[发明专利]采空区热量收集换热系统以及收集换热方法

说明书

本发明公开了一种采空区热量收集换热系统以及收集换热方法，采空区热量收集换热系统包括：采空集水区，采空集水区设置在采空区内且用于蓄水以获取热能，采空集水区上设置有集水进口和集水出口；集水进口和集水出口通过设有第一循环泵的第一循环管道连通；储水池，储水池上设置有储水进口和储水出口，储水进口和储水出口通过设有第二循环泵的第二循环管道连通；第二循环管道用于为待加热装置提供热量；热泵装置，热泵装置设置在地表下，热泵装置包括蒸发端和冷凝端；蒸发端用于与第一循环管道进行热交换，冷凝端用于与第二循环管道进行热交换。本发明提供一种采空区热量收集换热系统以及收集换热方法，提高热量利用率及降低能量消耗。

技术领域

本发明涉及煤矿开采技术领域，更具体地，涉及一种采空区热量收 集换热系统以及收集换热方法。

背景技术

随着社会经济的发展，我国的能源需求量一直呈上升趋势，在未来 相当长一段时间内，还无法降低对化石能源的依赖程度，尤其是煤炭消 费占能源消费的比重将居高不下，不可再生资源的承压程度及环境容量 压力将严重制约社会经济发展，充分利用可再生能源，减少对化石能源 的依赖程度，具有极其重要的意义。国家高度重视地热开发利用，尤其 是浅层地热的开发利用得到高度重视，并在北方地区得到了大面积的推 广，利用浅层地热以解决冬季采暖问题。

一般来说，浅层地热又名浅层地温能，是指地表以下一定深度范围 内(一般为恒温带至200m埋深)，温度低于25℃，在当前技术经济条 件下具备开发利用价值的地球内部的热能资源。浅层地热能是地热资源 的一部份，也是一种特殊的矿产资源，浅层地热能量主要来源于地球梯 度增温。浅层地热一般以水为载能工质，由载能工质将地热带到地面。由于浅层地热为低品位能源，不能直接利用，还需通过热泵技术进行采 集后，方可为建筑物供暖。较常规供暖技术节能50％到60％，运行费用 降低约30％到40％。

煤炭开采形成巨大的地下空间，尤其是开采形成的采空区，由于长 期处于封闭状态，采空区本身形成了一个巨大的低温地热库；另外，采 空区由于面积很大，与围岩能够进行充分的热交换，具有大量开发利用 浅层地热的潜力，充分利用采空区地热具有非常重要的意义。

由于大型矿井井田面积较大，矿井一般采用分区式通风，矿井乏风 排出口距离进风井筒或地面建筑较远，且浅层地热为低品位热源，热能 输送成本高；利用矿井排水为热源，受矿井水排水量及排口位置的限制， 不能得到充分利用。采空区作为最大的浅层地热源，没有得到利用。由 于矿井采空区面积很大，其地热开发潜力也很大，但矿井乏风热源及排 水热源都不能将采空区所含地热加以带出地面，采空区热源没有得到开 发利用。

因此，需要一种采空区热量收集换热系统以及收集换热方法，来解 决上述问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提出一种采空区热量收集换热系统以 及收集换热方法，充分收集和利用采空区内热量，提高热量利用率，降 低能量消耗，节约煤炭资源，避免环境污染。

基于上述目的本发明提供的一种采空区热量收集换热系统，包括：

采空集水区，所述采空集水区设置在采空区内且用于蓄水以获取热 能，所述采空集水区上设置有集水进口和集水出口；所述集水进口和所 述集水出口通过设有第一循环泵的第一循环管道连通；

热泵装置，所述热泵装置设置在地表下，所述热泵装置包括蒸发端 和冷凝端；所述蒸发端用于与所述第一循环管道进行热交换，所述冷凝 端用于为待加热装置提供热量。

优选地，所述采空区热量收集换热系统还包括：储水池，所述储水 池设置在地表，所述储水池上设置有储水进口和储水出口，所述储水进 口和所述储水出口通过设有第二循环泵的第二循环管道连通；所述第二 循环管道用于与所述冷凝端进行热交换，以便为所述待加热装置提供热 量。

优选地，所述集水进口和所述集水出口之间的水平距离不小于200m。