一种基于煤矸石的地热利用系统的制作方法

本实用新型属于地热开发及利用技术领域，涉及一种基于煤矸石的地热利用系统。

背景技术：

随着煤、石油等传统能源的大量开采和应用，资源逐渐枯竭。地热能作为可再生新能源，具有资源潜力巨大、分布广泛、安全稳定、经济高效等优点，已成为我国重点研究开发的可再生清洁能源。

煤矸石对矿区环境造成污染和危害，采煤形成的煤矸石山，压占、破坏土地，污染环境。矸石山自燃、粉尘也会对大气造成污染。对煤矸石山治理通常是利用煤矸石进行填埋矿坑、低洼地带等，处理煤矸石的同时又可以增加可利用土地。

地源热泵技术属可再生能源利用技术。由于地源热泵是利用了地球表面浅层地热资源（通常小于400米深）作为冷热源，进行能量转换的供暖空调系统。地表浅层地热资源可以称之为地能，是指地表土壤、地下水或河流、湖泊中吸收太阳能、地热能而蕴藏的低温位热能。地表浅层是一个巨大的太阳能集热器，收集了47%的太阳能量，比人类每年利用能量的500倍还多。它不受地域、资源等限制，真正是量大面广、无处不在。这种储存于地表浅层近乎无限的可再生能源，使得地能也成为清洁的可再生能源一种形式。地源热泵属经济有效的节能技术。其地源热泵的能效比达到了4以上，也就是说消耗1KWh的能量，用户可得到4KWh以上的热量或冷量。

地源热泵机组系统通过室外地源换热系统吸收地表地热资源，通常采用埋管，利用管道内水与地下水、土壤等进行换热。埋管形式一般是垂直埋管，垂直埋管通常安装在地下50-150m深处，因此，在地热利用系统建设期间，需要开挖或钻井等作业，无形中增加了施工建设成本，不利于地热资源的利用推广。

因此，亟需设计一种基于煤矸石的地热利用系统，解决存在的技术问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述技术问题，提供的一种基于煤矸石的地热利用系统，其结构合理，循环管路水平铺设并在其上堆放煤矸石，循环管路与循环水泵及地源热泵机组形成闭环的循环系统，减少了开挖或打井等工序，降低了地热利用的投资成本，具有良好的推广价值。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种基于煤矸石的地热利用系统，其具体包括循环管路，循环水泵及地源热泵机组；所述循环管路迂回盘绕、水平设置，其上堆放有煤矸石；所述循环水泵设置在煤矸石堆的外侧，其通过循环管路与地源热泵机组连接；水平堆放在煤矸石内的循环管路获取地热并通过循环管路内的循环介质与地源热泵机组热交换，所述地源热泵机组将低品位热能提升为高品位热能。

一些实施例中，所述煤矸石堆内至少设置一层循环管路。

一些实施例中，所述最上层循环管路与煤矸石堆顶层的距离大于0.8m。

一些实施例中，所述循环管路为聚乙烯或聚丁烯，循环管路的管径为60-200mm。

一些实施例中，所述相邻循环管路之间的间距为0.5-5m。

一些实施例中，所述循环管路内的循环介质在煤矸石内的循环管路与地源热泵机组之间循环流动，地源热泵机组制冷模式时，循环介质吸收地源热泵机组冷凝器的热量，然后通过循环管路与煤矸石堆热交换，释放所得热量降温后，再回到循环管路，继续吸热、放热循环。

一些实施例中，所述循环管路内的循环介质在煤矸石内的循环管路与地源热泵机组之间循环流动，地源热泵机组制热模式时，循环介质通过循环管路与煤矸石堆热交换，吸收热量，为地源热泵机组工质蒸发提供热量，降温后再回到循环管路，继续吸热、放热循环。

一些实施例中，所述煤矸石堆放高度大于10m。

本实用新型有益效果：

本实用新型提供的一种基于煤矸石的地热利用系统，其结构合理，循环管路水平铺设并在其上堆放煤矸石，循环管路与循环水泵及地源热泵机组形成闭环的循环系统，减少了开挖或打井等工序，降低了地热利用的投资成本，具有良好的推广价值。

附图说明

通过结合以下附图所作的详细描述，本实用新型的上述优点将变得更清楚和更容易理解，这些附图只是示意性的，并不限制本实用新型，其中：

图1是本实用新型所述一种基于煤矸石的地热利用系统的结构示意图；

图2是本申请之循环管路在煤矸石内一个实施例的截面图；

图3是本申请之循环管路在煤矸石内另一个实施例的截面图。

附图中，各标号所代表的部件如下：

1.循环管路；2.循环水泵；3.地源热泵机组；4.煤矸石。

具体实施方式

图1及图3是本申请所述一种基于煤矸石的地热利用系统的相关示意图，下面结合具体实施例和附图，对本实用新型进行详细说明。

在此记载的实施例为本实用新型的特定的具体实施方式，用于说明本实用新型的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本实用新型实施方式及本实用新型范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本实用新型的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本实用新型实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

本申请所述一种基于煤矸石的地热利用系统的结构示意图，如图1所示，其具体包括循环管路1，循环水泵2及地源热泵机组3；所述循环管路1迂回盘绕、水平设置，其上堆放有煤矸石4；所述循环水泵2设置在煤矸石堆的外侧，其通过循环管路2与地源热泵机组3连接；水平堆放在煤矸石4内的循环管路1获取地热并通过循环管路1内的循环介质与地源热泵机组3热交换，所述地源热泵机组3将低品位热能提升为高品位热能。

本申请中，可以直接将循环管路铺设在地面上，采用水平迂回盘绕铺设的方式，无需开挖或钻井作业，减少了地热利用系统的建设成本，有利于地热循环利用的进一步推广。

在一些实施例中，所述煤矸石堆内至少设置一层循环管路1，所述相邻循环管路1之间的间距为0.5-5m，如图2所示。在图2所示的实施例中，煤矸石堆内设置一层循环管路1，循环管路1内部的循环介质可以吸收煤矸石堆产生的热量；循环水泵2将循环管路1内部的循环介质传输至地源热泵机组3，地源热泵机组3将低品位热能提升为高品位热能，以便供热或提供热水。在一些实施例中，所述相邻循环管路1之间的间距为0.8m，循环管路1内部的循环介质可以吸收煤矸石堆产生的热量；循环水泵2将循环管路1内部的循环介质传输至地源热泵机组3，循环管路之间的间距为0.8m，地源热泵机组3可以将低品位热能提升为高品位热能，以便供热或提供热水。

本申请中，煤矸石堆吸收的太阳能及煤矸石堆的微自然产生的热量，可以通过循环管路1内部的循环介质传输至地源热泵机组3，地源热泵机组3将低品位热能提升为高品位热能，以便供热或提供热水。

在一些实施中，所述最上层循环管路1与煤矸石堆顶层的距离大于0.8m。循环管路1在煤矸石顶层的设置，可以增加循环管路对煤矸石产生的热量的吸收，以便提高地热的利用率。

本申请中，所述循环管路1为聚乙烯或聚丁烯，循环管路1的管径为60-200mm。循环管路1采用聚乙烯或聚丁烯的塑料管道，其可以提高循环管路内部循环介质的热交换效率，提高煤矸石产生的地热的利用率。

本申请中，所述循环管路1内的循环介质在煤矸石内的循环管路1与地源热泵机组3之间循环流动，地源热泵机组3制冷模式时，循环介质吸收地源热泵机组3冷凝器的热量，然后通过循环管路1与煤矸石堆热交换，释放所得热量降温后，再回到循环管路1，继续吸热、放热循环；所述循环管路1内的循环介质在煤矸石内的循环管路1与地源热泵机组3之间循环流动，地源热泵机组3制热模式时，循环介质通过循环管路1与煤矸石堆热交换，吸收热量，为地源热泵机组3工质蒸发提供热量，降温后再回到循环管路1，继续吸热、放热循环。

在一些实施例中，所述煤矸石4堆放高度大于10m。煤矸石的堆放方式可采用摊铺平整、填平露天坑道等，本申请不做限制。

相比于现有技术的缺点和不足，本实用新型提供的一种基于煤矸石的地热利用系统，其结构合理，循环管路水平铺设并在其上堆放煤矸石，循环管路与循环水泵及地源热泵机组形成闭环的循环系统，减少了开挖或打井等工序，降低了地热利用的投资成本，具有良好的推广价值。

本实用新型不局限于上述实施方式，任何人在本实用新型的启示下都可得出其他各种形式的产品，但不论在其形状或结构上作任何变化，凡是具有与本申请相同或相近似的技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。