CN110095002A - 一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，整个系统包括热管、循环水泵、换热设备，所述热管的蒸发段埋入煤矸石中，并以水煤浆作为填料，热管的外壁做防锈处理。蒸发段吸收煤矸石的热量，管内介质由液态变为气态，在管内上升进入到冷凝段，热管的冷凝段通入循环水，循环水吸收冷凝段的热量将热量带走，通过换热设备将热量散出，继续吸收冷凝段的热量。相较于技术：深层注浆灭火、局部挖出冷却和深部注入惰性气体法，本发明基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统热量转移效率高、施工范围小、环境污染少、不需要维护。

Description

一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统

技术领域：

本发明涉及煤矸石深部热量转移装置，具体地说涉及一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统

背景技术：

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物，煤矸石的大量堆放，不仅压占土地，影响生态环境。煤矸石中含有一定的可燃物，在适宜的条件下发生自燃，排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和烟尘等有害气体污染大气环境，解决煤矸石污染环境问题显得越来越突出。目前国家针对煤矸石自燃的治理技术主要包括深层注浆灭火、局部挖出冷却和深部注入惰性气体法等。这些针对煤矸石自燃的治理技术是有效的，但存在仅适用于小范围控制、成本高、施工麻烦等局限性。因此，预控或控制矸石山自燃，进行矸石山深部移热是函需解决的问题。

发明内容

为了有效预控或控制矸石山自燃，本发明要解决的技术问题是提供一种效率高、环境污染少、施工维护简单的矸石山深部移热的换热系统。

为实现上述目的，本发明公开了一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，整个系统包括热管、循环水泵、换热设备，热管分为蒸发段和冷凝段，热管冷凝段和蒸发段间设有绝热层，热管的蒸发段埋入煤矸石中，并以水煤浆作为填料，热管的外壁做防锈处理。所述的热管蒸发段侧壁设有温度传感器，热管的冷凝段置于密闭的水槽中，所述的水槽侧均设有供回水管，水槽设有保温层，供水管干路设有循环水水泵，并与换热设备相连。

本发明的有益效果是：

1、高效传热管进行矸石山深部移热，可以预控或控制矸石山自燃。

2、只要精确测量矸石山发热部位和范围，以及该处温度，就可以准确设计和施工，把这部分热量转移出来，控制住自燃过程，不需要为提高灭火或自燃控制可靠性而扩大施工范围，深层注浆、覆土封闭、挖掘冷却等方法都需要适当扩大施工范围，增加工程量；

3、热管进入自燃区后，工作可靠，基本不需要维护，而深层注浆或覆土压实等方法在处理深厚火区时需要补充注浆或者加湿维护防渗性能；

4、热管可以重复利用，本身又是内部温度的良好传感器，很容易对降温和灭火效果进行监控，施工工具也比较简单。

5、水槽外设保温层，可以减少外界对系统换热的影响，使得系统运行更加稳定。

6、热管蒸发段壁侧设有温度传感器，在进行热量转移的过程中，可以有效的对矸石山深部温度进行监控。

附图说明：

附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为：本发明的煤矸石深部移热的系统图

图2为：本发明的热管结构主视图

在图中，1、热管；2、水槽；3、循环水泵；4、换热设备(冷却塔)； 5、供水管路；6、供水阀；7、回水阀；8、回水管路；9、热管冷凝段；10、绝热层；11、翅片；12、温度测点；13、热管蒸发段；14、填料。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-2所示，本发明公开了一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，包括热管、循环水泵、换热设备，其特征在于：所述热管(1)蒸发段(13)埋于煤矸石中，冷凝段(9)置于密闭的水槽(2) 中，冷凝段(9)和蒸发段(13)间设有绝热层(10)。水槽(2)布置有供水口和回水口，供水管路(5)设有供水阀(6)，回水管路(8) 设回水阀(7)，供水管路(5)布置有循环水泵(3)，并与换热设备 (4)相连。蒸发段(13)吸收煤矸石的热量，管内介质由液态变为气态，在管内上升进入到冷凝段，处于密闭水槽中的冷凝段(9)外壁与循环水接触，循环水吸收冷凝段的热量将热量带走，通过换热设备将热(4)量散出，继续吸收冷凝段的热量。

进一步的，所述热管(1)与煤矸石接触间隙用水煤浆作为填料(14) 填充，热管(1)的外壁做防锈处理。

进一步的，所述热管蒸发段(13)外壁布置温度探头。所述水槽(2) 密闭性、保温性良好。热管(1)为强度高、传热性能良好的金属材料。

本发明工作是这样实现的：

热管(1)蒸发段(13)埋于煤矸石中，冷凝段(9)置于密闭的水槽(2)中，冷凝段(9)和蒸发段(13)间设有绝热层(10)。水槽(2)布置有供水口和回水口，供水管路(5)设有供水阀(6)，回水管路(8)设回水阀(7)，供水管路(5)布置有循环水泵(3)，并与换热设备(4)相连。蒸发段(13)吸收煤矸石的热量，管内介质由液态变为气态，在管内上升进入到冷凝段，处于密闭水槽中的冷凝段(9)外壁与循环水接触，循环水吸收冷凝段的热量将热量带走，通过换热设备将热(4)量散出，继续吸收冷凝段的热量。继续吸收冷凝段的热量。此时管内的介质由气态变为液态，靠重力回流到蒸发段(13)，继续吸收煤矸石的热量，如此循环，不断地将热量由煤矸石中转移到外部的循环水中，通过换热设备(4)将热量带走，最终达到降低煤矸石温度的目的。

具体实施时可以分为：

第一阶段：煤矸石内部温度较高，填料(14)水煤浆吸收热量并将导热方式传递给热管蒸发段(13)，热管内部介质吸收热量由低温液态变为高温气态上升至热管的冷凝段(9)。

第二阶段：热管冷凝段(9)处于密闭的水槽(2)中，气态高温的介质与水换热放出热量。此时管内的介质由气态变为液态，靠重力回流到蒸发段(13)，继续吸收煤矸石的热量。

第三阶段：水槽(2)中的循环水吸收热管冷凝段(9)释放的热量，循环水泵(3)将受热的循环水通过换热设备(4)将热量散至室外大气内。

第四阶段：通过上述循环，把矸石山燃烧层热量不断带出，在热管蒸发段(13)布置的温度测点，对换热过程进行实时监控，最终保证矸石山自燃层温度越来越低直到最终熄灭。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，包括热管、循环水泵、换热设备，其特征在于：所述热管(1)蒸发段(13)埋于煤矸石中，冷凝段(9)置于密闭的水槽(2)中，冷凝段(9)和蒸发段(13)间设有绝热层(10)。水槽(2)布置有供水口和回水口，供水管路(5)设有供水阀(6)，回水管路(8)设回水阀(7)，供水管路(5)布置有循环水泵(3)，并与换热设备(4)相连。

2.根据权利要求1所述的一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，其特征在于：热管(1)与煤矸石接触间隙用水煤浆作为填料(14)填充，热管(1)的外壁做防锈处理。

3.根据权利要求1所述的一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，其特征在于：热管蒸发段(13)外壁布置温度探头。

4.根据权利要求1所述的一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，其特征在于：所述水槽(2)密闭性、保温性良好。

5.根据权利要求1所述的一种基于热管换热技术的煤矸石深部移热系统，其特征在于：热管(1)为强度高、传热性能良好的金属材料。