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TXKZL40380矿用空气制冷降温除湿系统开发与研制研究报告-【新闻】

发布时间:2021-05-28 16:46:41 阅读: 来源:石油蜡厂家

TXKZL4.0/380矿用空气制冷降温除湿系统开发与研制研究报告

近年来,我国煤炭生产经常受到瓦斯爆炸、透水等安全事故的影响,造成了大量矿工付出生命代价,同时也对我国的国家形象造成巨大的不良影响。   2010年7月,国务院下发通知要求,煤矿和非煤矿山要在3年之内完成“六大系统”安装,具体包括监测监控系统、井下人员定位系统、紧急避险系统等。救生舱是其中紧急避险系统中的重要技术装备。   我公司根据国内救生舱的技术要求与专利持有人共同开发、研制了一种通过高压空气和冰作为冷媒达到降低避险救生舱温湿度的目的的TXKZL4.0/380矿用空气制冷降温除湿系统,并已经获得国家专利。

系统研发的意义

避难硐室和可移动式救生舱是紧急避险系统的重要组成部分。当灾害发生,人员无法撤出时,为防止有毒、有害气体的侵袭而设立的避难场所。   矿用救生舱应包括应急救援密闭舱、舱内生命保障系统、通讯系统三大部分。降温设备系统是矿用救生舱生命保障系统的关键系统之一。其功能定位为在外界断电情况下,为进入救生舱内的逃生人员提供临时的温度生存环境。救生舱内温度升高的可能原因一般包括:在矿难发生以后,因通风可能中断而遭受地热、火灾引起的环境温度影响;舱内狭小空间内人体散热和呼吸产生的热量;舱内其他设备运行以及吸附剂对气体吸附过程中引起的化学反应热量等可能引起的舱内环境温升的影响。因此,舱体内总体热负荷包括以下几项:   舱外向舱内的导热量;   人员的散热量;   风机及其他电器设备散热量;   气体吸附过程中引起的化学反应热量。   因此,硐室内必须配备安全、有效的降温除湿装置,使得避难硐室内温度不高于32℃。温度不大于65%。   矿用降温除湿系统是避难硐室和可移动式救生舱核心部件之一,它的成功应用对于确保煤矿安全生产、确保煤矿工人生命安全具有重要的现实意义。   国内研究现状   矿用救生舱需要对舱内密闭环境进行降温除湿、提供氧气、除去人体呼吸产生的CO2以及净化有毒有害气体等空气处理过程。降温除湿系统是紧急避险系统中必须配备的辅助系统,目前矿用避难舱的降温除湿主要采用冰蓄冷和CO2蓄冷两种方式。   1、CO2蓄冷   现有的采用CO2驱动的降温除湿系统中,仍存在诸多不完善的地方:因CO2节流背压缺乏相应控制,致使蒸发器外表而温度过低而结箱,严重阻碍了系统稳定可靠运行,影响制冷效果,影响热交换,所以必须除霜。现有的除霜方法,一般采用停机电热除霜或人工除霜,这两种方法均存在难以接受的缺陷。如电加热除霜,虽然较快,但需要额外的电热来提供加热的热量,如果人工除霜费时费力,且一旦制冷降温系统停止运行,严重威协到避难人员的生命安全。因此现有的采用CO2驱动的降温除湿系统对于救生舱而言,如何避免结霜是一个必须解决的问题。   压缩CO2使用钢瓶贮存,管道输送,瓶内压力约为5-7MP(约50-70个大气压)在舱内存放,其输送管路长,管路上部件多,对管路连接的要求较高,一旦出现管路泄露将造成很严重的事故。同时CO2对人体的毒性和对设备的腐蚀性,也使其运行效果受到限制。   2、冰蓄冷   普通冰蓄冷系统虽较CO2制冷系统有所改进,但其在运行中需要配备本安电源及充电设备。在工作时主要是循环密闭环境中的空气,需要大量的吸附剂和氧气对人员密封舱进行补充,吸附剂在吸附CO2时又放出大量的热,因此要消耗更多的冰释放的冷量来平衡这部分热,这样就要求有更多的冰和吸附剂参加工作,无形中增加了消耗。   同时长时间空气不能更新,将使救生舱内空气污染加重,不利于人员的身体健康。另外本安电源的使用增加了运行成本,并且增加了不安全因素。   系统组成和工作原理   TXKZL4.0/380降温、除湿系统主要由制冷压缩机组、蓄冰装置、高压空气传输系统、混风系统及各系统相连的铜管和配件等组成。   此系统通过制冷压缩机组将蓄冰装置内的水制成冰,在需要使用时,将高压空气充入蓄冰装置,高压空气与冰进行热交换后,温度降低,然后通过自身压力气体流动到混风装置的蒸发器,通过蒸发器后推动气动风扇做功,使救生舱内的空气降温,经过热交换的空气被排入救生舱进一步混合舱内空气,降温除湿,增加舱内的氧气含量,当舱内压力升高到安全值上限时,救生舱的安全阀打开,排出废气。   系统原理图   技术优势   本公司研发的空气制冷降温除湿系统与以上两种制冷系统相比具有以下优点:   1.更安全   此系统在整个生产过程中,不会产生有害气体,不会造成人员生存危险,即使系统出现泄漏,因为出来的主要是空气和水,不会对人身造成伤害。   2.更经济   冰的冷量完全被用来对舱内空气进行降温、降湿,将减少本安电源和氧气瓶的使用数量、吸附药剂的使用量等。气瓶使用量的减少,在节约运行成本的同时,使救生舱本体可容纳更多人员。   3.更环保   使用过程中和使用后,不会产生有毒有害气体,不会产生蓄电池等污染物。   详细对比情况见下表:

序号

项目

系统名称

二氧化碳制冷系统

普通冰制冷系统

空气制冷系统

1

二氧化碳制冷剂

2

蓄冰装置

3

氧气瓶

4

高压空气瓶

5

二氧化碳气瓶

6

制冷压缩机组

7

是否使用电源

8

蓄电池

9

风扇类型

气动

手电动

气动

10

药剂使用量

11

救生舱内空气有无更新

12

氧气使用量

五、推广前景   1、应用价值   目前全国共有煤矿职工570多万,国有大型煤矿每班下井人数大约为100万人。按照煤矿井下避难所试点建设基本要求(试行)中“避难所的额定人数,应满足所服务区域内同时工作的最多人员的避难需要,并考虑不低于5%的富裕系数”的规定和第个救生舱平均容纳20计算,5年内将形成一个约6万台避难救生舱的安全装备市场,平均每年供求量超过万台。   从煤矿试点工作开始,大约在5~8年内配备完成,每年大约需求量为8000~10000台,如果按照使用寿命10年计算,今后每年的更新也有6000台左右。同时,此类产品可向非煤矿山、地铁、隧道、核电站等地下工程推广。由此可见,该产品是一个具有生命力的产品,具有较高的经济和社会效益。   2、社会效益分析   由于本系统有效降低了矿用救生舱的运行和购置成本,可使矿用救生舱的推广速度得到有效提升,推广难度得到有效降低。可有效地提升我国矿用救生舱市场的发展。   按照每年8000台需求量计算,本系统每年可为客户节约至少800万元。

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