PL218823B1

PL218823B1 - Heat removal system, especially climate group in the underground mine excavations

Info

Publication number: PL218823B1
Application number: PL397347A
Authority: PL
Inventors: Bronisław Biel; Antoni Bablok; Stanisław Kruczek
Original assignee: Elpro 7 Spółka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością
Priority date: 2011-12-12
Filing date: 2011-12-12
Publication date: 2015-01-30
Also published as: PL397347A1

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ odprowadzania ciepła, zwłaszcza klimatyzacji grupowej podziemnych wyrobisk górniczych, mający zastosowanie w szczególności w kopalniach o dużych zasobach wód kopalnianych.The subject of the invention is a heat dissipation system, especially group air conditioning of underground mining excavations, applicable in particular in mines with large mine water resources.

Znane są i stosowane układy klimatyzacji grupowej podziemnych wyrobisk górniczych, w których powietrze schładzane jest w kilku różnych miejscach za pomocą chłodnic powietrza zasilanych wodą lodową wytwarzaną przez stacjonarne agregaty chłodnicze usytuowane w wydzielonej komorze pod ziemią. Pobrane ciepło oddawane jest do powietrza kopalnianego w bateriach chłodnic wyparnych zlokalizowanych w wyrobiskach, z których podgrzane powietrze odprowadzane jest bezpośrednio do szybu wentylacyjnego kopalni i dalej na powierzchnię.Group air-conditioning systems of underground mining excavations are known and used, in which the air is cooled in several different places by means of air coolers supplied with chilled water produced by stationary cooling aggregates located in a separate chamber underground. The collected heat is transferred to the mine air in batteries of evaporative coolers located in the workings, from which the heated air is discharged directly to the mine's ventilation shaft and further to the surface.

Z polskiego opisu zgłoszeniowego nr P-310855 wynalazku, znany jest układ klimatyzacji powietrza przodków wyrobisk górniczych kopalń głębokich, którego rurociągi doprowadzające schłodzoną wodę do urządzeń klimatyzacyjnych w wyrobiskach górniczych podpoziomu kopalni są podłączone poprzez rurociąg przeciwpożarowy i pompę wodną do wylotu zbiornika schłodzonej wody na najniższym poziomie wydobywczym. Rurociągi odprowadzające ciepłą wodę z urządzeń klimatyzacyjnych są podłączone do wlotów zbiorników pojemnościowych, których wyloty są przyłączone poprzez pompy wodne rurociągami do chodnika pojemnościowego chłodzonej wody i zbiornika schłodzonej wody na najniższym poziomie wydobywczym. Drugi wylot zbiornika schłodzonej wody jest połączony poprzez pompę wodną rurociągiem z wlotem zbiornika wodnego przelewowego na wyższym poziomie wydobywczym, połączonego równolegle z chodnikami wodnymi. Wylot z drugiego chodnika wodnego jest połączony poprzez pompę wodną rurociągiem z wlotem zbiornika wodnego przelewowego na górnym poziomie wydobywczym. Zbiornik wodny przelewowy jest połączony kaskadowo rurociągami ze zbiornikami wodnymi i rurociągami przeciwpożarowymi na niższych poziomach wydobywczych, których wody są dodatkowo chłodzone i uzupełniane przez zimne dopływy naturalnych wód z tych poziomów wydobywczych.From the Polish application description No. P-310855 of the invention, there is a known air-conditioning system in the face of deep mine workings, whose pipelines supplying cooled water to air-conditioning devices in the mine workings in the mine's sub-level are connected through a fire-fighting pipeline and a water pump to the outlet of the cooled water tank at the lowest level mining industry. Pipelines discharging hot water from air conditioning units are connected to the inlets of the capacity tanks, the outlets of which are connected via water pumps by pipelines to the chilled water capacity walkway and the chilled water tank at the lowest extractive level. The second outlet of the chilled water tank is connected via a water pump by a pipeline to the inlet of the overflow water tank at the upper extraction level, connected in parallel with the waterways. The outlet from the second waterway is connected via a water pump by a pipeline to the inlet of the overflow water reservoir at the upper production level. The overflow water reservoir is connected in cascade by pipelines with water reservoirs and fire-fighting pipelines at the lower extraction levels, the waters of which are additionally cooled and supplemented by cold inflows of natural waters from these extraction levels.

Znany jest również, z polskiego opisu patentowego nr 174463 układ do odzysku ciepła sprężania powietrza, zwłaszcza w górnictwie podziemnym, w którym ciepło sprężonego powietrza przekazywane jest w wymiennikach wodzie użytecznej. Układ charakteryzuje się tym, że wielostopniowa sprężarka pomiędzy stopniami ma pary szeregowych chłodnic oraz końcową chłodnicę. Para szeregowych chłodnic oraz końcowa chłodnica są szeregowo chłodzone uzdatnioną wodą transponowaną w zamkniętym obiegu odzysku ciepła, w którym zabudowane są dwa wymienniki, wymiennik odzysku ciepła i wymienniki schładzania wody obiegowej. Szeregowe chłodnice drugiej pary zasilane są uzdatnioną wodą w obiegu zamkniętym przechodzącym przez wymiennik schładzania wody obiegowej oraz schładzający wymiennik zasilany wodą dołową w układzie otwartym. Przez wymiennik odzysku ciepła przepływa podgrzewana woda użyteczna magazynowana w zasobniku.A system for air compression heat recovery, especially in underground mining, in which the heat of compressed air is transferred in useful water exchangers, is also known from the Polish patent specification No. 174463. The system is characterized in that the multi-stage compressor between the stages has pairs of series coolers and an aftercooler. The pair of series coolers and the final cooler are serially cooled with treated water transposed in a closed heat recovery circuit, in which two exchangers, a heat recovery exchanger and circulating water cooling exchangers are installed. Second steam series coolers are supplied with treated water in a closed circuit passing through the circulating water cooling exchanger and the cooling exchanger supplied with underground water in an open system. The heated useful water flows through the heat recovery exchanger and is stored in the tank.

Celem wynalazku jest opracowanie układu odprowadzania ciepła, zwłaszcza klimatyzacji grupowej podziemnych wyrobisk górniczych, który umożliwi proste i skuteczne odprowadzenie ciepła przy jednoczesnym wydłużeniu bezawaryjnej pracy systemu chłodniczego.The aim of the invention is to develop a heat removal system, especially group air conditioning of underground mining excavations, which will enable simple and effective heat removal while extending the failure-free operation of the cooling system.

Układ odprowadzania ciepła według wynalazku zawiera urządzenia wymuszające przepływ wody, urządzenia wymiany ciepła, urządzenia uzdatniające i urządzenia rozdzielające oraz zespół wymiany ciepła typu woda - woda podłączony do skraplacza chłodzącego agregatu pracującego w obiegu zamkniętym, w którym przepływ wody wymusza obiegowa pompa. Układ charakteryzuje się tym, że chłodzący obieg zespołu wymiany ciepła typu woda - woda jest od strony dopływowej połączony poprzez zespół urządzeń uzdatniających wodę z zatapialną pompą umiejscowioną w zbiorniku naturalnych wód kopalnianych, a od strony odpływowej poprzez rurociąg bezpośrednio ze zbiornikiem, korzystnie na jego przeciwległym krańcu.The heat removal system according to the invention comprises devices forcing the flow of water, heat exchange devices, treatment and separation devices, and a water-water heat exchange unit connected to a closed-circuit cooling condenser of the aggregate, in which the water flow is forced by a circulating pump. The system is characterized by the fact that the cooling circuit of the water-water heat exchange unit is connected on the inflow side through a set of water treatment devices with a submersible pump located in the natural mine water reservoir, and on the outflow side through a pipeline directly with the reservoir, preferably at its opposite end .

W celowym wykonaniu zespół wymiany ciepła ma postać połączonych równolegle, co najmniej dwóch wymienników.In an expedient embodiment, the heat exchange unit is in the form of parallel connected at least two exchangers.

Dalsze korzyści z wynalazku uzyskuje się, kiedy zespół urządzeń uzdatniających wodę złożony jest z co najmniej jednego mechanicznego filtra i co najmniej jednego magnetyzera.Further advantages of the invention are achieved when the water treatment device consists of at least one mechanical filter and at least one magnetizer.

Układ według wynalazku, dzięki wykorzystaniu do odprowadzania ciepła wody nagromadzonej w chodnikach wodnych systemu głównego odwadniania kopalni oraz dzięki możliwości zarówno samodzielnej pracy w klimatyzacji grupowej jak również pracy w powiązaniu - równolegle lub szeregowoThe system according to the invention, thanks to the use of water accumulated in the water galleries of the mine's main drainage system for heat dissipation, and thanks to the possibility of both independent work in group air conditioning and work in conjunction - in parallel or in series

- z bateriami chłodnic wyparnych, pozwala na proste i skuteczne odprowadzanie ciepła z agregatów chłodniczych, a tym samym utrzymanie wysokiej niezawodności i bezpieczeństwa całego systemu- with evaporative cooler batteries, it allows for simple and effective heat dissipation from chillers, thus maintaining high reliability and safety of the entire system

PL 218 823 B1 klimatyzacji grupowej. Jednocześnie zapewnia wydłużenie czasu bezawaryjnej pracy systemu chłodniczego. Dodatkową zaletą układu według wynalazku jest możliwość dołączenia do niego układu sterowania pozwalającego na zautomatyzowanie całego systemu klimatyzacji, a tym samym dostosowanie wydajności układu do aktualnych potrzeb, jak również - w przypadku pracy samodzielnej - ograniczenie kosztów eksploatacyjnych pracy instalacji klimatyzacji grupowej poprzez wyeliminowanie z pracy wentylatorów oraz pomp zraszających współpracujących z chłodnicami wyparnymi.Group air conditioning. At the same time, it ensures the extension of failure-free operation of the cooling system. An additional advantage of the system according to the invention is the possibility of adding a control system to it, which allows for the automation of the entire air conditioning system, and thus adapting the system performance to the current needs, as well as - in the case of independent operation - reducing the operating costs of the group air conditioning installation by eliminating the operation of fans and sprinkling pumps cooperating with evaporative coolers.

Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku przedstawiającym schemat układu.The subject matter of the invention is shown in an exemplary embodiment in a drawing showing a circuit diagram.

Układ według wynalazku ma zespół 1 wymiany ciepła podłączony do skraplacza chłodzącego agregatu 2 pracującego w obiegu zamkniętym, w którym przepływ wody wymusza obiegowa pompa 3 sterowana zaworem 4. Zespół 1 jest złożony z połączonych równolegle dwóch wymienników 1a, 1b typu woda - woda. Chłodzący obieg zespołu 1 jest połączony od strony dopływowej poprzez zespół 5 urządzeń uzdatniających wodę z zatapialną pompą 6 umiejscowioną w zbiorniku (chodniku) 7 wód kopalnianych. Zespół 5 złożony jest z mechanicznego filtra 5a połączonego z magnetyzerem 5b. Chłodzący obieg zespołu 1 jest połączony od strony odpływowej poprzez rurociąg 8 bezpośrednio ze zbiornikiem 7, na jego krańcu przeciwległym do miejsca usytuowania zatapialnej pompy 6. Schłodzona w parowniku chłodzącego agregatu 2 woda podawana jest do niepokazanych na rysunku chłodnic powietrza, gdzie podgrzana - po odebraniu ciepła z powietrza w wyrobiskach - wraca do chłodzącego agregatu 2. Dostarczone ciepło odbierane jest przez wodę w obiegu skraplacza agregatu 2. Woda chłodząca w obiegu skraplacza agregatu 2 dostarczana jest do zespołu 1 wymiany ciepła, gdzie zostaje schłodzona, a ciepło odebrane w wymiennikach 1a, 1b zostaje wraz z wodą odtransportowane rurociągiem 8 do zbiornika 7 wód kopalnianych, w pobliże pomp 9 głównego odwadniania, gdzie za ich pomocą, poprzez rurociąg 10 głównego odwadniania jest wraz z wodą transportowane szybem 11 na powierzchnię. Zimna woda do wymienników 1a, 1b zespołu 1, dostarczana jest poprzez zespół 5 z - uzupełnianego dopływem 12 wód kopalnianych - zbiornika 7. Przepływ wody do wymienników 1a, 1b zespołu 1 zapewnia zatapialna pompa 6 umiejscowiona w pobliżu dopływu 12 wód kopalnianych doThe system according to the invention has a heat exchange unit 1 connected to the cooling condenser of a unit 2 operating in a closed circuit, in which the water flow is forced by a circulating pump 3 controlled by a valve 4. The unit 1 consists of two water-water exchangers 1a, 1b connected in parallel. The cooling circuit of the unit 1 is connected at the inflow side through a set of 5 water treatment devices with a submersible pump 6 located in the mine water reservoir (sidewalk) 7. The unit 5 consists of a mechanical filter 5a connected to the magnetizer 5b. The cooling circuit of the unit 1 is connected from the downstream side through the pipeline 8 directly to the tank 7, at its end opposite to the location of the submersible pump 6. The water cooled in the evaporator of the cooling unit 2 is fed to air coolers, not shown in the drawing, where heated - after receiving heat from the air in the workings - it returns to the cooling unit 2. The supplied heat is collected by the water in the condenser circuit of the aggregate 2. The cooling water in the condenser circuit of the aggregate 2 is supplied to the heat exchange unit 1, where it is cooled, and the heat is collected in the exchangers 1a, 1b it is transported with the water through the pipeline 8 to the mine water reservoir 7, in the vicinity of the main drainage pumps 9, where it is transported along with the water through the main drainage pipeline 10 to the surface through the main drainage pipeline 10. Cold water to the exchangers 1a, 1b of the unit 1 is supplied through the unit 5 from the reservoir - supplemented by the inflow 12 of mine waters. The water flow to the exchangers 1a, 1b of the unit 1 is provided by a submersible pump 6 located near the inflow of 12 mine waters to

Claims

1. The heat dissipation system, in particular the group air conditioning of underground mining excavations, including devices forcing water flow, heat exchange devices, treatment and separating devices, and a water-water heat exchange unit connected to the cooling condenser of the aggregate operating in a closed circuit, in which the water flow is forced by a circulating pump, characterized in that the cooling circuit of the water-water-type heat exchange unit (1) is connected on the inflow side by a set (5) of water treatment devices with a submersible pump (6) located in the natural mine water reservoir (7), and outflow side through the pipeline (8) directly with the tank (7), preferably at its opposite end.

2. The system according to claim The heat exchanger according to claim 1, characterized in that the heat exchange unit (1) is in the form of parallel connected at least two exchangers (1a, 1b).

3. The system according to p. A method as claimed in claim 1 or 2, characterized in that the set (5) of water treatment devices consists of at least one mechanical filter (5a) and at least one magnetizer (5b).