一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置

摘要

本发明公开一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置,包括盐水系统、氨系统、清水系统和已完工阶段冻结壁冷量提取系统，所述盐水系统向未完工阶段冻结壁提供冷量，所述氨系统向所述盐水系统的低温盐水提供冷量，所述清水系统向所述氨系统的高温高压氨气提供冷量，所述已完工阶段冻结壁冷量提取系统向所述清水系统提供冷量。本发明采用增设已完工阶段冻结壁冷量提取系统来提取已完工阶段冻结壁中蓄积的冷量，可以使斜井冻结系统实现不停机连续运行、降低运行成本，还有效地避免了水资源及能量的浪费，大大提高了井筒冷冻系统的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及冷量回收技术领域，具体地说是一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置。

背景技术

冻结法凿井是一种采用人工制冷技术暂时加固不稳定地层和隔绝地下水的施工方法。冻结法适用于松散不稳定的冲积层、裂隙含水岩层、松软泥岩以及含水量和水压特别大的岩层。冻结法凿井既可作为地质条件复杂的矿井工程常规施工方法，也可作为工程抢险和事故处理手段，已被广泛用于煤矿井巷工程中立井、斜井、马头门等的施工，同时在地铁、桥涵、大体积地下硐室及深基坑工程的施工中也有应用。此外，诸多大型冷库也采用人工制冷技术进行设计，制冷剂除氟化物外，氨介质由于其良好的物理化学性质应用也极为广泛。

目前，按照井筒冻结传统施工的技术路线，通常将人工制冷冻结技术分为三个系统，即盐水系统(或冷冻水系统)、氨系统、清水系统(或冷却水系统)。其工作原理为盐水系统将冷量循环至地下，与地层进行热量交换，带上来的地层热量通过氨系统中氨的相变散发来达到降温的目的，相变散发的途径主要表现为清水系统进回水温差。

由于施工计划及施工过程影响，很多冻结井筒在湿热天气中正处于井筒积极冻结期间，按照地层冷量需求，所有机组均需全负荷运转，甚至备用机组也需要开启。但此环境下清水系统进水温度高、空气湿球温度高，蒸发量不足，因此冷却水系统带走的热量少，制冷剂相变潜热散不掉，极大影响制冷剂运行效率，降低系统的制冷能力。同时制冷剂一直维持高温高压运行，系统的排气压力高，对制冷剂系统中的设备、管路、安全阀等产生极大安全隐患，尤其是当制冷剂为氨等有毒有害、易燃易爆介质时，其安全性能极差。

为确保系统安全，一般采取如下几种措施：

1)设备减载。这是最常用也最直接的手段，通过将部分设备减载或者停机，来缩小盐水系统的进水、回水温差，以减少系统从地层中的吸热量(即减小需要通过冷却系统散失的热量)，冻结施工现场通常以“白天不升温、夜间降温”为目标来加减设备。此方法虽然有效保证了系统的安全性，但地层换热效率差，易造成工期拖延，同时造成电力损失。另外，如果部分减载无法达到降压效果，往往会采取部分机组停机的手段，而在高湿度天气中或者连续阴雨天时，重新开启机组需要提前测量冷冻机电机的三相阻值，如无法满足开机要求，则需要加热烤干，否则强行开启极易造成烧电机事故。

2)增加设备。在冻结设计中，超出目前冷冻机和蒸发式冷凝器1:1的安装比，采用1:1.2甚至1:1.5的比例安装冷凝器。以增大蒸发面积方式冷却制冷剂，保证换热效率。此方法不仅增加了设备的投入和安装、维护工作量，还增加了运输成本。

3)降低冷却水进水温度。一是在清水回水系统中增加喷淋装置，通过空气冷却，然后混以供水一起进入系统循环；二是完全采用新鲜供水进行循环，通过设置喷淋装置可以产生一定效果，但全新鲜供水会造成极大的水资源浪费。

另外，立井施工中如采用多圈孔冻结设计，冻结壁未交圈表示地层中的冷量不足，需要进一步加强冷量供应；如冻结壁已交圈表明井筒基本具备试挖条件，正式开挖后内圈孔可以根据实际情况选择关停或者减小流量，转入维护冻结期，盐水温度一般可从-28℃以下调整至-25℃以上，此时冷冻机组均可满足地层需冷量要求，无需再提取冷量。若施工工程采用斜井冻结方式，因斜井冻结目前均采用分期分段局部冻结方式，斜井冻结这种步进式分区分段冷冻【可参考ZL201310692506.9】，在冻结壁满足设计要求后，开始掘进，在掘进时，需要将穿过开挖面的冻结割除，然后在冻结壁的保证下进行掘进，掘进完成进行永久支护，支护结束后，起始段施工完成的情况下，冻结壁完成使命，此时冻结壁内仍然蓄存着大量的冷量，如不能有效利用则造成能量的浪费，内层冻结壁的余热有时效性且井壁安全性待进一步评估。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，以解决现有技术中因采取设备减载、增加设备或降低冷却水进水温度等措施而带来的成本增加、水资源浪费以及安全性等问题。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，其特征在于，包括盐水系统、氨系统、清水系统和已完工阶段冻结壁冷量提取系统，所述盐水系统向未完工阶段冻结壁提供冷量，所述氨系统向所述盐水系统的低温盐水提供冷量，所述清水系统向所述氨系统的高温高压氨气提供冷量，所述已完工阶段冻结壁冷量提取系统向所述清水系统提供冷量。该装置通过提取已完工阶段冻结壁的冷量来降低清水系统的清水冷却水温度，可以有效提升已完工阶段冻结壁内蓄存冷量的利用效率，从而提升斜井冻结整个冷量的循环效率，不仅使斜井冻结系统可以不停机连续运行、降低运行成本，还有效地避免了水等资源的浪费，大大提高了井筒冷冻系统的安全性。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述已完工阶段冻结壁冷量提取系统包括已完工阶段冻结壁、已完工阶段冻结管、已完工阶段盐水泵和已完工阶段盐水与清水系统清水换热的换热器；所述已完工阶段冻结管的盐水流体出口与所述换热器的盐水入口流体导通，所述换热器的盐水出口与所述已完工阶段盐水泵的盐水入口流体导通，所述已完工阶段盐水泵的盐水出口与所述已完工阶段冻结管的盐水入口流体导通，所述已完工阶段冻结管位于所述已完工阶段冻结壁内，所述换热器与所述已完工阶段盐水泵之间连通的管路上安装有测温计，所述已完工阶段盐水泵与所述已完工阶段冻结管之间的管路上沿管路内流体流动方向依次安装有闸阀和测温计；已完工阶段盐水泵通过换热器可以实现将已完工阶段冻结壁内蓄存着的大量冷量提取转移到待冻结段用于清水系统冷却水的降温。

所述清水系统包括第一清水泵、第一清水箱、喷淋机构、蒸发式冷凝器和冷凝器支架，所述蒸发式冷凝器固定安装在所述冷凝器支架上；所述第一清水泵的清水出口与所述换热器的清水入口流体导通，从第一清水泵清水出口流出的清水冷却水温度较高，进入换热器后与换热器中已完工阶段冻结管流出的盐水所携带的冷量进行热交换，从而使清水冷却水的温度降低，冷却后的清水从换热器清水出口流出用于氨系统的冷却降温。所述换热器的清水出口与所述喷淋机构的喷淋水入口流体导通，所述喷淋机构位于所述蒸发式冷凝器内，并且所述喷淋机构的喷淋水出口正对位于所述蒸发式冷凝器内的氨盘管，所述氨盘管内为所述氨系统的高温高压氨气，所述蒸发式冷凝器的喷淋水出口与所述第一清水箱的喷淋水入口流体导通；所述换热器与所述喷淋机构之间的连通管路上安装有测温计。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述已完工阶段冻结壁冷量提取系统包括已完工阶段冻结壁和已完工阶段冻结管；所述清水系统包括第一清水泵、第一清水箱、喷淋机构、蒸发式冷凝器和冷凝器支架，所述蒸发式冷凝器固定安装在所述冷凝器支架上；

所述第一清水泵的清水出口与所述已完工阶段冻结管的流体入口流体导通，所述已完工阶段冻结管的流体出口与所述喷淋机构流体入口通过第一管路流体导通，所述喷淋机构位于所述蒸发式冷凝器内，并且所述喷淋机构的喷淋水出口正对位于所述蒸发式冷凝器内的氨盘管，所述氨盘管内为所述氨系统的高温高压氨气，所述蒸发式冷凝器的喷淋水出口与所述第一清水箱的喷淋水入口流体导通，所述第一清水箱的流体出口与所述第一清水泵的流体入口流体导通。此时，从第一清水泵清水出口流出的温度较高的清水冷却水直接进入已完工阶段冻结管中提取已完工阶段冻结壁中蓄积的冷量，通过喷淋机构用于氨系统的散热。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述清水系统的第二清水箱的流体出口与第二清水泵的清水入口流体导通，所述第二清水泵的清水出口通过第二管路与第一管路流体导通；在所述第二管路上沿流体流动方向依次安装有测温计和闸阀，在第一管路上沿流体流动方向依次安装有测温计、闸阀和测温计，所述第二管路与所述第一管路的连通处位于所述第一管路上的闸阀与所述第一管路上的下游所述测温计之间。当第一清水箱中用于循环的冷却水量不足或循环过程中温度较高时，打开闸阀使第二清水箱中的冷却水通过第二清水泵补充到清水系统中来调节冷却水的量和温度，并随清水冷却水进入蒸发式冷凝器中对氨系统进行散热降温。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述已完工阶段冻结壁冷量提取系统包括已完工阶段冻结壁和已完工阶段冻结管；所述清水系统包括第一清水泵、第一清水箱、换热盘管、蒸发式冷凝器和冷凝器支架，所述蒸发式冷凝器固定安装在所述冷凝器支架上；从已完工阶段冻结壁中提取出的冷量，通过换热盘管在蒸发式冷凝器中实现对氨系统的散热降温。

所述第一清水泵的清水出口与所述已完工阶段冻结管的流体入口流体导通，所述已完工阶段冻结管的流体出口与所述换热盘管流体入口通过第一管路流体导通，所述换热盘管位于所述蒸发式冷凝器内，并且所述换热盘管与位于所述蒸发式冷凝器内的氨盘管相邻，所述氨盘管内为所述氨系统的高温高压氨气，所述换热盘管的流体出口与所述第一清水箱的流体入口流体导通，所述第一清水箱的流体出口与所述第一清水泵的流体入口流体导通。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述清水系统的第二清水箱的流体出口与第二清水泵的清水入口流体导通，所述第二清水泵的清水出口通过第二管路与第一管路流体导通；在所述第二管路上沿流体流动方向依次安装有测温计和闸阀，在第一管路上沿流体流动方向依次安装有测温计、闸阀和测温计，所述第二管路与所述第一管路的连通处位于所述第一管路上的闸阀与所述第一管路上的下游所述测温计之间。当第一清水箱中用于循环的冷却水量不足或冷却水在循环过程中温度较高时，打开闸阀使第二清水箱中的清水通过第二清水泵补充到清水系统中来调节冷却水的量和温度并随清水冷却水进入蒸发式冷凝器中对氨系统进行散热降温。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述盐水系统包括未完工阶段盐水泵、未完工阶段盐水箱、集配液圈、未完工阶段冻结管和待冻结地层，所述未完工阶段盐水箱的低温盐水出口与所述未完工阶段盐水泵的低温盐水入口流体导通，所述未完工阶段盐水泵的低温盐水出口与所述集配液圈的低温盐水入口流体导通，所述集配液圈的低温盐水出口与所述未完工阶段冻结管的低温盐水入口流体导通，所述未完工阶段冻结管的高温盐水出口与所述集配液圈的高温盐水入口流体导通，所述集配液圈的高温盐水出口与所述氨系统的蒸发器的高温盐水入口流体导通，所述氨系统的蒸发器的低温盐水流体出口与所述未完工阶段盐水箱的低温盐水入口流体导通，所述未完工阶段冻结管位于所述待冻结地层内。

上述不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，所述氨系统包括压缩机、集油器、虹吸罐和储氨罐，所述蒸发器的用于排出低温低压氨气的第一流体出口与所述压缩机的低温低压氨气入口流体导通，所述压缩机的高温高压氨气出口与所述氨盘管的高温高压氨气入口流体导通，所述氨盘管的流体出口与所述虹吸罐的流体入口流体导通，所述虹吸罐的流体出口与所述储氨罐的流体入口流体导通，所述储氨罐的第一流体出口与所述集油器的流体入口流体导通，所述储氨罐的第二流体出口与所述蒸发器的液态氨入口流体导通，所述集油器的流体出口与所述压缩机的低温低压氨气入口流体导通，所述蒸发器的第二流体出口与所述集油器的流体入口流体导通。

本发明的技术方案取得了如下有益的技术效果：

(1)本发明通过在传统井筒冻结三大系统的基础上增设已完工阶段冻结壁冷量提取系统来提取已完工阶段冻结壁中蓄积的冷量，降低清水系统的清水冷却水进水温度，提升已完工阶段冻结壁内蓄存冷量的利用效率，从而有效提升斜井冻结整个冷量的循环效率。已完工阶段冻结壁冷量提取系统的本质是一种热交换，利用原有的冻结管作为换热器，通过循环温度较高的流体进入冻结管后，吸收冻结壁内的冷量，降低流体温度，并利用低温流体冷却所要降温的介质，实现冻结壁内冷量的提取。该系统的增设不仅可以使斜井冻结系统实现不停机连续运行、降低运行成本，还有效地避免了水资源及能量的浪费，大大提高了井筒冷冻系统的安全性。

(2)本发明的已完工阶段冻结壁冷量提取系统中，已完工阶段盐水泵将盐水流水泵入已完工阶段冻结管中提取已完工阶段冻结壁内蓄存的冷量，并通过换热器将已完工阶段冻结壁内蓄存着的大量冷量提取转移到待冻结段用于清水系统冷却水的降温。冷却水降温换热方式为：从第一清水泵清水出口流出的清水冷却水温度较高，进入换热器后与换热器中已完工阶段冻结管流出的盐水所携带的冷量进行热交换，从而使清水冷却水的温度降低，冷却后的清水从换热器清水出口流出用于氨系统的冷却降温。

(3)本发明还可以将第一清水泵清水出口流出的温度较高的清水冷却水直接输送到已完工阶段冻结管中来提取已完工阶段冻结壁中蓄积的冷量，然后通过喷淋机构用于氨系统的散热。同时，还可以在第一清水箱中用于循环的清水量不足或循环过程中温度较高时，打开闸阀使第二清水箱中的清水通过第二清水泵补充到清水系统中来调节冷却水的量和温度。在对氨系统进行散热降温时，清水系统端可采取开口和闭口两种方式，比如，可以分别通过设置喷淋机构或换热盘管来实现。

(4)本发明通过设置冷却水降温换热系统，将部分盐水系统中原本用于地层降温的冷量通过循环进入清水系统。从能量守恒角度来看，并未增加用于井筒冻结的总能量的投入；但从安全角度而言，以及现场应用表明：清水系统进水温度可降低2～4℃，有效增加了蒸发效率、降低压缩机(冷冻机)的排气压力(一般可降低0.1MPa左右)，对设备、管路、安全阀的安全性有极大提高，实现了高温高湿环境下氨系统的安全平稳运行。

附图说明

图1井筒冻结技术原理图；

图2井筒冻结技术原理图中A处放大图；

图3本发明实施例1冷量回收装置工作原理图；

图4本发明实施例2冷量回收装置工作原理图；

图5本发明实施例3冷量回收装置工作原理图；

图6本发明开口式清水系统工作原理图；

图7本发明闭口式清水系统工作原理图。

图中附图标记表示为：1-未完工阶段盐水泵；2-未完工阶段盐水箱；3-氨系统的蒸发器；4-压缩机；5-集油器；6-储氨罐；7-虹吸罐；8-蒸发式冷凝器；9-第一清水泵；10-第一清水箱；11-集配液圈；12-未完工阶段冻结管；13-待冻结地层；14-闸阀；15-盐水箱；16-盘管；1-1已完工阶段盐水泵；1-2第二管路；1-3测温计；1-4喷淋机构；1-5氨盘管；1-6第一管路；1-7冷凝器支架；1-8换热盘管；1-9换热器；1-10已完工阶段冻结管；1-11已完工阶段冻结壁；1-12第二清水泵；1-13第二清水箱。

具体实施方式

实施例1

一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，包括盐水系统、氨系统、清水系统和已完工阶段冻结壁冷量提取系统，盐水系统向未完工阶段冻结壁提供冷量，氨系统向盐水系统的低温盐水提供冷量，清水系统向氨系统的高温高压氨气提供冷量，已完工阶段冻结壁冷量提取系统向清水系统提供冷量。该装置通过提取已完工阶段冻结壁的冷量来降低清水系统的清水冷却水温度，可以有效提升已完工阶段冻结壁内蓄存冷量的利用效率，从而提升斜井冻结整个冷量的循环效率，不仅使斜井冻结系统可以不停机连续运行、降低运行成本，还有效地避免了水等资源的浪费，大大提高了井筒冷冻系统的安全性。

如图1和图2所示，盐水系统包括未完工阶段盐水泵1、未完工阶段盐水箱2、集配液圈11、未完工阶段冻结管12和待冻结地层13，未完工阶段盐水箱2的低温盐水出口与未完工阶段盐水泵1的低温盐水入口流体导通，未完工阶段盐水泵1的低温盐水出口与集配液圈11的低温盐水入口流体导通，集配液圈11的低温盐水出口与未完工阶段冻结管12的低温盐水入口流体导通，未完工阶段冻结管12的高温盐水出口与集配液圈11的高温盐水入口流体导通，集配液圈11的高温盐水出口与氨系统的蒸发器3的高温盐水入口流体导通，氨系统的蒸发器3的低温盐水流体出口与未完工阶段盐水箱2的低温盐水入口流体导通，未完工阶段冻结管12位于待冻结地层13内。

如图2所示，氨系统包括压缩机4、集油器5、储氨罐6和虹吸罐7，蒸发器3的用于排出低温低压氨气的第一流体出口与压缩机4的低温低压氨气入口流体导通，压缩机4的高温高压氨气出口与氨盘管1-5的高温高压氨气入口流体导通，氨盘管1-5的流体出口与虹吸罐7的流体入口流体导通，虹吸罐7的流体出口与储氨罐6的流体入口流体导通，储氨罐6的第一流体出口与集油器5的流体入口流体导通，储氨罐6的第二流体出口与蒸发器3的液态氨入口流体导通，集油器5的流体出口与压缩机4的低温低压氨气入口流体导通，蒸发器3的第二流体出口与集油器5的流体入口流体导通。

如图3所示，清水系统包括第一清水泵9、第一清水箱10、喷淋机构1-4、蒸发式冷凝器8和冷凝器支架1-7，蒸发式冷凝器8固定安装在冷凝器支架1-7上；第一清水泵9的清水出口与换热器1-9的清水入口流体导通，从第一清水泵清水出口流出的清水冷却水温度较高，进入换热器后与换热器中已完工阶段冻结管流出的盐水所携带的冷量进行热交换，从而使清水冷却水的温度降低，冷却后的清水从换热器清水出口流出用于氨系统的冷却降温。换热器1-9的清水出口与喷淋机构1-4的喷淋水入口流体导通，喷淋机构1-4位于蒸发式冷凝器8内，并且喷淋机构1-4的喷淋水出口正对位于蒸发式冷凝器8内的氨盘管1-5，氨盘管1-5内为氨系统的高温高压氨气，蒸发式冷凝器8的喷淋水出口与第一清水箱10的喷淋水入口流体导通；换热器1-9与喷淋机构1-4之间的连通管路上安装有测温计1-3。

如图3所示，已完工阶段冻结壁冷量提取系统包括已完工阶段冻结壁1-11、已完工阶段冻结管1-10、已完工阶段盐水泵1-1和已完工阶段盐水与清水系统清水换热的换热器1-9；已完工阶段冻结管1-10的盐水流体出口与换热器1-9的盐水入口流体导通，换热器1-9的盐水出口与已完工阶段盐水泵1-1的盐水入口流体导通，已完工阶段盐水泵1-1的盐水出口与已完工阶段冻结管1-10的盐水入口流体导通，已完工阶段冻结管1-10位于已完工阶段冻结壁1-11内，换热器1-9与已完工阶段盐水泵1-1之间连通的管路上安装有测温计1-3，已完工阶段盐水泵1-1与已完工阶段冻结管1-10之间的管路上沿管路内流体流动方向依次安装有闸阀14和测温计1-3；已完工阶段盐水泵通过换热器可以实现将已完工阶段冻结壁内蓄存着的大量冷量提取转移到待冻结段用于清水系统冷却水的降温。

工作流程：在井筒冻结时，清水系统中的冷却水在向氨系统提供冷量后流出的清水冷却水温度较高，将温度较高的清水冷却水通过第一清水泵9泵入到换热器1-9的清水入口中进入换热器1-9；而已完工阶段盐水泵1-1将温度较高的盐水泵入到已完工阶段冻结管1-10提取已完工阶段冻结壁1-11中蓄积的冷量，从已完工阶段冻结管1-10盐水流体出口中出来的盐水温度降低，并从换热器1-9的盐水入口进入换热器1-9；在换热器1-9中，温度较高的清水冷却水与温度较低的盐水发生热交换，热交换后，从换热器1-9的清水出口流出的清水冷却水温度降低，并通过管道进入喷淋机构1-4，温度下降后的清水冷却水在蒸发式冷凝器8中与氨盘管1-5进行热交换，在蒸发式冷凝器8中进行热交换后，清水冷却水的温度升高，并从蒸发式冷凝器8喷淋水出口流出进入第一清水箱10，第一清水箱中温度较高的清水冷却水再经第一清水泵9泵入到换热器1-9的清水入口而进入换热器再次进行热交换；与此同时，热交换后，从换热器1-9的盐水流体出口流出的盐水温度变高，经管道重新输送至已完工阶段盐水泵1-1中，并经已完工阶段盐水泵1-1泵入已完工阶段冻结管进入下一轮的热交换循环。

经实际测试，在高温高湿天气进行井筒冷冻，采用本实施例冷量回收装置，可以将清水系统进水温度降低2℃，压缩机的排气压力降低0.1MPa，实现了高温高湿环境下氨系统的安全平稳运行。

在本实施例中，换热器1-9的清水出口与喷淋机构1-4的喷淋水入口流体导通，喷淋机构1-4的喷淋水出口正对位于蒸发式冷凝器8内的氨盘管1-5；如图6所示，本实施例中的清水降温换热单元本质上是通过盘管将盐水箱15内低温盐水的部分冷量通过循环进入清水系统，清水系统端可以采取开口和闭口两种方式，本实施例即为如图6所示的开口方式。另外，在其它一些实施例中，所述清水系统端也可以采取如图7所示的闭口方式，利用盘管内循环流动的清水实现第一清水箱内清水与盐水系统内盐水之间的热量传递，闭口式清水系统可以达到与本实施例等同的技术效果。

实施例2

一种不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置，包括盐水系统、氨系统、清水系统和已完工阶段冻结壁冷量提取系统，盐水系统向未完工阶段冻结壁提供冷量，氨系统向盐水系统的低温盐水提供冷量，清水系统向氨系统的高温高压氨气提供冷量，已完工阶段冻结壁冷量提取系统向清水系统提供冷量。

本实施例的盐水系统和氨系统的结构与实施例1相同，具体参见图1和图2。如图4所示，已完工阶段冻结壁冷量提取系统包括已完工阶段冻结壁1-11和已完工阶段冻结管1-10；清水系统包括第一清水泵9、第一清水箱10、喷淋机构1-4、蒸发式冷凝器8和冷凝器支架1-7，蒸发式冷凝器8固定安装在冷凝器支架1-7上；第一清水泵9的清水出口与已完工阶段冻结管1-10的流体入口流体导通，已完工阶段冻结管1-10的流体出口与喷淋机构1-4流体入口通过第一管路1-6流体导通，喷淋机构1-4位于蒸发式冷凝器8内，并且喷淋机构1-4的喷淋水出口正对位于蒸发式冷凝器8内的氨盘管1-5，氨盘管1-5内为氨系统的高温高压氨气，蒸发式冷凝器8的喷淋水出口与第一清水箱10的喷淋水入口流体导通，第一清水箱10的流体出口与第一清水泵9的流体入口流体导通。在本实施例中，从第一清水泵清水出口流出的温度较高的清水冷却水不再像实施例1中所述的那样依赖于换热器1-9进行冷却，而是直接进入已完工阶段冻结管中进行已完工阶段冻结壁中蓄积的冷量的提取，然后通过喷淋机构用于氨系统的散热。

在图4中，清水系统的第二清水箱1-13的流体出口与第二清水泵1-12的清水入口流体导通，第二清水泵1-12的清水出口通过第二管路1-2与第一管路1-6流体导通；在第二管路1-2上沿流体流动方向依次安装有测温计1-3和闸阀14，在第一管路1-6上沿流体流动方向依次安装有测温计1-3、闸阀14和测温计1-3，第二管路1-2与第一管路1-6的连通处位于第一管路1-6上的闸阀14与第一管路1-6上的下游测温计1-3之间；当第一清水箱中用于循环的清水量不足或循环过程中温度较高时，打开闸阀使第二清水箱中的清水通过第二清水泵补充到清水系统中来调节冷却水的量和温度，并随清水冷却水进入蒸发式冷凝器中对氨系统进行散热降温。

工作流程：在进行井筒冻结时，清水系统中的冷却水在向氨系统提供冷量后从蒸发式冷凝器8流出的清水冷却水温度较高，温度较高的清水冷却水进入第一清水箱10并通过第一清水泵9直接泵入到已完工阶段冻结管1-10中去提取已完工阶段冻结壁1-11中蓄积的冷量，从已完工阶段冻结管1-10流体出口流出的清水冷却水温度降低，进入第一管路1-6；与此同时，打开闸阀14，通过第二清水泵1-12将第二清水箱1-13中一部分清水冷却水经第二管路1-2与已完工阶段冻结管1-10流体出口流出的清水冷却水在第一管路1-6内汇合，以用于调节循环冷却水的量或清水冷却水的温度，汇合后的清水冷却水被输送到喷淋机构1-4在蒸发式冷凝器8中与氨盘管1-5进行热交换，在蒸发式冷凝器8中热交换后，冷却水的温度升高，并从蒸发式冷凝器8喷淋水出口流出进入第一清水箱10，第一清水箱中温度较高的流体再经第一清水泵9泵入到已完工阶段冻结管1-10中进行下一轮已完工阶段冻结壁1-11中冷量的提取，冷量提取完毕后，再次通过第一管路1-6进入下一轮的与氨系统的热交换，如此往复。

经实际测试，在高温高湿天气进行井筒冷冻，采用本实施例冷量回收装置，可以将清水系统进水温度降低4℃，压缩机的排气压力降低0.1MPa，实现了高温高湿环境下氨系统的安全平稳运行。本实施例与实施例1相比，直接将清水系统中参与氨系统热交换后的较高温度的清水冷却水输送到已完工阶段冻结管中提取冷量，而不再依赖于换热器1-9冷却，使从已完工阶段冻结管中提取的冷量利用效率更高，同时将第二清水箱中的水用于调节循环的清水冷却水的量及温度，使清水系统的进水温度得到了更大程度的降低。

实施例3

在本实施例中，不停机提高氨系统安全运行的斜井冻结及冷量回收装置中，盐水系统、氨系统和已完工阶段冻结壁冷量提取系统的结构与实施例2相同，所述清水系统与实施例2不同之处在于：清水系统向氨系统的高温高压氨气提供冷量的方式为闭口式。闭口式清水系统的工作原理如图7所示，其具体结构见图5。

如图5所示，已完工阶段冻结壁冷量提取系统包括已完工阶段冻结壁1-11和已完工阶段冻结管1-10；清水系统包括第一清水泵9、第一清水箱10、换热盘管1-8、蒸发式冷凝器8和冷凝器支架1-7，蒸发式冷凝器8固定安装在冷凝器支架1-7上；从已完工阶段冻结壁中提取出的冷量，通过换热盘管在蒸发式冷凝器中实现对氨系统的散热降温。第一清水泵9的清水出口与已完工阶段冻结管1-10的流体入口流体导通，已完工阶段冻结管1-10的流体出口与换热盘管1-8流体入口通过第一管路1-6流体导通，换热盘管1-8位于蒸发式冷凝器8内，并且换热盘管1-8与位于蒸发式冷凝器8内的氨盘管1-5相邻，氨盘管1-5内为氨系统的高温高压氨气，换热盘管1-8的流体出口与第一清水箱10的流体入口流体导通，第一清水箱10的流体出口与第一清水泵9的流体入口流体导通。清水系统的第二清水箱1-13的流体出口与第二清水泵1-12的清水入口流体导通，第二清水泵1-12的清水出口通过第二管路1-2与第一管路1-6流体导通；在第二管路1-2上沿流体流动方向依次安装有测温计1-3和闸阀14，在第一管路1-6上沿流体流动方向依次安装有测温计1-3、闸阀14和测温计1-3，第二管路1-2与第一管路1-6的连通处位于第一管路1-6上的闸阀14与第一管路1-6上的下游测温计1-3之间；通过将第二清水箱中的清水冷却水补充到清水系统的冷却水循环中以调节冷却水的循环量和温度，并随清水冷却水进入蒸发式冷凝器中对氨系统进行散热降温。

工作流程：本实施例的工作流程与实施例2基本相同，不同之处在于清水系统在对氨系统进行热交换的方式为闭口式，即用换热盘管1-8与氨盘管1-5的热交换来代替实施例2中喷淋机构1-4与氨盘管的热交换。

经实际测试，在高温高湿天气进行井筒冷冻，采用本实施例冷量回收装置，可以将清水系统进水温度降低3℃，压缩机的排气压力降低0.1MPa，实现了高温高湿环境下氨系统的安全平稳运行。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本专利申请权利要求的保护范围之中。