[实用新型]一种基于温差发电装置的煤田火区热能提取与利用系统

说明书

本实用新型公开了一种基于温差发电装置的煤田火区热能提取与利用系统，包括热能提取系统、温差发电片组、回收装置、监测装置以及附属装置；热能提取系统包括煤田火区、设置在煤田火区中的垂直钻孔、导热管路、蒸汽管路、耐高温抽气泵以及流量控制阀；温差发电片组由多组温差发电片串并联构成，通过改变温差发电片串并联连接方式，达到所需电压；回收装置由冷凝器、循环工质、泄压阀以及箱体组成，监测装置由温度传感器和液位传感器构成，附属装置包括网络线路和计算机。本实用新型利用热棒相变传热原理提取火区中的热能，采用温差发电装置转化热能，实现煤田火区热能的高效利用。

技术领域

本实用新型涉及热能回收利用领域，涉及一种基于温差发电装置的煤田火区热能提取与利用系统。

背景技术

在全球范围内，世界上所有产煤国都不同程度地存在地下煤层燃烧现象。从20世纪开始，煤田火先后在英国、美国、印度、澳大利亚、印度尼西亚和中国形成灾害，其中以中国、美国以及印度煤火灾害最为严重。在我国煤田火区分布的范围比较广泛，火灾程度严重，火区的总面积达720km²，其中新疆煤田火区面积为992万m²。据估计，我国每年直接烧失煤炭储量超过2000万吨，间接破坏煤炭资源2亿吨，每年至少造成200亿元的经济损失。此外，煤田火区不仅烧毁大量的煤炭资源，造成地表下沉、土壤沙化等一系列问题，而且还会产生如CO等大量的有毒有害气体从而污染环境。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。此外，常规的灭火技术如注浆或者注液氮等不考虑煤火热量的提取与利用，而是完全浪费煤火中蕴含的巨大能量。据统计，每年全世界煤火大约燃烧10亿t不可再生的煤炭资源，产生约1000GW 的能量。

实用新型内容

本实用新型针对于煤田火区中的热能资源浪费、环境污染等问题，利用热棒相变传热原理提取火区中的热能，提出了一种基于温差发电装置的煤田火区热能提取与利用系统，采用温差发电装置转化热能，实现煤田火区热能的高效利用。

为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种基于温差发电装置的煤田火区热能提取与利用系统，包括热能提取系统、温差发电片组、回收装置、监测装置以及附属装置；

所述热能提取系统包括煤田火区、设置在煤田火区中的垂直钻孔、导热管路、蒸汽管路、耐高温抽气泵以及流量控制阀；

所述垂直钻孔中布置底部封闭的导热管路，导热管路的一端位于地下，用于吸取煤田火区热量，另一端位于地面上，顶端与蒸汽管路相连，且所述导热管路上设有注液孔，导热管路的蒸汽出口与注液口形成循环回路，以防止导热管路出现干涸现象，保证导热管路中循环工质充足；为了控制蒸汽的流速，所述蒸汽管路上布置有耐高温抽气泵以及可调节的流量控制阀，从而实现蒸汽在蒸汽管路中匀速流动，保证蒸汽管路与温差发电片组的高效换热；

所述温差发电片组由多组温差发电片串并联构成，通过改变温差发电片串并联连接方式，达到所需电压；所述温差发电片包括热端换热器、温差发电材料、冷端换热器、翅片、蓄电池、冷却风扇和安装件；为了减少蒸汽与温差发电片组之间的热交换能量损失，所述温差发电片紧贴在蒸汽管路上，实现蒸汽管路中的蒸汽与导热性能高的热端换热器高效换热；所述冷端换热器上布置翅片，翅片与空气接触，所述冷端换热器下端布置小功率冷却风扇，致使冷端换热器与空气强制换热，极大限度地增大热端换热器与冷端换热器之间的温差，温差越大，发电效率越高，所述冷却风扇由温差发电片组自身供电；所述热端换热器与冷端换热器之间通过安装件固定两温差发电材料；所述蓄电池用于储存温差发电片组转化的电能；

所述回收装置由冷凝器、循环工质、泄压阀以及箱体组成，所述温差发电片组与箱体中间设置冷凝器，用于将携带热量的气体和液体冷凝成常温液体，然后流至箱体中；所述箱体采用密闭的长方体，内储存有循环工质，上部设置自动泄压阀，一旦压力超限，自动泄压；