一种新型热管煤田火区热能提取发电系统技术方案

本发明专利技术为一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，包括煤田火区(1)，其特征在于：包括钻孔(2)、重力导热热管(3)、温差发电片组(4)、热管冷却器(5)，所述的重力导热热管(3)由吸热段(3‑1)、隔热段(3‑2)、冷凝段(3‑3)三部分构成，所述的多个温差发电片(4)构成温差发电模块，所述热管冷却器(5)由导热铜块(5‑1)、散热热管(5‑2)两部分构成。本系统结构简单实用，便于移动与维护，体积小制作成本低，可适应复杂的煤田火区条件；热能提取速率快、发电量大，本系统减少了热能浪费，减轻了煤火对环境的破坏，同时较好的解决了火区工人施工、生活及偏远地区居民用电的难题，具有很大的应用价值和开发前景。

【技术实现步骤摘要】
一种新型热管煤田火区热能提取发电系统
本专利技术属于煤田火区废弃热能回收
，具体是指利用热管导热技术和温差发电原理实现煤田火区热能发电。
技术介绍
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。煤田火灾在印度、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，而在中国煤火尤其严重。煤田火区的煤炭自燃不仅对经济、社会和生态环境等造成巨大的影响、还对人类的健康与动物的生存造成很大威胁。目前，煤火治理一般采用剥离、钻探、注水、注浆、黄土覆盖的综合灭火方法，而对火区中蕴含热能回收利用的工作开展较少，本专利技术结合热管导热和温差发电等世界前沿技高效地提取煤田火区废弃热能并将其转化电能，解决了火区工人及偏远地区居民用电的难题，意义重大。热管是一种具有快速均温特性的特殊材料，其中空的金属管体，使其具有质轻的特点，而其快速均温的特性，则使其具有优异的热超导性能；热管最早期运用于航天领域，现早已运用于各式热交换器、冷却器等，本专利技术首次把热管技术应用于煤田火区热能提取，开拓了热管的应用新方向。
技术实现思路
本专利技术目的是，针对煤田火区的废弃热资源局部分布、资源浪费等问题，提出一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，实现对煤田火区废弃热资源的高效回收利用。为解决上述技术问题，本专利技术提供的技术方案为：一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，包括深入地下煤田火区的钻孔、温差发电片组、冷却器，还包括重力导热热管，所述的重力导热热管由冷凝段、隔热段和吸热段构成，冷凝段放置在地面上，吸热段深入钻孔内，在冷凝段与吸热段之间设有隔热段，所述的温差发电片组的热端贴在新型超长力导热热管的冷凝段外表面，温差发电片组的冷端与冷却器5接触，热端和冷端形成的温度差以实现热电转换。本专利技术与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术可利用现有的煤田火区灌浆的钻孔安置超长重力热管，利用超长重力热管的快速导热技术实现热能的提取，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；采用温差发电技术减少了热能浪费，减轻了煤火对环境的破坏，同时较好的解决了火区工人施工、生活及偏远地区居民用电的难题；采用热管散热技术使温差发电片的冷端温度降至最低，最大限度的提高了发电量；新型热管煤田火区热能提取发电系统结构简单实用，便于移动与维护，体积小制作成本低，可适应复杂的煤田火区条件，热能提取速率快、发电量大，具有很大的应用价值和开发前景。所述重力导热热管内部具有导热介质，导热介质在吸热段吸热汽化并向上部运动，经过隔热段，在冷凝段内表面液化放热，液化的导热介质在重力作用下从冷凝段经过隔热段回到吸热段，在吸热段再次吸热汽化，周而复始，构成热能提取的循环回路，重力导热热管的吸热段到冷凝段温降较小，为温差发电片组的热端提供了较高的温度，此种热管传热效率高、效果好。作为改进，所述的重力导热热管的隔热段包括圆柱结构和圆台结构，圆柱结构嵌入地面以下，隔热段的部分结构嵌入地下，一部分位于地面，此种结构固定效果好。作为改进，所述的重力导热热管的冷凝段为正五面柱设计在地面上。此种结构侧面积较大方面与温差发电组连接。作为改进，所述的温差发电片组由多组温差发电片串、并联结合构成，能够实现对重力导热热管提取热能的热电转换，可通过调节串、并联连接方式实现所需电压。作为改进，所述的热管冷却器由导热铜块、散热热管两部分构成，导热铜块贴在温差发电片组的冷端，散热热管的吸热段嵌入导热铜块内部，散热热管的冷凝段外壁镶有翅片与空气接触，降低温差发电片组冷端温度，最大限度的增加发电片组冷热端的温差，提高发电功率。作为改进，所述的钻孔内装有防止塌孔的套管，套管的设置可增强钻孔的稳定性，防止钻孔塌陷。附图说明图1是本专利技术一种新型热管煤田火区热能提取发电系统的结构主视图。图2是本专利技术一种新型热管煤田火区热能提取发电系统的结构俯视图。图3是本专利技术一种新型热管煤田火区热能提取发电系统的新型超长重力导热热管结构示意图。图4是本专利技术一种新型热管煤田火区热能提取发电系统的热管冷却器结构示意图。如图所示：1、煤田火区，2、钻孔，3、重力导热热管，3-1、吸热段，3-2、隔热段，3-3、冷凝段，4、温差发电片组，5、冷却器，5-1、导热铜块，5-2、散热热管。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步的详细说明。结合附图，一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，包括深入地下煤田火区1的钻孔2、温差发电片组4、冷却器5，其特征在于：还包括重力导热热管3，所述的重力导热热管3由冷凝段3-1、隔热段3-2和吸热段3-3构成，冷凝段3-1放置在地面上，吸热段3-3深入钻孔2内，在冷凝段3-1与吸热段3-3之间设有隔热段3-2，所述的温差发电片组4的热端贴在新型超长力导热热管3的冷凝段3-1外表面，温差发电片组4的冷端与冷却器5接触，热端和冷端形成的温度差以实现热电转换。所述重力导热热管3内部具有导热介质，导热介质在吸热段3-3吸热汽化并向上部运动，经过隔热段3-2，在冷凝段3-1内表面液化放热，液化的导热介质在重力作用下从冷凝段3-1经过隔热段3-2回到吸热段3-3，在吸热段3-3再次吸热汽化，周而复始，构成热能提取的循环回路，重力导热热管3的吸热段3-3到冷凝段3-1温降较小，为温差发电片组4的热端提供了较高的温度。所述的重力导热热管3的隔热段3-2包括圆柱结构和圆台结构，圆柱结构嵌入地面以下，隔热段3-2直径较钻孔直径大半嵌入地面以下所述的重力导热热管3的冷凝段3-1为正五面柱设计在地面上。所述的温差发电片组4由多组温差发电片串、并联结合构成，能够实现对重力导热热管3提取热能的热电转换，可通过调节串、并联连接方式实现所需电压。所述的热管冷却器5由导热铜块5-1、散热热管5-2两部分构成，导热铜块5-1贴在温差发电片组4的冷端，散热热管5-2的吸热段嵌入导热铜块5-1内部，散热热管5-2的冷凝段外壁镶有翅片与空气接触，降低温差发电片组4冷端温度，最大限度的增加发电片组4冷热端的温差，提高发电功率。所述的钻孔2内装有防止塌孔的套管。在具体实施例中，本专利技术可以直接利用煤田火区地面注水/浆钻孔，也可在煤田火区重新钻孔布置安装新型热管煤田火区热能提取发电系统。只要将设备插入钻孔，不需后续操作便可直接进行发电利用。本专利技术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。以上对本专利技术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专利技术的实施方式之一，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，在不脱离本专利技术创造宗旨的情况下，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，均应属于本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，包括深入地下煤田火区(1)的钻孔(2)、温差发电片组(4)、冷却器(5)，其特征在于：还包括重力导热热管(3)，重力导热热管(3)内部具有导热介质，所述的重力导热热管(3)由冷凝段(3‑1)、隔热段(3‑2)和吸热段(3‑3)构成，冷凝段(3‑1)放置在地面上，吸热段(3‑3)深入钻孔(2)内，在冷凝段(3‑1)与吸热段(3‑3)之间设有隔热段(3‑2)，所述的温差发电片组(4)的热端贴在新型超长力导热热管(3)的冷凝段(3‑1)外表面，温差发电片组(4)的冷端与冷却器(5)接触，热端和冷端形成的温度差以实现热电转换。

【技术特征摘要】
1.一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，包括深入地下煤田火区(1)的钻孔(2)、温差发电片组(4)、冷却器(5)，其特征在于：还包括重力导热热管(3)，重力导热热管(3)内部具有导热介质，所述的重力导热热管(3)由冷凝段(3-1)、隔热段(3-2)和吸热段(3-3)构成，冷凝段(3-1)放置在地面上，吸热段(3-3)深入钻孔(2)内，在冷凝段(3-1)与吸热段(3-3)之间设有隔热段(3-2)，所述的温差发电片组(4)的热端贴在新型超长力导热热管(3)的冷凝段(3-1)外表面，温差发电片组(4)的冷端与冷却器(5)接触，热端和冷端形成的温度差以实现热电转换。2.根据权利要求1所述的一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，其特征在于：所述的重力导热热管(3)的隔热段(3-2)包括圆柱结构和圆台结构，圆柱结构嵌入地面以下。3.根据权利要求1所述的一种新型热管煤田火区热能提取发电系统，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：周福宝，苏贺涛，李金石，史波波，齐海宁，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32