej o gabarytach umożliwiających zabudowę w przekroju poprzecznym wyrobisk korytarzowych kopalni.1. A system of devices for cooling and drying air in underground mines, connected to cold water pipelines of the mine air conditioning system, which consists of an intermediate intermediate water cooling unit, which includes an interconnected water heat exchanger, an intermediate pump set, water filters, sediment traps, shut-off valves and a control valve, characterized in that the unit for cooling and drying the mine ventilation air consists of at least two fluidized beds (6) filled with steel and/or ceramic rings, spray nozzles (7) which are supplied with intermediate water in an open circuit, a collecting tray (8), wherein the fluidized bed spray nozzles and the collecting tray are mounted on a common supporting frame with dimensions enabling installation in the cross-section of the mine roadway workings.

Description

Opis wynalazkuDescription of the invention

Przedmiotem wynalazku jest układ urządzeń przeznaczonych do ochładzania i osuszania powietrza przewietrzającego rejony robót w kopalniach podziemnych. Źródłem energii chłodniczej, dopływającej do przedmiotowego układu urządzeń jest woda chłodnicza ochłodzona w urządzeniach chłodniczych znajdujących się na powierzchni ziemi lub na dole kopalni. Woda ta jest doprowadzana do poszczególnych rejonów kopalni przy pomocy sieci rurociągów szybowych i rurociągów w wyrobiskach górniczych.The subject of the invention is a system of devices for cooling and drying the air ventilating work areas in underground mines. The source of cooling energy flowing into the device system in question is cooling water cooled in cooling devices located above the ground or at the bottom of the mine. This water is supplied to individual areas of the mine with the help of a network of shaft pipelines and pipelines in the mine workings.

W znanych rozwiązaniach technicznych dotyczących ochładzania powietrza kopalnianego, nośnikiem zimna jest czynnik chłodniczy (freon), zimna woda lub lód (woda lodowa). Ochładzanie powietrza następuje najczęściej na ściankach wężownic, wewnątrz których przepływa odparowujący czynnik chłodniczy lub zimna woda. W pierwszym z tych przypadków, chłodnice są jednocześnie parownikami urządzeń chłodniczych, zlokalizowanych blisko miejsc ochładzania powietrza. W drugim przypadku zimna woda zasilająca wężownice chłodnic powietrza może być ochłodzona na parownikach urządzeń chłodniczych, zlokalizowanych w pobliżu chłodnic (przypadek klimatyzacji zdecentralizowanej), lub w parownikach urządzeń chłodniczych, zlokalizowanych centralnie w stosunku do całego klimatyzowanego rejonu - pod ziemią lub na powierzchni. W niektórych kopalniach na świecie (np. RPA), gdzie urządzenia chłodnicze bardzo dużej mocy na powierzchni ziemi, służą do produkcji lodu wodnego dostarczanego na dół kopalni i wykorzystuje do ochładzania powietrza poprzez natrysk zimnej wody w całym przekroju wyrobiska górniczego. Stosuje się w tym celu stałe komory zraszania, zasilane zimną wodą dopływającą z lokalnych lub centralnych urządzeń chłodniczych lub z akumulatorów zimna - zbiorników wody lodowej. Rozwiązania te mają wiele poważnych niedogodności technicznych.In the known technical solutions for the cooling of mine air, the carrier of the cold is a refrigerant (freon), cold water or ice (chilled water). The air is cooled most often on the coil walls, inside which the evaporating refrigerant or cold water flows. In the first of these cases, the coolers are also evaporators of cooling devices located close to the air cooling places. In the second case, the cold water supplying the air cooler coils can be cooled on the evaporators of cooling devices, located near the coolers (in the case of decentralized air conditioning), or in the evaporators of cooling devices, located centrally in relation to the entire air-conditioned area - underground or on the surface. In some mines around the world (eg South Africa), where cooling devices of very high power on the surface of the earth are used to produce water ice delivered to the bottom of the mine and use it to cool the air by spraying cold water across the entire cross section of the mining pit. For this purpose, permanent sprinkling chambers are used, fed with cold water flowing from local or central cooling devices or from cold accumulators - chilled water tanks. These solutions have many serious technical drawbacks.

Jak pokazuje dotychczasowa praktyka w zakresie stosowania wężownicowych chłodnic powietrza w trudnych warunkach górniczych, jak np. w kopalniach rud miedzi, w trakcie ich działania występują takie zjawiska jak rozszczelnienie wężownic wskutek korozji i agresywnego oddziaływania powietrza, uszkadzanie mechaniczne wężownic oraz zanieczyszczanie powierzchni wymiany ciepła, co powoduje utratę wydajności. Proponowany układ urządzeń do ochładzania i osuszania powietrza w kopalniach podziemnych nie ma tych wad.As shown by the current practice in the use of coil air coolers in difficult mining conditions, such as in copper ore mines, during their operation, there are such phenomena as unsealing of coils due to corrosion and aggressive air impact, mechanical damage to the coils and contamination of the heat exchange surface, which results in a loss of performance. The proposed system of devices for cooling and drying air in underground mines does not have these disadvantages.

Istotą rozwiązania według wynalazku jest układ urządzeń do ochładzania i osuszania powietrza w kopalniach podziemnych, podłączony do rurociągów zimnej wody systemu klimatyzacji kopalni. Składa się on z pośredniczącego zespołu ochładzania wody pośredniczącej. Zespół ten zawiera połączone pomiędzy sobą wodny wymiennik ciepła, pompowy zestaw pośredniczący, filtry wody, odmulacze, zawory odcinające i zawór regulacyjny, które są połączone elastycznymi przewodami wodnymi z zespołem ochładzającym i osuszającym powietrze wentylujące kopalnię. Zespół ten składa się ze złóż fluidalnych wypełnionych pierścieniami stalowymi i ceramicznymi. Złoża fluidalne są zraszane wodą pośredniczącą poprzez dysze zraszające w otwartym obiegu. Wykorzystana woda pośrednicząca jest zbierana na tacę, z której powraca do wodnego wymiennika ciepła. Złoża fluidalne, dysze, taca są zamontowane na wspólnej ramie nośnej o gabarytach przystosowanych do przekroju poprzecznego korytarzy kopalni. Zespoły mają konstrukcję modułową, są przystosowane do łatwego przemieszczania ich w korytarzach kopalni. Rama nośna jest przystosowana do zabudowania w niej typowych wentylatorów lutniowych oraz lutni wentylacyjnych stosowanych w typowych układach odrębnej wentylacji w kopalniach podziemnych.The essence of the solution according to the invention is a system of devices for cooling and drying air in underground mines, connected to the cold water pipelines of the mine air conditioning system. It consists of an intermediate intermediate water cooling unit. This unit comprises a water heat exchanger, an intermediate pump unit, water filters, desilterers, shut-off valves and a control valve connected to each other, which are connected by flexible water lines to the unit for cooling and drying the mine air. This unit consists of fluidized beds filled with steel and ceramic rings. The fluidized beds are sprayed with intermediate water through open circuit spray nozzles. The used intermediate water is collected in a tray from which it returns to the water heat exchanger. Fluid beds, nozzles and a tray are mounted on a common support frame with dimensions adapted to the cross-section of the mine corridors. The units have a modular structure and are adapted to be easily moved in the mine corridors. The supporting frame is adapted to the installation of typical duct fans and ventilation ducts used in typical systems of separate ventilation in underground mines.

Rozwiązanie według wynalazku posiada szereg bardzo istotnych zalet. Wielokrotnie przedłuża czas niezawodnego działania chłodnicy bezwężownicowej. Nie występuje tu perforacja ani też rozszczelnienie pakietu rurowego. Nie ma niebezpieczeństwa wycieku nośnika chłodu. Jest zachowana stała wydajność chłodnicza, nie występuje zjawisko zanieczyszczania powierzchni wymiany ciepła. Naprawy są bardzo łatwe bez konieczności posiadania specjalistycznego sprzętu.The solution according to the invention has a number of very significant advantages. Multiple times the time of reliable operation of the coilless cooler. There is no perforation or unsealing of the pipe package. There is no risk of leakage of the coolant. Constant cooling capacity is maintained, there is no fouling of the heat exchange surface. Repairs are very easy without the need for specialized equipment.

Układ urządzeń do ochładzania i osuszania powietrza w kopalniach podziemnych jest pokazany na schematycznym rysunku i bliżej objaśniony w przykładzie wykonania.The system of devices for cooling and drying air in underground mines is shown in the schematic drawing and explained in more detail in the exemplary embodiment.

Wynalazek wykorzystuje zjawisko ochładzania i osuszania powietrza na skutek bezpośredniego kontaktu powietrza i rozpylonej wody o niskiej temperaturze bez stosowania wężownic. W warunkach kopalń podziemnych otwarcie obiegu zimnej wody z rurociągów dołowych, prowadzących od centralnej stacji urządzeń chłodniczych nie jest rozwiązaniem właściwym. Woda dopływająca do dysz rozpylających w zespole ochładzającym i osuszającym pochodzi z obiegu pośredniczącego. Obieg pośredniczący jest realizowany w ten sposób, że woda pośrednicząca w wymienniku płytowym jest schładzana, oddając ciepło do wody chłodniczej dopływającej rurociągami z urządzeń chłodniczych systemu klimatyzacji,The invention uses the phenomenon of cooling and drying the air as a result of direct contact of air and sprayed water at low temperature without the use of coils. In the conditions of underground mines, opening the circulation of cold water from underground pipelines leading from the central station of cooling devices is not an appropriate solution. The water flowing to the spray nozzles in the cooling and drying unit comes from the intermediate circuit. The intermediary cycle is realized in such a way that the water that is intermediating in the plate exchanger is cooled, giving the heat back to the cooling water flowing through pipelines from the cooling devices of the air-conditioning system,

PL 200 559 B1 a następnie dopływa do dysz rozpylających w chłodnicy zraszanej. Po odebraniu ciepła i jego ochłodzeniu, woda pośrednicząca zbiera się w tacy zbiorczej i poprzez filtry odmulacze oraz pompę jest ponownie kierowana do wymiennika płytowego. l tak układ urządzeń do ochładzania i osuszania powietrza składa się z wymiennika płytowego 1 typu woda-woda, zasilanego zimną wodą z rurociągów systemu klimatyzacji. W obwód wody pośredniczącej są włączone: pompowy zestaw pośredniczący 2, filtry-odmulniki 3, zawory odcinające 4 oraz zawór regulacyjny 5, a następnie elastycznym przewodem wodnym łączą się one z dyszami 7 rozpylającymi wodę pośredniczącą do dwóch złóż fluidalnych 6 wypełnionych pierścieniami stalowymi lub ceramicznymi. Złoża fluidalne 6 są usytuowane równolegle do kierunku przepływu powietrza i podobnie jak dysze rozpylające są zamocowane do wspólnej ramy nośnej. Dno ramy stanowi taca zbiorcza 8, do której skapuje pośrednicząca woda, podawana elastycznym przewodem wodnym do pompowego zestawu pośredniczącego 2. Zespół ochładzający powietrze jest przystosowany do zabudowy w ciągu wentylacji odrębnej z typowym wentylatorem lutniowym i lutniociągiem. Wymiary i modułowa konstrukcja zespołów, umożliwia ich łatwy transport i nie powoduje ograniczenia funkcji transportowo-przejazdowych wyrobisk górniczych w miejscu ich zabudowy.It then enters the spray nozzles in the spray cooler. After the heat is removed and cooled down, the intermediate water is collected in the collecting tray and, through the desilter filters and the pump, is returned to the plate exchanger. Thus, the system of devices for cooling and drying the air consists of a plate exchanger 1 of the water-water type, fed with cold water from the air-conditioning system pipelines. The intermediate water circuit includes: a pump intermediate set 2, filters-settlers 3, cut-off valves 4 and a control valve 5, and then through a flexible water conduit they connect with nozzles 7 spraying the intermediate water into two fluidized beds 6 filled with steel or ceramic rings. The fluidized beds 6 are arranged parallel to the direction of the air flow and, like the spray nozzles, are attached to a common support frame. The bottom of the frame is a collecting tray 8, into which the intermediate water drips, fed through a flexible water line to the intermediate pump set 2. The air cooling unit is adapted to be installed in a separate ventilation line with a typical duct fan and a duct. The dimensions and modular structure of the units enable their easy transport and do not limit the transport and drive-through functions of mining workings in the place of their construction.

Claims

1. System of devices for cooling and drying air in underground mines, p <^ <^ ł ^ c ^^ <^^ ny for cold water pipelines of the mine air-conditioning system, which consists of an intermediate unit for cooling intermediate water, which includes interconnected a water heat exchanger, a pump intermediate set, water filters, desilter, shut-off valves and a control valve, characterized in that the unit for cooling and drying the air ventilating the mine consists of at least two fluidized beds (6) filled with steel and / or ceramic rings, the spraying nozzles (7), which are fed with intermediate water in open circulation, the collecting tray (8), where the fluidized bed spraying nozzles and the collecting tray are mounted on a common support frame with dimensions enabling the cross-sectional construction of mine corridors.

2. A system according to claim The method of claim 1, characterized in that the air cooling and drying unit is connected to the interconnecting water cooling unit by flexible water conduits.

3. The arrangement of the devices according to 1, zi ^^ and ^ i ^ and ^ and ^^ in that the assemblies have a modular structure and are adapted to be easily moved in the corridors of the mine.

4. The system according to p. 3. A method as claimed in claim 1, characterized in that the supporting frame is adapted to the installation of typical duct fans and ventilation ducts used in typical separate ventilation systems in underground mines.