Development of ZL400 mine cooling unit using semi-hermetic screw compressor and its application on local air conditioning in underground long-wall face

• Autorzy: Chu Z. , Ji J. , Zhang X. , Yang H. , Dong H. , Liu J.

Identyfikatory

DOI

10.1515/amsc-2016-0063

Warianty tytułu

PL

Opracowanie zestawu chłodzącego ZL400 składającego się z pół-hermetycznej sprężarki śrubowej i jego zastosowanie do klimatyzacji lokalnej w rejonie przodka ścianowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aiming at heat injuries occurring in the process of deep coal mining in China, a ZL400 mine-cooling unit employing semi-hermetic screw compressor with a cooling capacity of 400 kW is developed. This paper introduced its operating principle, structural characteristics and technical indexes. By using the self-built testing platform, some parameters for indication of its operation conditions were tested on the ground. The results show that the aforementioned cooling unit is stable in operation: cooling capacity of the unit was 420 kW underground-test conditions, while its COP (coefficient of performance) reached 3.4. To address the issue of heat injuries existing in No. 16305 U-shaped long-wall ventilation face of Jining No. 3 coal mine, a local air conditioning system was developed with ZL400 cooling unit as the system’s core. The paper presented an analysis of characteristics of the air current flowing in the air-mixing and cooling mode of ZL400 cooling unit used in air intake way. Through i-d patterns we described the process of the airflow treatment, such as cooling, mixing and heating, etc. The cooling system decreased dry bulb temperature on working face by 3°C on average and 3.8°C at most, while lowered the web bulb temperature by 3.6°C on average and 4.8°C at most. At the same time, it reduced relative humidity by 5% on average and 8.6% at most. The field application of the ZL400 cooling unit had gain certain effects in air conditioning and provided support for the solution of mine heat injuries in China in terms of technology and equipment.

PL

Aby zapobiec zagrożeniom spowodowanym wysokimi temperaturami panującymi w podziemnych kopalniach w Chinach, zaprojektowano zestaw chłodzący ZL400 składający się z pół-hermetycznej sprężarki śrubowej o wydajności 400 kW. W pracy omówiono zasady działania zestawu chłodzącego, jego budowę oraz parametry techniczne. Przy wykorzystaniu specjalnie do tych celów zbudowanej platformy testowej, działanie zestawu zostało szczegółowo zbadane. Wyniki wskazały, że działanie zestawu jest stabilne, wydajność chłodzenia w warunkach testowych pod ziemią wyniosła 420 kW a współczynnik pracy wyniósł 3.4. W celu zapobiegania zagrożeniom spowodowanym przez nadmierne temperatury w rejonie przodka nr 16305 w kształcie litery U w kopalni węgla Jining 3, zaprojektowano układ klimatyzacji, którego głównym elementem jest zestaw chłodzący ZL400. W pracy przedstawiono charakterystyki przepływu strumienia powietrza w strefie mieszania i w strefie chłodzenia dla zestawu chłodzącego umieszczonego w rejonie wlotu powietrza. Analizy przepływu powietrza (chłodzenie, mieszanie, ogrzewania) opisano przy pomocy przebiegów i-d. Dzięki układowi chłodzenia obniżono temperatury termometru suchego w rejonie przodka średnio o 3°C, a maksymalnie o 3.8°C, zaś temperatura termometru wilgotnego obniżyła się średnio o 3.6°C, a maksymalnie o 4.8°C. Jednocześnie obniżeniu uległa wilgotność powietrza, średnio o 5%, a maksymalnie o 8.6%. Zastosowanie zestawu chłodzącego ZL400 w warunkach roboczych daje określone efekty i przyczynia się do rozwiązania problemu zagrożeń spowodowanych nadmiernymi temperaturami w kopalniach chińskich poprzez poszukiwania skutecznych technik i sprzętu.

Słowa kluczowe

EN

coal mine; heat injuries; cooling unit; long-wall working face; ventilation and cooling

PL

kopalnia węgla; zagrożenia spowodowane wysokimi temperaturami; przodek ścianowy; wentylacja; chłodzenie

• Wydawca: Instytut Mechaniki Górotworu PAN
• Czasopismo: Archives of Mining Sciences
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 61, no. 4
• Strony: 949--966
• Opis fizyczny: Bibliogr. 23 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Chu Z.

• School of Mechanics & Civil Engineering, China University of Mining & Technology, Xuzhou 221116 PR China

autor

Ji J.

• Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing 400037 PR China

autor

Zhang X.

• Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing 400037 PR China

autor

Yang H.

• Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing 400037 PR China

autor

Dong H.

• Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing 400037 PR China

autor

Liu J.

• Chongqing Research Institute of China Coal Technology & Engineering Group, Chongqing 400037 PR China

Bibliografia

• [1] Anderson J.M., 1988. The future use of refrigeration in British coal mines. International Journal of Mining and Geological Engineering, 6, p. 41-61.
• [2] ASHRAE, 2007. Handbook-HVAC Applications (SI), Chapter 27, Mine air conditioning and ventilation.
• [3] China Bureau of Statistics, 2013. National economic and social development statistical bulletin in 2013. 2014-02-24.
• [4] GB 50418-2007. Code for design of prevention and elimination of thermal disaster in coal mines.
• [5] Gundersen R. E., Vonglehn F. H., Wilson R.W., 2006. Improving the efficiency of mine ventilation and cooling system through active control. Journal of the Mine Ventilation Society of South Africa, 58, p. 130-136.
• [6] Guo Pingye, Zhu Yanyan, 2011. Back-analysis algorithm of cooling load in deep mines. Journal of Mining & Safety Engineering, 28, p. 483-487.
• [7] He Manchao, 2009. Application of HEMS cooling technology in deep mine heat hazard control. Mining Science and Technology, 19, p. 269-275.
• [8] Howard L. Hartman, Jan M. Mutmansky, Raja V. Ramani, et al., 1997. Mine ventilation and air conditioning. New York: John Wiley & Sons, Inc.
• [9] Ji Jianhu, Liao Qiang, Hu Qianting, 2013. Research and application of cooling load in hot mine. Journal of Chongqing University, 36, p. 125-130.
• [10] JJL du Plessis, D. Scott, HES. Moorcroft, 2006. Modern cooling strategies for ultra-deep hydropower mines. Journal of the Mine Ventilat ion Society of South Africa, 58, p. 94-99.
• [11] Lowndes I.S., Pickering S.J., Twort C.T, 2004. The application of exergy analysis to the cooling of a deep UK colliery. Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, 57, No 4, p. 381-396.
• [12] McPherson M.J., 1993. Subsurface ventilation and environmental engineering. New York: Chapman & Hall.
• [13] Mitchell P., 2003. Controlling and reducing heat on long-wall faces. Coal Operators’ Conference, University of Wollongong & the Australasian Institute of Mining and Metallurgy, p. 234-245.
• [14] MT/T 1136-2011. Technical Specifications for Mine Cooling.
• [15] Nowak B., Kuczera Z., 2012. Heat power determination of DV-290 refrigerator’s evaporator on the basis of thermodynamic parameters of inlet air. Arch. Min. Sci., 57, No 4, p. 911-920.
• [16] Nowak B., Życzkowski P., 2013. The effect of temperature glide of R407C refrigerant on the power of evaporator in air refrigerators. Arch. Min. Sci., 58, No 4, p. 1333-1346.
• [17] Schlotte W., 1999. Control of heat and humidity in German mines. Proceedings of 8th Mine Ventilation Symposium, Rolla.
• [18] Shayhlislamova I., Alekseenko S., 2011. The system of the air cooling of deep mines. Technical and Geoinformational Systems in Mining – Pivnyak, Bondarenko & Kovalevs’ka (eds), London, p. 105-109.
• [19] Vander Walt J., Dekock E.M., Smith L.K., 1983. The analysis of ventilation and coo ling requirements for mines. Journal of The South African Institute of Mining and Metallurgy, 36, No 1, p. 25-33.
• [20] Wang Lili, Gao Wenjing, 2013. 1000 m depth mine perspective in China. 2013-08-1(003), p. 1-6.
• [21] Wilson R. W., Pieters A., 2008. Design and construction of a surface air cooling and refrigeration installation at a South African mine. 12th U.S./North American Mine Ventilation Symposium 2008 – Wallace (ed), Reno, p. 191-195.
• [22] Wojciechowski J., 2013. Application of the GMC-1000 and GMC-2000 mine cooling units for central air-conditioning in underground mines. Arch. Min. Sci., 58, No 1, p. 199-216.
• [23] Yang Xiaojie, Han Qiaoyun, Pang Jiewen, 2011. Progress of heat-hazard treatment in deep mines. Mining Science and Technology, 21, p. 295-299.