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立井冻结壁冷量提取与应用研究

发布时间:2018-10-31 15:15
【摘要】:随着国家经济的高速发展,对资源的依赖性越来越大。煤炭作为目前为止最主要的能量来源,其开采强度必然逐步提高,但目前我国的浅部资源日益减少,开采深部资源已成为一种必然。矿井开采的深度越大,热害问题也越严重,解决矿井出现的高温高湿问题就成为开采深部煤碳资源的首要难题。在热害严重的矿井中,为了满足矿井开采时的温度要求,必须采用必要的降温措施;同时,夏季高温季节,地面建筑空调冷冻水降温也需要冷量。如果直接人工制冷以满足矿井降温和建筑空调制冷,煤炭开采的成本则会大大增加。目前国内外深部矿产资源的开采主要采用冻结凿井法,其实质是利用人工制冷临时改变岩土性质以固结地层。而冻结完成进入井筒凿井阶段时,井筒壁内蓄存了大量冷量,如果利用原冻结管,通入循环水将部分冷量提取出来正好可以为矿井降温和空调冷冻水降温提高冷量,从而实现能源的二次利用。目前我国甚至其他国家都没有比较成熟的、高效的冻结壁冷量提取应用方案。本文以某矿为背景开展了一系列的研究,首先根据现场资料计算分析了矿井开采需冷量、冻结壁蓄冷量随时间的推移而不断减小的变化特点,通过试验验证冻结壁冷量利用可行性,结合现场实际情况,选用盐液-水水箱式换热器为冻结壁冷量利用试验系统并通过实验和相关理论分析冻结壁冷量提取系统换热器传热系数的影响因素主要有换热器换热面结冰形成热阻、水箱内水流流速、管道内盐液流速等。冻结壁冷量提取与应用实际上就是资源的二次利用,更大程度上的提高资源的利用率,能最大限度的节约日益减少的资源,提高经济效益和社会效益,符合目前大力提倡的"绿色施工"的要求。因此,冻结壁冷量提取与应用有很大的研究价值,也是今后社会发展的必然趋势。
[Abstract]:With the rapid development of national economy, the dependence on resources is increasing. The mining intensity of coal, as the most important energy source up to now, is bound to increase gradually, but the shallow resources in our country are decreasing day by day, so it is inevitable to mine deep resources. The deeper the mining depth, the more serious the problem of thermal damage. Solving the problem of high temperature and high humidity in the mine becomes the most important problem in mining deep coal resources. In order to meet the requirement of mining temperature, the necessary cooling measures must be adopted in the mine with serious thermal damage, and at the same time, in the summer high temperature season, the cooling capacity is also needed for the cooling of the surface air conditioning freezing water. If the direct manual cooling to meet the cooling of the mine and building air-conditioning refrigeration, the cost of coal mining will be greatly increased. At present, the mining of deep mineral resources at home and abroad mainly adopts the method of freezing well sinking, the essence of which is to use artificial refrigeration to change the properties of rock and soil temporarily to consolidate the strata. When the freezing is completed and enters the shaft sinking stage, a large amount of cold capacity is stored in the shaft wall. If the former freezing pipe is used to extract part of the cooling amount from the circulating water, it can increase the cooling rate for the mine cooling and air conditioning freezing water cooling. In order to achieve the secondary use of energy. At present, our country and even other countries do not have more mature, efficient freezing wall cold extraction application. In this paper, a series of researches have been carried out under the background of a certain mine. Firstly, based on the field data, the characteristics of the changing characteristics of the cooling requirement of mining and the decrease of the freezing wall cold storage over time have been analyzed. The feasibility of using freezing wall cooling capacity is verified by experiments, and combined with the actual situation in the field, The salt liquid water tank heat exchanger is selected as the test system for the utilization of the freezing wall cooling volume. Through the experiments and related theories, the influence factors of the heat transfer coefficient of the heat exchanger of the freezing wall cooling extraction system are mainly caused by the formation of heat resistance on the heat transfer surface of the heat exchanger. Water flow velocity in water tank, salt flow velocity in pipe, etc. The extraction and application of frozen wall cooling amount is actually the secondary utilization of resources. To a greater extent, the utilization ratio of resources can be improved, and the decreasing resources can be saved to the maximum extent, and the economic and social benefits can be improved. In line with the current vigorously advocated "green construction" requirements. Therefore, the extraction and application of frozen wall cooling is of great research value and the inevitable trend of social development in the future.
【学位授予单位】:安徽理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TD265.3

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本文编号:2302660

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