地层煤就地化浆供热系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种地层煤就地化浆供热系统，属于地源井换热技术领域。包括地层煤化浆装置、中深层井管装置和换热装置，地层煤化浆装置包括进水泵和煤浆水泵，进水泵和煤浆水泵分别通过管道连接定向取浆钻头，中深层井管装置包括垂直地埋管，以及与垂直地埋管同轴设置且插入到垂直地埋管内的保温内管，保温内管底部设有微孔管组件，微孔管组件内设有电热器，垂直地埋管和保温内管之间形成环形空腔，环形空腔内设有与电热器连接的电源线，煤浆水泵连接环形空腔，换热装置包括插入到保温内管中且与微孔管组件连接的出水管。本实用新型专利技术直接能把地下煤燃烧生成热能，完成热能转换，过程清洁无害。

【技术实现步骤摘要】
地层煤就地化浆供热系统
本技术属于地源井换热
，涉及一种地层煤就地化浆供热系统。
技术介绍
利用煤燃烧供热发电的传统路径是：第一步以开矿采煤方式将地层煤采集出来，其间是会有透水/煤气爆炸/地面蹋陷/水污染诸多问题。第二步是由鍋炉设备将煤燃烧使水加热产生蒸汽用来发电供热，其间的问题是粉尘/硫化物/NO化物的排放及其高昂的净化处理成本，而CO2，粉煤灰的排放还无法简单消纳。因此因煤燃烧而产生的空气污染，碳排放的问题成为了突出的环境问题。另外用超临界水热燃烧技术可以解决煤燃烧热化学过程中的大气污染问题，但未改变传统的地层煤开采的成本/污染/爆炸的风险。
技术实现思路
本技术的目的是针对上述问题，提供一种地层煤就地化浆供热系统。为达到上述目的，本技术采用了下列技术方案：一种地层煤就地化浆供热系统，包括地层煤化浆装置、中深层井管装置和换热装置，所述的地层煤化浆装置包括进水泵和煤浆水泵，进水泵和煤浆水泵分别通过管道连接定向取浆钻头，所述的中深层井管装置包括垂直地埋管，以及与垂直地埋管同轴设置且插入到垂直地埋管内的保温内管，保温内管底部设有微孔管组件，所述的微孔管组件内设有电热器，垂直地埋管和保温内管之间形成环形空腔，环形空腔内设有与电热器连接的电源线，煤浆水泵连接环形空腔，所述的换热装置包括插入到保温内管中且与微孔管组件连接的出水管，所述的出水管连接换热器。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，所述的微孔管组件包括同轴设置的第一微孔管和第二微孔管，在第一微孔管和第二微孔管内分别设有电热器。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，所述的第一微孔管和第二微孔管为微孔陶瓷管，垂直地埋管和保温内管之间的环形空腔内设有连接第一微孔管的进水管，还包括复合单壁管，复合单壁管的两端分别与第二微孔管顶部和保温内管底部密封连接，保温内管顶部与出水管密封连接。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，所述的换热器连接有发电装置，所述的发电装置包括连接换热器的汽轮机，汽轮机连接发电机，发电机连接变配电柜，变配电柜分别连接市政电网和电源线，所述的汽轮机还连接有冷却器，所述的冷却器内设有循环冷却管路，冷却器用工质水循环泵连接换热器。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，所述的换热器还连接有渣水净化过滤分离装置，所述的渣水净化过滤分离装置包括连接换热器的水净化过滤器，水净化过滤器底部设有出渣器和出渣池，水净化过滤器的出水口连接进水泵。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，所述的水净化过滤器顶部通过管道连接稳压分气器，稳压分气器连接煤浆水泵和气体压缩机，气体压缩机连接二氧化碳储罐，二氧化碳储罐用输液泵连接气固混合器，出渣池用输渣泵连接气固混合器，所述的气固混合器连接渣液回填装置，所述的渣液回填装置包括连接气固混合器的垂直输渣液管，以及连接垂直输渣液管的定向出渣头。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，在输液泵和气固混合器之间设有塑料胶囊制作机，垂直输渣液管外套设有垂直地埋套管。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，所述的气体压缩机和二氧化碳储罐之间设有气体热交换器，进水泵还连接气体热交换器的进水口，气体热交换器的出水口连接进水泵出口。在上述的地层煤就地化浆供热系统中，进水泵出口还连接有天然气混合器，天然气混合器连接进水管。一种根据上述的地层煤就地化浆供热系统进行地层煤就地化浆发电供热的方法，包括用地层煤化浆装置就地取浆的步骤，用中深层井管装置燃烧煤浆水的步骤，用换热装置换热和发电的步骤，其中，在用地层煤化浆装置就地取浆的步骤中，用进水泵给定向取浆钻头输水，将地下储煤区用定向取浆钻头切削研磨煤化为100-200um粒径水煤浆，用煤浆水泵输回地面，用中深层井管装置燃烧煤浆水的步骤中，先将100-200um粒径水煤浆注入到垂直地埋管和保温内管之间的环形空腔中，电热器加热微孔管组件使微孔管组件附近的水温上升到400℃以上，使水煤浆发生热氧化反应，煤浆水泵持续进料，反应热水经出水管传输到换热器，用换热装置换热和发电的步骤中，用换热器对工质水进行换热及发电。与现有的技术相比，本技术的优点在于：1、当地层煤在地由定向取浆钻头磨削成水煤浆输往地面后，输往垂直深度2200米以下的垂直地埋管底部于400℃以上温度时，成为超临界水水热燃烧状态，有机碳氢物质被氧化燃烧放出热量，其它有害成分转化为N2，CO2等无害化气体和无机盐颗粒物，当完成这一超临界水热反应水流循环至井口时，经过换热发电释放出热能，完成热能转换。2、利用了中深层地源井成为超临界水状态后所具有的超氧化能力，用于氧化燃烧有机碳氢化合物，一面产生热一面使水中所含有机污染物分解无害化。水中所含有机污染物被氧化分解成为碳和氢分子而无害化，当污水中富含碳氢化合物时，由地面井口沿内管壁的燃气管输往端头经电热点火进行无焰/有焰燃烧。其污水温度升高并沿另一个通道返回至井口的发电换热装置中，完成热能的转换释放，水质的净化过滤并导入中水回用系统。全部过程封闭无二次污染无有害物排出，完成了一次能量的发生产出输出的过程，并且能以主动可调被动可调积极优化的方式服务于区域建筑物群。3、水净化分离出净水重回定向钻机取煤浆循环，分离出的无机盐颗粒物和气体中的CO2被重新压回采空区永久贮存，以此完成全无害化的地层煤在地利用方式。附图说明图1是技术提供的平面结构示意图；图2是地层煤化浆装置的结构示意图；图3是中深层井管装置的结构示意图；图4是发电装置的结构示意图；图5是气体分离压缩液化装置的结构示意图；图6是渣液回填装置的结构示意图。图7是渣水净化过滤分离装置的结构示意图；图8是中深层井管装置的横截面示意图；图9是图1的A处放大图。图中，进水泵1、煤浆水泵2、加气混合器2a、定向取浆钻头3、垂直地埋管4、保温内管5、微孔管组件6、电热器7、出水管8、换热器9、第一微孔管10、第二微孔管11、进水管12、复合单壁管13、汽轮机14、发电机15、变配电柜16、电源线17、冷却器18、循环冷却管路19、工质水循环泵20、水净化过滤器21、出渣器22、出渣池23、稳压分气器24、气体压缩机25、二氧化碳储罐26、输液泵27、气固混合器28、输渣泵29、垂直输渣液管30、定向出渣头31、塑料胶囊制作机32、垂直地埋套管33、气体热交换器34、天然气混合器35、地下储煤区100、采空区101。具体实施方式实施例1如图1所示，本实施例提供了一种地层煤就地化浆供热系统，其包括地层煤化浆装置、中深层井管装置和换热装置，发电装置，渣水净化过滤分离装置，气体分离压缩液化装置，渣液回填装置。结合图2所示，地层煤化浆装置包括进水泵1和煤浆水泵2，进水泵1和煤浆水泵2分别通过管道连接定向取浆钻头3，结合图3、图8和图9所示，中深层井管装置包括垂直地埋管4，以及与垂直地埋管4同轴设置且插入到垂直地埋管4内的保温内管5，保温内管5底部设有微孔管组件6，所述的微孔管组件6内设有电热器7，垂直地埋管4和保温内管5之间形成环形空腔，环形空腔内设有与电热器7连接的电源线17，煤浆水泵2连接环形空腔。结合图3和图4所示，换热装置包括插入到保温内管5中且与微孔管组件6连接的出水管8，所述的出水管8连接换热器9，换热器9连接有发电装置，结合图4所示，发电装置包括连接换热器9的汽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地层煤就地化浆供热系统，其特征在于，包括地层煤化浆装置、中深层井管装置和换热装置，所述的地层煤化浆装置包括进水泵(1)和煤浆水泵(2)，进水泵(1)和煤浆水泵(2)分别通过管道连接定向取浆钻头(3)，所述的中深层井管装置包括垂直地埋管(4)，以及与垂直地埋管(4)同轴设置且插入到垂直地埋管(4)内的保温内管(5)，保温内管(5)底部设有微孔管组件(6)，所述的微孔管组件(6)内设有电热器(7)，垂直地埋管(4)和保温内管(5)之间形成环形空腔，环形空腔内设有与电热器(7)连接的电源线(17)，煤浆水泵(2)连接环形空腔，所述的换热装置包括插入到保温内管(5)中且与微孔管组件(6)连接的出水管(8)，所述的出水管(8)连接换热器(9)。

【技术特征摘要】
1.一种地层煤就地化浆供热系统，其特征在于，包括地层煤化浆装置、中深层井管装置和换热装置，所述的地层煤化浆装置包括进水泵(1)和煤浆水泵(2)，进水泵(1)和煤浆水泵(2)分别通过管道连接定向取浆钻头(3)，所述的中深层井管装置包括垂直地埋管(4)，以及与垂直地埋管(4)同轴设置且插入到垂直地埋管(4)内的保温内管(5)，保温内管(5)底部设有微孔管组件(6)，所述的微孔管组件(6)内设有电热器(7)，垂直地埋管(4)和保温内管(5)之间形成环形空腔，环形空腔内设有与电热器(7)连接的电源线(17)，煤浆水泵(2)连接环形空腔，所述的换热装置包括插入到保温内管(5)中且与微孔管组件(6)连接的出水管(8)，所述的出水管(8)连接换热器(9)。2.根据权利要求1所述的地层煤就地化浆供热系统，其特征在于，所述的微孔管组件(6)包括同轴设置的第一微孔管(10)和第二微孔管(11)，在第一微孔管(10)和第二微孔管(11)内分别设有电热器(7)。3.根据权利要求2所述的地层煤就地化浆供热系统，其特征在于，所述的第一微孔管(10)和第二微孔管(11)为微孔陶瓷管，垂直地埋管(4)和保温内管(5)之间的环形空腔内设有连接第一微孔管的进水管(12)，还包括复合单壁管(13)，复合单壁管(13)的两端分别与第二微孔管(11)顶部和保温内管(5)底部密封连接，保温内管(5)顶部与出水管(8)密封连接。4.根据权利要求1所述的地层煤就地化浆供热系统，其特征在于，所述的换热器(9)连接有发电装置，所述的发电装置包括连接换热器(9)的汽轮机(14)，汽轮机(14)连接发电机(15)，发电机(15)连接变配电柜(16)，变配电柜(16)分别连接市政电网和电源线(17)，所述的汽...

【专利技术属性】
技术研发人员：代伯清，乔瑾瑾，王亚萍，
申请(专利权)人：浙江陆特能源科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33