一种分布式煤田火区废弃热能发电系统的制作方法

本发明属于煤田火区热能回收技术领域，具体是指一种分布式煤田火区废弃热能发电系统。

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。世界上煤田火灾分布很广，遍布南北半球，不仅中国有，印度、美国、俄罗斯、澳大利亚、印度尼西亚、中亚等国家和地区都普遍存在。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。煤火在中国主要分布在内蒙、宁夏和新疆，据统计，中国煤田火区燃烧面积达720km²，每年直接燃烧损失的煤炭资源1360万t，间接损失的煤炭资源约2亿t；火区塌陷坑、裂隙中持续有大量的青烟和有毒有害气体冒出，对周围环境造成严重污染；火区内岩层富水性较差，大气降水将燃烧产生的酸碱性化合物带入地下后，污染深部地下水；燃烧生成物析出地表，造成地表土壤的酸性增加，含硫量增高，导致土壤肥力下降、胶结力减弱、富集有机质的能力减弱，破坏了本就脆弱的区域生态；急倾斜煤层燃烧后很容易形成高温塌陷，对当地居民造成巨大的安全隐患。

根据煤田火灾燃烧状况及外部灭火条件，煤火治理一般采用剥挖的灭火方法和剥离、钻探、注水、注浆、黄土覆盖的灭火方法。目前，国内外对煤田火区还停留在治理层面上，回收利用废弃能源工作开展较少，没有配套的系统和方法；且火区异常高温区域具有局部化，分布各处；另外，对于偏远地区，用电问题成为当地居民和火区工程队的主要难题。本发明分布式地利用煤田火区废弃热能转化电能，意义重大。

技术实现要素：

本发明目的是，针对煤田火区的废弃热资源局部分布、资源浪费等问题，提供一种分布式煤田火区废弃热能发电系统，实现分布式废弃热资源的回收利用。

为解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：一种分布式煤田火区废弃热能发电系统，包括煤田火区，在所述的煤田火区上设有深入地下的地面钻孔，地面钻孔内设有底部不通的地下导热管路，所述的地下导热管路的上部设有相通的保温热媒容器，所述的保温热媒容器上设有泄压阀，还包括温差发电模块、冷却水容器、与保温热媒容器连接的热媒泵和与冷却水容器连接的水泵，所述的保温热媒容器、热媒泵和温差发电模块构成热媒的循环回路，所述的冷却水容器、水泵和温差发电模块构成冷媒的循环回路，所述的温差发电模块连接有用于存储电量的蓄电池。

本发明与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明可利用现有的煤田火区灌浆的钻孔预先安置导热管路，通过热媒的热对流提取火区热量，节省了工程施工成本，并间接地带走火区热量，降低火区温度，加快火区治理，同时节省了灭火材料用量，降低了火区治理成本；采用温差发电技术对提取的热能进行发电，实现了废弃热能的回收利用，解决了偏远地区的居民及施工用电问题；分布式温差发电系统工艺简单，具有可移动性、便于操作和维护，使用分布式废弃热资源的提取；采用可调节的微型循环泵，能够通过分别调节热媒和冷却水的流量，提高发电效率。

作为改进，所述的温差发电模块包括热媒导热管路、温差发电片组和冷却水散热管路，所述的温差发电片组设置在热媒导热管路与冷却水散热管路之间，所述的保温热媒容器上设有热媒出口和入口，所述的热媒泵与保温热媒容器的出口连接，所述的热媒导热管路一端与保温热媒容器的出口连接一端与保温热媒容器的入口连接构成循环回路，所述的冷却水容器上设有出口和入口，所述的冷却水散热管路一端与冷却水容器的出口连接一端与冷却水容器的入口连接构成循环回路。此种温差发电模块结构简单，分别与保温热媒容器和冷却水容器之间构成热媒回路和冷媒回路，所述的热媒可以采用油或水，冷媒可以采用水散热，整体结构紧凑实用，发电效率高。

作为改进，所述的冷却水散热管路的高度与冷却水容器的高度相同，可保证散热效果，减少多余做功。

作为改进，还包括支架，所述的冷却水容器设置在支架上。

作为改进，所述的热媒泵为可调节流量大小的耐高温循环泵，所述的水泵为可调节流量大小的水泵，在具体使用时可根据保温热媒容器的温度来调节热媒和冷媒的流量，提高温差发电模块的发电效率。

作为改进，所述的地下导热管路为具有较好导热性的缝铝合金钢管，导热性好可使热媒从四周吸收热量，升温快，提高热量的利用率。

作为改进，所述保温热媒容器内部设有温度传感器和压力传感器，当压力过高时泄压阀自动泄压，可根据保温热媒容器内的温度调节热媒泵和水泵的流量，提高温差发电模块的发电效率。

作为改进，所述的地面钻孔内装有防止塌孔的套管，其管材为不锈钢管，耐高温、抗腐蚀和抗氧化。

附图说明

图1是本发明一种分布式煤田火区废弃热能发电系统的结构示意图。

图2是本发明一种分布式煤田火区废弃热能发电系统的温差发电模块的结构示意图。

如图所示：1、煤田火区，2、地面钻孔，3、地下导热管路，4、保温热媒容器，5、泄压阀，6、温差发电模块，6.1、热媒导热管路，6.2、温差发电片组，6.3、冷却水散热管路，7、冷却水容器，8、热媒泵，9、水泵，10、蓄电池，11、支架，12、管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。

结合附图，一种分布式煤田火区废弃热能发电系统，包括煤田火区1，在所述的煤田火区1上设有深入地下的地面钻孔2，地面钻孔2内设有底部不通的地下导热管路3，所述的地下导热管路3的上部设有相通的保温热媒容器4，所述的保温热媒容器4上设有泄压阀5，还包括温差发电模块6、冷却水容器7、与保温热媒容器4连接的热媒泵8和与冷却水容器7连接的水泵9，所述的保温热媒容器4、热媒泵8和温差发电模块6构成热媒的循环回路，所述的冷却水容器7、水泵9和温差发电模块6构成冷媒的循环回路，所述的温差发电模块6连接有用于存储电量的蓄电池10。

所述的温差发电模块6包括热媒导热管路6.1、温差发电片组6.2和冷却水散热管路6.3，所述的温差发电片组6.2设置在热媒导热管路6.1与冷却水散热管路6.3之间，所述的保温热媒容器4上设有热媒出口和入口，所述的热媒泵8与保温热媒容器4的出口连接，所述的热媒导热管路6.1一端与保温热媒容器4的出口连接一端与保温热媒容器4的入口连接构成循环回路，所述的冷却水容器7上设有出口和入口，所述的冷却水散热管路6.3一端与冷却水容器7的出口连接一端与冷却水容器7的入口连接构成循环回路。

所述的冷却水散热管路6.3的高度与冷却水容器7的高度相同。

所述的温差发电片组6.2为100块温差发电片串并联结合组成。

还包括支架11，所述的冷却水容器7设置在支架11上。

所述的热媒泵8为可调节流量大小的耐高温循环泵，所述的水泵9为可调节流量大小的水泵。

所述的地下导热管路3为具有较好导热性的缝铝合金钢管。

所述保温热媒容器4内部设有温度传感器和压力传感器，当压力过高时泄压阀5自动泄压。

在具体实施例中，本发明可以直接利用煤田火区实施注浆的垂直钻孔，也可在煤田火区从新钻孔布置安装地下导热管路，地下导热管路上端连接保温热媒容器，向保温热媒容器中注入热媒，用以吸收煤田火区热量，保温热媒容器中的热媒在热对流的作用下升温，热媒泵抽取热媒为温差发电模块热端持续提供热源，水泵则抽取冷却水容器中的冷却水为温差发电模块冷端持续散热，促使温差发电模块发电，电能储存在蓄电池中，保温热媒容器内部压力过高时，由泄压阀泄压，温差发电模块可为热媒泵和水泵提供电能，通过分别调节热媒泵和水泵的流量，提高温差发电模块的发电效率。

地面垂直钻孔内装有套管以防止塌孔，保温热媒容器内底端和顶端布置温度传感器和压力传感器，当压力过高时泄压阀自动泄压。

本发明的装置可在煤田火区上设置多个用以回收热量，本系统结构简单实用，便于移动及维护，其根据火区现有条件提取热能并进行分布式发电，减少了热能资源浪费，同时较好地解决了偏远地区居民和工人用电需求，具有广泛的实用性。

以上对本发明及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。