[发明专利]一种煤田火区热能综合利用系统

说明书

本发明公开了一种煤田火区热能综合利用系统，属于煤田火区废弃热能回收技术领域。该系统包括分布式煤田火区热能发电系统和分布式煤田火区提热供暖系统，前者可将煤田火区热能转化为清洁电能，后者可直接从煤田火区直接提取热量用于供暖。另外，本发明中采用供暖循环节水回路和发电‑供暖循环水回路的双节水设计，实现了水资源重复利用。本发明提出的煤田火区热能的综合利用和水循环设计，不仅解决了附近居民和农业用电供暖的问题，加快了灭火进程，而且也解决了传统工艺中灭火用水量大的问题，具有很大的应用价值和开发前景。该系统降低了煤田火区温度，节省了灭火材料和降低了灭火治理成本，同时还使煤田火区废弃热能得到更高效地利用。

技术领域

本发明属于煤田火区废弃热能回收技术领域，具体涉及一种煤田火区热能综合利用系统。

背景技术

煤火是指自然环境下或人为因素下，煤炭因氧化聚热引发燃烧并不断发展形成的大面积煤田火灾。煤田火灾会造成严重的煤炭资源损失、大气与水环境污染、生态环境破坏和地质灾害，威胁着煤矿的生产安全。煤田火区虽然燃烧温度高，范围大，但是其蕴含着巨大的热能。

目前，煤火治理工作主要集中在剥离、钻探、注水、注浆、覆盖的五大传统工艺上，该传统工艺灭火用水量大，导致灭火工程花费巨大，甚至超过煤炭本身的价值；另外，这些工艺都是将火区热能当作一种灾害源进行治理，治理过程中热能全部散失，不能进行有效利用，造成了巨大的能量损失。国内外对煤田火灾大多停留在治理层面上，回收利用废弃能源工作开展较少。因此，势必要转变将煤田火区的热能作为灾害的传统思维，提出一种“以用代治”的煤火治理新思路。

公开号为CN106787951A的专利公开了一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，该系统包括深入地下煤田火区的钻孔、温差发电片组、冷却器、重力导热热管，重力导热热管内部具有导热介质，重力导热热管由冷凝段、隔热段和吸热段构成，冷凝段放置在地面上，吸热段深入钻孔内，在冷凝段与吸热段之间设有隔热段，温差发电片组的热端贴在新型超长力导热热管的冷凝段外表面，温差发电片组的冷端与冷却器接触，热端和冷端形成的温度差以实现热电转换。然而，该系统发电效率较低，且热能无法得到更充分地利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种煤田火区热能综合利用系统，该系统能够降低煤田火区温度，节省灭火材料，降低灭火治理成本，同时还能够使煤田火区废弃热能得到更高效地利用。

为实现上述目的，一种煤田火区热能综合利用系统，包括分布式煤田火区热能发电系统，所述分布式煤田火区热能发电系统包括温差发电片组和冷却装置，煤田火区上设有深入地下的地面钻孔，地面钻孔中设有底部封闭的导热热管，导热热管内填充有导热介质，导热热管由吸热段、隔热段和冷凝段构成，吸热段深入地面钻孔内用于吸取煤田火区的热量，冷凝段设置在地面上，隔热段设置在吸热段与冷凝段之间；所述温差发电片组的高温端嵌在冷凝段的外表面，温差发电片组的低温端和冷却装置接触，高温端和低温端形成的温度差实现热电转换；

还包括分布式煤田火区提热供暖系统，分布式煤田火区提热供暖系统包括热提取管、换热器和居民用户室内暖气系统，热提取管包括底部封闭的外部导热管和套设在外部导热管中心的内部汽化管，外部导热管设在地面钻孔中，内部汽化管的底端高于外部导热管的底端，内部汽化管与储气室管路连通；所述换热器上设有壳程出口、壳程入口、管程出口和管程入口，壳程出口与冷却装置的进口管路连通，壳程入口与储气室管路连接，管程出口通过供暖管路与居民用户室内暖气系统连通，居民用户室内暖气系统通过出水管与管程入口连通；冷却装置的出口与外部导热管管路连接。

进一步的，所述管程出口通过供暖管路还与生态园的暖气系统进水口相连；暖气系统出水口通过出水管与管程入口相连。

进一步的，所述热提取管还包括设置在外部导热管顶端的绝热盖和设置在外部导热管底端的固定底座；所述绝热盖包括密封焊接壳体，壳体内填充保温隔热材料；所述固定底座为锥形。