[發(fā)明專利]一種煤田火區(qū)熱能可持續(xù)利用與煤火治理系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610626875.1
• 申請日: 2016-08-02
• 公開（公告）號: CN106026778B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周福寶;蘇賀濤;陳小雨;史波波;強子英
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02N11/00
• 分類號: H02N11/00;F28D20/00
• 代理公司: 北京科億知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種煤田火區(qū)熱能可持續(xù)利用與煤火治理系統(tǒng)及方法，適用于廢棄能源回收利用及煤火治理。

背景技術(shù)

煤火是指自然環(huán)境下或人為因素下，煤炭因氧化聚熱引發(fā)燃燒并不斷發(fā)展形成的大面積煤田火災(zāi)。世界上煤田火災(zāi)分布很廣，遍布南北半球，不僅中國有，印度、美國、俄羅斯、澳大利亞、印度尼西亞、中亞等國家和地區(qū)都普遍存在。煤火在中國主要分布在內(nèi)蒙、寧夏和新疆，中國煤田火區(qū)燃燒面積達720km²，每年直接燃燒損失的煤炭資源1360萬t，間接損失的煤炭資源約2億t，同時煤火還會對區(qū)域生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。

國內(nèi)外主要的煤田火區(qū)滅火技術(shù)有直接剝離法、注水/漿法、注凝膠/泡沫法等。直接剝離法，就是直接用機械手段剝離，防止煤火擴散；灌水/漿滅火是通過鉆孔灌注一定量的泥漿和水，隔絕氧氣并降低煤層溫度，阻止煤炭進一步氧化自燃；凝膠及泡沫具有一定的流動性，防治煤炭自燃效果較好，但成本較高。國內(nèi)外對煤田火區(qū)基本停留在治理層面上，目前對廢棄能源的回收利用的還未開展應(yīng)用，更沒有配套的工程系統(tǒng)和方法。煤田火災(zāi)威脅采礦安全、浪費大量的熱能資源、嚴(yán)重破壞生態(tài)環(huán)境，嚴(yán)重阻礙了國家的可持續(xù)發(fā)展，因此，本發(fā)明對煤田火區(qū)熱能可持續(xù)利用和煤火治理具有十分重要的意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對煤火火區(qū)的資源大量浪費、生態(tài)環(huán)境破壞等問題，提供一種煤田火區(qū)熱能可持續(xù)利用與煤火治理系統(tǒng)及方法，實現(xiàn)熱能可持續(xù)利用和煤火治理。

一種煤田火區(qū)熱能可持續(xù)利用與煤火治理系統(tǒng)及方法，包括真空液體容罐、散熱器、水平鉆孔、耐高溫循環(huán)泵、溫差發(fā)電模塊、穩(wěn)壓增壓模塊、蓄電池組和逆變器等。采用機器開挖手段隔離煤田火區(qū)，在獨立煤田火區(qū)內(nèi)布置水平鉆孔，在地表上將常溫?zé)彷d體經(jīng)散熱管路和多通閥注入多組水平鉆孔，過程中熱載體吸收煤田火區(qū)熱量形成高溫?zé)彷d體，由耐高溫循環(huán)泵將高溫?zé)彷d體經(jīng)多通閥和保溫管路送入真空液體容罐，真空液體容罐底部溫差發(fā)電模塊利用高溫?zé)彷d體與常溫空氣的溫度差進行發(fā)電，產(chǎn)生的不穩(wěn)定電壓通過穩(wěn)壓增壓模塊得到穩(wěn)定及適當(dāng)增大，經(jīng)由導(dǎo)電線路連接蓄電池儲存電能，電能可經(jīng)過逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電供用電器使用，真空液體容罐中熱載體使用完成后，經(jīng)散熱管路流入散熱器，降低自身溫度，并附加風(fēng)扇增加散熱效果，以此確保熱載體注入到煤田火區(qū)能夠吸收更多的熱量，熱載體再次被注入到水平鉆孔，形成一個循環(huán)系統(tǒng)。

所述熱載體為高溫導(dǎo)熱硅油，沸點高，導(dǎo)熱性好。

真空液體容罐入口端高于出口端，其頂部設(shè)有密封保溫蓋，側(cè)面設(shè)計雙層保護殼，包括鋁制內(nèi)殼和鋼質(zhì)外殼，中間抽真空，底部為單層鋁制外殼。散熱器為多級可調(diào)的，可通過閥門調(diào)節(jié)確定熱載體的散熱程度。散熱管路出口端和保溫管路入口端都安裝有溫度顯示器，可監(jiān)測熱載體流入和流出煤田火區(qū)的溫度差，若差值小于60℃，需調(diào)節(jié)流量控制器減小流量。水平鉆孔為無縫鋼管。溫差發(fā)電模塊通過導(dǎo)熱硅脂附著在真空液體容罐底部，其由多組溫差發(fā)電塊串聯(lián)而成。導(dǎo)電線路為柔性防火電纜。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：采用機器開挖手段隔離煤田火區(qū)，有效地防止了火區(qū)擴大，進而避免了煤炭資源損失，其次便于設(shè)計水平鉆孔提取火區(qū)熱能，較好地對廢棄資源進行了回收利用；采用熱載體能夠較大程度地獲取熱能能源，減少熱能能源一次浪費；利用溫差發(fā)電工藝簡單，具有可移動性、可擴展性等特點；熱量提取系統(tǒng)為可循環(huán)系統(tǒng)，可持續(xù)提取熱量進行發(fā)電至煤火熄滅為止，廢棄能源得到充分利用，煤火得到快速治理。

附圖說明

附圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中1-真空液體容罐，2-散熱器，3-多通閥，4-水平鉆孔，5-溫度顯示器，6-流量控制器，7-耐高溫循環(huán)泵，8-散熱管路，9-保溫管路，10-散熱風(fēng)扇，11-溫差發(fā)電模塊，12-穩(wěn)壓增壓模塊，13-蓄電池組，14-逆變器，15-導(dǎo)電線路，16-地表，17-煤田火區(qū)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實例作進一步描述：

煤田火區(qū)熱能可持續(xù)利用系統(tǒng)由真空液體容罐1、散熱器2、水平鉆孔4、耐高溫循環(huán)泵7、溫差發(fā)電模塊11、穩(wěn)壓增壓模塊12、蓄電池組13和逆變器14等構(gòu)成。