超长高地温隧道阶梯降温装置及方法

本申请涉及高地温隧道降温，尤其涉及一种超长高地温隧道阶梯降温装置及方法。

背景技术：

1、

2、高地温隧道降温技术分为非人工降温技术和人工降温技术，其中非人工降温技术包括通风降温、热源隔离、填充采矿、个体防护等，但是对于热害严重的高地温隧道而言，需要采用人工降温技术进行制冷。然而，现有人工制冷系统大都通过输冷管路将制冷机组与空气冷却器连接，通过改变制冷机组和空气冷却器的安装位置实现掌子面的降温，通常包括外部制冷-外部降温、外部制冷-内部降温和内部制冷-内部降温三种。其中外部制冷-外部降温采用将制冷机组和空冷器都安装在隧道洞口外，对于通风距离较长的隧道，风筒较长，冷量损失增加，降温效果较差，制冷效率较低；外部制冷-内部降温将制冷机组安置在隧道外部，空冷器安装在掌子面，空冷器搬迁距离长，导致沿程冷量损失较大，制冷量小，降温效果较差，制冷效率较低；内部制冷-内部降温将空冷器和制冷机组均安置在隧道内部，冷凝热排放困难，导致制冷效果较差，制冷效率较低。

技术实现思路

1、本申请的目的在于提供一种超长高地温隧道阶梯降温装置及方法，该超长高地温隧道阶梯降温装置可以对超长高地温隧道进行阶梯降温，实现对冷量的充分利用，提高制冷效果和制冷效率。

2、为此，第一方面，本申请实施例提供了一种超长高地温隧道阶梯降温装置，包括：风筒，沿隧道的延伸方向设置，所述风筒上设置有送风机；第一制冷机构，包括设置于所述隧道外部的第一制冷机组以及设置于所述风筒上的第一空冷器，所述第一制冷机组具有提供冷却水的第一供水管道以及用于回收热水的第一回水管道，所述第一供水管道与所述第一空冷器的输入端连通，所述第一回水管道与所述第一空冷器的输出端连通；以及第二制冷机构，包括设置于所述隧道内的第二制冷机组以及设置于所述风筒上的第二空冷器，所述第二制冷机组包括散热部、用于提供冷却水的第二供水管道以及用于回收热水的第二回水管道，所述第二供水管道与第二空冷器的输入端连通，所述第二回水管道与所述第二空冷器的输出端连通，所述散热部与所述第一回水管道进行换热。

3、在一种可能的实现方式中，所述第二制冷机构包括一个所述第二制冷机组，所述第二制冷组件的散热部与所述第一回水管道进行换热。

4、在一种可能的实现方式中，所述第二制冷机构包括多个所述第二制冷机组，多个所述第二制冷机组沿所述隧道的延伸方向依次设置，相邻两个所述第二制冷机组中远离所述隧道洞口的一者的散热部与另一者的第二回水管道进行换热，邻近所述隧道洞口的所述第二制冷机组的散热部与所述第一回水管道进行换热。

5、在一种可能的实现方式中，所述第二制冷机构还包括局部空冷器，所述局部空冷器邻近所述隧道的掌子面，所述第二供水管道与所述局部空冷器进行换热。

6、在一种可能的实现方式中，所述第二制冷机组包括第二压缩机、第二冷凝器、第二膨胀阀和第二蒸发器，所述第二压缩机、第二冷凝器、第二膨胀阀和第二蒸发器依次串联形成回路，所述第二冷凝器为所述散热部。

7、在一种可能的实现方式中，所述第一制冷机组包括第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀阀、第一蒸发器和蓄水池，所述第一压缩机、第一冷凝器、第一膨胀阀和第一蒸发器依次串联形成回路，所述第一供水管道与所述蓄水池连通，所述第一回水管道与所述第一蒸发器进行换热后与所述蓄水池连通。

8、在一种可能的实现方式中，所述第一制冷机组还包括第一风冷组件，所述第一风冷组件与所述第一冷凝器进行换热。

9、在一种可能的实现方式中，所述第一制冷机组还包括第二风冷组件，所述第二风冷组件与所述第一回水管道进行换热。

10、第二方面，本申请实施例提供了一种超长高地温隧道阶梯降温方法，应用于上述的超长高地温隧道阶梯降温装置，所述超长高地温隧道阶梯降温方法包括：通过送风机将外部新风通过风筒送入隧道深度；通过第一制冷机构的第一制冷机组将冷却水通过第一供水管道送入第一空冷器，对风筒内的气流进行初步冷却，冷却水升温为第一温度水；通过第二制冷机构的第二制冷机组将冷却水通过第二供水管道送入第二空冷器，对风筒内的气流进行二次冷却；第一空冷器输出的第一温度水与第二制冷机组的散热部进行换热，升温为第二温度水，第二温度水通过第一回水管道返回第一制冷机组。

11、在一种可能的实现方式中，所述第二制冷机构还包括局部空冷器，所述降温方法还包括：通过第二制冷机构的第二制冷机组将冷却水通过第二供水管道送入局部空冷器，对隧道的掌子面处进行降温。

12、根据本申请实施例提供的超长高地温隧道阶梯降温装置及方法，该超长高地温隧道阶梯降温装置通过第一制冷机组将冷却水通过第一供水管道送入第一空冷器对风筒内的气流进行初步降温，冷却水升温为第一温度水，通过第二制冷机组将冷却水通过第二供水管道送入第二空冷器对风筒内的气流进行再次降温，可以对超长高地温隧道进行阶梯式降温，第一温度水通过第一回水管道与第二制冷机组的散热部进行换热再次升温为第二温度水，第二温度水与外部的温度相近，实现对冷却水冷量的充分利用，第二制冷机组散热部散发的热量被第一回水管道带走，避免热量直接发散到隧道内，提高制冷效果和制冷效率。

技术特征：

1.一种超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第二制冷机构(3)包括一个所述第二制冷机组(31)，所述第二制冷组件的散热部与所述第一回水管道(212)进行换热。

3.根据权利要求1所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第二制冷机构(3)包括多个所述第二制冷机组(31)，多个所述第二制冷机组(31)沿所述隧道的延伸方向依次设置，相邻两个所述第二制冷机组(31)中远离所述隧道洞口的一者的散热部与另一者的第二回水管道(312)进行换热，邻近所述隧道洞口的所述第二制冷机组(31)的散热部与所述第一回水管道(212)进行换热。

4.根据权利要求1-3任一项所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第二制冷机构(3)还包括局部空冷器(33)，所述局部空冷器(33)邻近所述隧道的掌子面，所述第二供水管道(311)与所述局部空冷器(33)进行换热。

5.根据权利要求1所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第二制冷机组(31)包括第二压缩机(313)、第二冷凝器(314)、第二膨胀阀(315)和第二蒸发器(316)，所述第二压缩机(313)、第二冷凝器(314)、第二膨胀阀(315)和第二蒸发器(316)依次串联形成回路，所述第二冷凝器(314)为所述散热部。

6.根据权利要求1所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第一制冷机组(21)包括第一压缩机(213)、第一冷凝器(214)、第一膨胀阀(215)、第一蒸发器(216)和蓄水池(217)，所述第一压缩机(213)、第一冷凝器(214)、第一膨胀阀(215)和第一蒸发器(216)依次串联形成回路，所述第一供水管道(211)与所述蓄水池(217)连通，所述第一回水管道(212)与所述第一蒸发器(216)进行换热后与所述蓄水池(217)连通。

7.根据权利要求6所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第一制冷机组(21)还包括第一风冷组件(218)，所述第一风冷组件(218)与所述第一冷凝器(214)进行换热。

8.根据权利要求6所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述第一制冷机组(21)还包括第二风冷组件(219)，所述第二风冷组件(219)与所述第一回水管道(212)进行换热。

9.一种超长高地温隧道阶梯降温方法，应用于如权利要求1-8任一项所述的超长高地温隧道阶梯降温装置，其特征在于，所述超长高地温隧道阶梯降温方法包括：

10.根据权利要求9所述的超长高地温隧道阶梯降温方法，其特征在于，所述第二制冷机构(3)还包括局部空冷器(33)，所述降温方法还包括：

技术总结本申请涉及一种超长高地温隧道阶梯降温装置及方法，该降温装置包括：风筒、第一制冷机构和第二制冷机构，风筒沿隧道的延伸方向设置，风筒上设置有送风机；第一制冷机构包括设置于隧道外部的第一制冷机组以及设置于风筒上的第一空冷器，第一制冷机组具有提供冷却水的第一供水管道以及用于回收热水的第一回水管道，第二制冷机构包括设置于隧道内的第二制冷机组以及设置于风筒上的第二空冷器，第二制冷机组包括散热部、用于提供冷却水的第二供水管道以及用于回收热水的第二回水管道，散热部与第一回水管道进行换热，该其可以对超长高地温隧道进行阶梯降温，实现对冷量的充分利用，提高制冷效果和制冷效率。技术研发人员：何满潮,郭平业,卜墨华受保护的技术使用者：中国矿业大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/7/11