本發(fā)明屬于煤田火區(qū)廢棄熱能回收技術(shù)領(lǐng)域，具體是指利用熱管導(dǎo)熱技術(shù)和溫差發(fā)電原理實現(xiàn)煤田火區(qū)熱能發(fā)電。

背景技術(shù)：

煤火是指自然環(huán)境下或人為因素下，煤炭因氧化聚熱引發(fā)燃燒并不斷發(fā)展形成的大面積煤田火災(zāi)。煤田火災(zāi)在印度、美國、俄羅斯、澳大利亞、印度尼西亞、中亞等國家和地區(qū)都普遍存在，而在中國煤火尤其嚴(yán)重。煤田火區(qū)的煤炭自燃不僅對經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)環(huán)境等造成巨大的影響、還對人類的健康與動物的生存造成很大威脅。目前，煤火治理一般采用剝離、鉆探、注水、注漿、黃土覆蓋的綜合滅火方法，而對火區(qū)中蘊含熱能回收利用的工作開展較少，本發(fā)明結(jié)合熱管導(dǎo)熱和溫差發(fā)電等世界前沿技高效地提取煤田火區(qū)廢棄熱能并將其轉(zhuǎn)化電能，解決了火區(qū)工人及偏遠(yuǎn)地區(qū)居民用電的難題，意義重大。

熱管是一種具有快速均溫特性的特殊材料，其中空的金屬管體，使其具有質(zhì)輕的特點，而其快速均溫的特性，則使其具有優(yōu)異的熱超導(dǎo)性能；熱管最早期運用于航天領(lǐng)域，現(xiàn)早已運用于各式熱交換器、冷卻器等，本發(fā)明首次把熱管技術(shù)應(yīng)用于煤田火區(qū)熱能提取，開拓了熱管的應(yīng)用新方向。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是，針對煤田火區(qū)的廢棄熱資源局部分布、資源浪費等問題，提出一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)，實現(xiàn)對煤田火區(qū)廢棄熱資源的高效回收利用。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的技術(shù)方案為：一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)，包括深入地下煤田火區(qū)的鉆孔、溫差發(fā)電片組、冷卻器，還包括重力導(dǎo)熱熱管，所述的重力導(dǎo)熱熱管由冷凝段、隔熱段和吸熱段構(gòu)成，冷凝段放置在地面上，吸熱段深入鉆孔內(nèi)，在冷凝段與吸熱段之間設(shè)有隔熱段，所述的溫差發(fā)電片組的熱端貼在新型超長力導(dǎo)熱熱管的冷凝段外表面，溫差發(fā)電片組的冷端與冷卻器5接觸，熱端和冷端形成的溫度差以實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明可利用現(xiàn)有的煤田火區(qū)灌漿的鉆孔安置超長重力熱管，利用超長重力熱管的快速導(dǎo)熱技術(shù)實現(xiàn)熱能的提取，節(jié)省了工程施工成本，并間接地帶走火區(qū)熱量，降低火區(qū)溫度，加快火區(qū)治理，同時節(jié)省了滅火材料用量，降低了火區(qū)治理成本；采用溫差發(fā)電技術(shù)減少了熱能浪費，減輕了煤火對環(huán)境的破壞，同時較好的解決了火區(qū)工人施工、生活及偏遠(yuǎn)地區(qū)居民用電的難題；采用熱管散熱技術(shù)使溫差發(fā)電片的冷端溫度降至最低，最大限度的提高了發(fā)電量；新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實用，便于移動與維護(hù)，體積小制作成本低，可適應(yīng)復(fù)雜的煤田火區(qū)條件，熱能提取速率快、發(fā)電量大，具有很大的應(yīng)用價值和開發(fā)前景。

所述重力導(dǎo)熱熱管內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱介質(zhì)在吸熱段吸熱汽化并向上部運動，經(jīng)過隔熱段，在冷凝段內(nèi)表面液化放熱，液化的導(dǎo)熱介質(zhì)在重力作用下從冷凝段經(jīng)過隔熱段回到吸熱段，在吸熱段再次吸熱汽化，周而復(fù)始，構(gòu)成熱能提取的循環(huán)回路，重力導(dǎo)熱熱管的吸熱段到冷凝段溫降較小，為溫差發(fā)電片組的熱端提供了較高的溫度，此種熱管傳熱效率高、效果好。

作為改進(jìn)，所述的重力導(dǎo)熱熱管的隔熱段包括圓柱結(jié)構(gòu)和圓臺結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)嵌入地面以下，隔熱段的部分結(jié)構(gòu)嵌入地下，一部分位于地面，此種結(jié)構(gòu)固定效果好。

作為改進(jìn)，所述的重力導(dǎo)熱熱管的冷凝段為正五面柱設(shè)計在地面上。此種結(jié)構(gòu)側(cè)面積較大方面與溫差發(fā)電組連接。

作為改進(jìn)，所述的溫差發(fā)電片組由多組溫差發(fā)電片串、并聯(lián)結(jié)合構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)對重力導(dǎo)熱熱管提取熱能的熱電轉(zhuǎn)換，可通過調(diào)節(jié)串、并聯(lián)連接方式實現(xiàn)所需電壓。

作為改進(jìn)，所述的熱管冷卻器由導(dǎo)熱銅塊、散熱熱管兩部分構(gòu)成，導(dǎo)熱銅塊貼在溫差發(fā)電片組的冷端，散熱熱管的吸熱段嵌入導(dǎo)熱銅塊內(nèi)部，散熱熱管的冷凝段外壁鑲有翅片與空氣接觸，降低溫差發(fā)電片組冷端溫度，最大限度的增加發(fā)電片組冷熱端的溫差，提高發(fā)電功率。

作為改進(jìn)，所述的鉆孔內(nèi)裝有防止塌孔的套管，套管的設(shè)置可增強(qiáng)鉆孔的穩(wěn)定性，防止鉆孔塌陷。

附圖說明

圖1是本發(fā)明一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主視圖。

圖2是本發(fā)明一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖3是本發(fā)明一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)的新型超長重力導(dǎo)熱熱管結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)的熱管冷卻器結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖所示：1、煤田火區(qū)，2、鉆孔，3、重力導(dǎo)熱熱管，3-1、吸熱段，3-2、隔熱段，3-3、冷凝段，4、溫差發(fā)電片組，5、冷卻器，5-1、導(dǎo)熱銅塊，5-2、散熱熱管。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

結(jié)合附圖，一種新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)，包括深入地下煤田火區(qū)1的鉆孔2、溫差發(fā)電片組4、冷卻器5，其特征在于：還包括重力導(dǎo)熱熱管3，所述的重力導(dǎo)熱熱管3由冷凝段3-1、隔熱段3-2和吸熱段3-3構(gòu)成，冷凝段3-1放置在地面上，吸熱段3-3深入鉆孔2內(nèi)，在冷凝段3-1與吸熱段3-3之間設(shè)有隔熱段3-2，所述的溫差發(fā)電片組4的熱端貼在新型超長力導(dǎo)熱熱管3的冷凝段3-1外表面，溫差發(fā)電片組4的冷端與冷卻器5接觸，熱端和冷端形成的溫度差以實現(xiàn)熱電轉(zhuǎn)換。

所述重力導(dǎo)熱熱管3內(nèi)部具有導(dǎo)熱介質(zhì)，導(dǎo)熱介質(zhì)在吸熱段3-3吸熱汽化并向上部運動，經(jīng)過隔熱段3-2，在冷凝段3-1內(nèi)表面液化放熱，液化的導(dǎo)熱介質(zhì)在重力作用下從冷凝段3-1經(jīng)過隔熱段3-2回到吸熱段3-3，在吸熱段3-3再次吸熱汽化，周而復(fù)始，構(gòu)成熱能提取的循環(huán)回路，重力導(dǎo)熱熱管3的吸熱段3-3到冷凝段3-1溫降較小，為溫差發(fā)電片組4的熱端提供了較高的溫度。

所述的重力導(dǎo)熱熱管3的隔熱段3-2包括圓柱結(jié)構(gòu)和圓臺結(jié)構(gòu)，圓柱結(jié)構(gòu)嵌入地面以下，隔熱段3-2直徑較鉆孔直徑大半嵌入地面以下

所述的重力導(dǎo)熱熱管3的冷凝段3-1為正五面柱設(shè)計在地面上。

所述的溫差發(fā)電片組4由多組溫差發(fā)電片串、并聯(lián)結(jié)合構(gòu)成，能夠?qū)崿F(xiàn)對重力導(dǎo)熱熱管3提取熱能的熱電轉(zhuǎn)換，可通過調(diào)節(jié)串、并聯(lián)連接方式實現(xiàn)所需電壓。

所述的熱管冷卻器5由導(dǎo)熱銅塊5-1、散熱熱管5-2兩部分構(gòu)成，導(dǎo)熱銅塊5-1貼在溫差發(fā)電片組4的冷端，散熱熱管5-2的吸熱段嵌入導(dǎo)熱銅塊5-1內(nèi)部，散熱熱管5-2的冷凝段外壁鑲有翅片與空氣接觸，降低溫差發(fā)電片組4冷端溫度，最大限度的增加發(fā)電片組4冷熱端的溫差，提高發(fā)電功率。

所述的鉆孔2內(nèi)裝有防止塌孔的套管。

在具體實施例中，本發(fā)明可以直接利用煤田火區(qū)地面注水/漿鉆孔，也可在煤田火區(qū)重新鉆孔布置安裝新型熱管煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)。只要將設(shè)備插入鉆孔，不需后續(xù)操作便可直接進(jìn)行發(fā)電利用。

本發(fā)明的裝置可在煤田火區(qū)上設(shè)置多個用以回收熱量，本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單實用，便于移動及維護(hù)，其根據(jù)火區(qū)現(xiàn)有條件提取熱能并進(jìn)行分布式發(fā)電，減少了熱能資源浪費，同時較好地解決了偏遠(yuǎn)地區(qū)居民和工人用電需求，具有廣泛的實用性。

以上對本發(fā)明及其實施方式進(jìn)行了描述，這種描述沒有限制性，附圖中所示的也只是本發(fā)明的實施方式之一，實際的結(jié)構(gòu)并不局限于此?？偠灾绻绢I(lǐng)域的普通技術(shù)人員受其啟示，在不脫離本發(fā)明創(chuàng)造宗旨的情況下，不經(jīng)創(chuàng)造性的設(shè)計出與該技術(shù)方案相似的結(jié)構(gòu)方式及實施例，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。