一种石煤自燃矿体热能综合回收系统的制作方法

本发明属于生态环保技术领域，具体涉及一种石煤自燃矿体热能综合回收系统。

背景技术：

石煤形成于早元古代和早古生代的一种沉积的可燃有机岩。呈黑色或黑灰色。大多具有高灰、高硫、低发热量和硬度大的特点。石煤是一种高变质的腐泥煤或藻煤。其成分除含有机碳外，还有氧化硅、氧化钙和少量的氧化铁、氧化铝和氧化镁等。石煤有各种不同的分类。按灰分和发热量，可分为一般石煤和优质石煤：一般石煤的灰分为40％～90％，发热量在16.7千焦/克以下；优质石煤的灰分为20％～40％，发热量为16.7～27.1千焦/克。按结构、构造，可分为块状石煤、粒状石煤、鳞片状石煤和粉状石煤。按石煤中矿物杂质的主次，分为硅质石煤、钙质石煤等。

石煤在中国分布广泛以南秦岭区储量最为丰富。石煤可作燃料，燃烧后的炉渣可制成炭化砖、水泥等建筑材料，还可从石煤中提取钒、铀、钼、镍、铜、钴等金属元素。含碳量较高的优质石煤呈黑色，具有半亮光泽，杂质少；含碳量较少的石煤，呈偏灰色，暗淡无光，夹杂有较多的黄铁矿、石英脉和磷、钙质结核。石煤的发热量不高，一般在800大卡/千克左右，是一种低热值燃料。

我国是世界上少数几个拥有石煤资源的国家之一，主要分布在长江中下游的湖南、湖北、安徽、江西、浙江等缺煤省份。我国石煤遍布我国20余个省区，仅浙江至广西一条长约1600多公里的石煤矿带，就蕴含着1亿吨以上的五氧化二钒。其中浙江临安火焰山是我国唯一自燃几十年的石煤矿山。

具有石煤的矿区，由于煤田内能量积聚而又无处释放，通常容易使得石煤发生自燃，最终导致煤炭燃烧。而石煤自燃后会产生大量的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体，除气味伤人外，还会削弱地力，危害庄稼，形成酸雨影响水质。但是同时石煤中的硫铁矿、磷结核成分较高，它们在氧化过程中释放的热量极高，通常情况下，石煤自燃产生的热量不能得到有效的利用，而导致资源的浪费。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供了一种石煤自燃矿体热能综合回收系统，充分利用石煤自燃产生的热量，提高资源的利用率。

本发明的技术方案为：一种石煤自燃矿体热能综合回收系统，包括：

收集石煤燃烧产生的尾气的热能回收管；

可与热能回收管进行热交换的热交换单元；

用于对石煤燃烧产生的尾气进行净化处理的净化单元。

石煤自燃产生的烟雾尾气进入热能回收管内，高热量的烟雾尾气与热能回收管发生热交换，再通过热能回收管与热交换单元发生热交换，将热量传递至热交换单元，再通过热交换单元进行热能的利用。石煤自燃后会产生大量的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体，为了防止造成环境污染，本发明还对尾气进行了净化处理，通过净化单元净化处理。

本发明中热交换单元的结构形式有多种，作为优选，所述热交换单元包括第一热交换单元以及第二热交换单元，所述第一热交换单元包括内部通有热交换介质的热交换管，所述热交换管缠绕于热能回收管外壁。

热交换管与热能回收管发生热交换，然后热交换管在于位于热交换管内的热交换介质进行热交换，作为优选，所述热交换介质为水。

作为优选，所述第二热交换单元包括穿套于热能回收管外部的热交换套，所述热交换套内壁与热能回收管外壁之间形成供空气通入的气体室，所述热交换套的一侧开设有供空气进入热交换套内部的进气口，与进气口相对的一侧开设有供空气排出的排气口，所述热交换套内壁设有热交换翅片。

外部的空气从进气口进入气体室内，通过热交换翅片使得热能回收管内的热量与空气发生热交换，进行热交换的空气再从排气口排出。

石煤自燃后会产生大量的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体，为了降低环境污染，作为优选，所述净化单元包括与所述热能回收管相连通的燃烧室，所述燃烧室上设有用于将燃烧之后的尾气排出的排气管。进入燃烧室31内的尾气燃烧除掉一氧化碳等气体。

燃烧室燃烧时会产生大量的热量，为了能够充分利用产生的热能，降低能源的消耗，作为优选，所述第一热交换单元与第二热交换单元之间的热能回收管上设有与燃烧室的排气管相连通的热能循环管。

作为优选，所述净化单元还包括装有可溶解二氧化硫气体的溶液的吸收池，所述排气管的排气端延伸至吸收池内，所述吸收池的顶部设有排气口。通过吸收池32可以吸收除掉尾气中的二氧化硫。

本发明可以根据需要，控制尾气进入吸收池内的进气量，便于调整净化处理过程，作为优选，所述排气管排气端端口处设有用于调节排气管排气端端口口径大小的扩口机构。

作为优选，所述扩口机构包括：

穿套于排气管内的连接管，所述连接管包括与排气管内壁固定连接的连接段以及与连接段铰接配合的扩口段；

滑动穿套于扩口段外壁的滑套；

用于驱动滑套在所述扩口段上进行轴向滑动的驱动机构；

设置于扩口段内壁的环形复位弹簧。

本发明可以通过驱动机构驱动滑套滑动，滑套滑动时会挤压扩口段，使得扩口段的口径发生变化，从而实现对排气管排气端口径的调节，进而调节尾气进入吸收池内的进气量，以便调控净化进程，利于二氧化硫的吸收。

作为优选，所述环形复位弹簧为沿着扩口段轴向设置的多个。本发明中环形复位弹簧的数量设置，可以起到对扩口段口径调控大小的限位作用，因此本发明可以根据需要设置环形复位弹簧的数量。

作为优选，所述驱动机构为电机，所述电机的电机轴与所述滑套固定连接。

作为优选，所述电机为步进电机。

与现有技术相比，本发明的有益效果体现在：

本发明可以将石煤自燃产生的烟雾尾气进行热交换回收利用，而且石煤自燃后会产生大量的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体，为了防止造成环境污染，本发明还对尾气进行了净化处理，通过净化单元净化处理。因此本发明不但充分利用石煤自燃产生的烟雾尾气热能，还可以对尾气进行净化处理，大大提高了资源的利用率。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明废气处理的工艺流程图。

图3为本发明中第二热交换单元的结构示意图。

图4为本发明中扩口机构的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，本发明包括：收集石煤燃烧产生的尾气的热能回收管1；可与热能回收管进行热交换的热交换单元2；用于对石煤燃烧产生的尾气进行净化处理的净化单元3。石煤自燃产生的烟雾尾气进入热能回收管1内，高热量的烟雾尾气与热能回收管1发生热交换，再通过热能回收管1与热交换单元2发生热交换，将热量传递至热交换单元2，再通过热交换单元2进行热能的利用。石煤自燃后会产生大量的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体，为了防止造成环境污染，本发明还对尾气进行了净化处理，通过净化单元净化处理。

如图1～图3所示，本发明中热交换单元的结构形式有多种，热交换单元2包括第一热交换单元21以及第二热交换单元22，第一热交换单元21包括内部通有热交换介质的热交换管211，热交换管211缠绕于热能回收管1外壁。热交换管211与热能回收管1发生热交换，然后热交换管211在于位于热交换管211内的热交换介质进行热交换，作为优选，所述热交换介质为水。第二热交换单元22包括穿套于热能回收管1外部的热交换套221，热交换套221内壁与热能回收管1外壁之间形成供空气通入的气体室222，热交换套221的一侧开设有供空气进入热交换套221内部的进气口223，与进气口223相对的一侧开设有供空气排出的排气口224，热交换套221内壁设有热交换翅片225。

如图1～图3所示，外部的空气从进气口223进入气体室222内，通过热交换翅片225使得热能回收管1内的热量与空气发生热交换，进行热交换的空气再从排气口224排出。

如图1和图2所示，石煤自燃后会产生大量的二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等有害气体，为了降低环境污染，净化单元3包括与所述热能回收管1相连通的燃烧室31，燃室31上设有用于将燃烧之后的尾气排出的排气管311。进入燃烧室31内的尾气燃烧除掉一氧化碳等气体。

燃烧室31燃烧时会产生大量的热量，为了能够充分利用产生的热能，降低能源的消耗，第一热交换单元21与第二热交换单元22之间的热能回收管1上设有与燃烧室31的排气管311相连通的热能循环管4。净化单元3还包括装有可溶解二氧化硫气体的溶液的吸收池32，排气管311的排气端延伸至吸收池32内，吸收池32的顶部设有排气口321。通过吸收池32可以吸收除掉尾气中的二氧化硫。

如图4所示，本发明可以根据需要，控制尾气进入吸收池内的进气量，便于调整净化处理过程，排气管311排气端端口处设有用于调节排气管311排气端端口口径大小的扩口机构4。扩口机构4包括：穿套于排气管311内的连接管41，连接管41包括与排气管311内壁固定连接的连接段411以及与连接段412铰接配合的扩口段412；滑动穿套于扩口段412外壁的滑套42；用于驱动滑套42在所述扩口段412上进行轴向滑动的驱动机构(附图中未画出)；设置于扩口段412内壁的环形复位弹簧44。

如图4所示，本发明可以通过驱动机构驱动滑套42滑动，滑套滑动时会挤压扩口段412，使得扩口段412的口径发生变化，从而实现对排气管311排气端口径的调节，进而调节尾气进入吸收池内的进气量，以便调控净化进程，利于二氧化硫的吸收。环形复位弹簧44为沿着扩口段412轴向设置的多个。本发明中环形复位弹簧的数量设置，可以起到对扩口段口径调控大小的限位作用，因此本发明可以根据需要设置环形复位弹簧44的数量。本发明中驱动机构为电机，电机的电机轴与滑套42固定连接。电机为步进电机。