CN115611295A - 一种矿井资源化利用系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种矿井资源化利用系统，包括第一发电单元、碳酸氢铵合成单元、第二发电单元和回收单元；第一发电单元与矿井水连通，用于水力发电；第二发电单元与矿井采空区连通，用于瓦斯发电；第一发电单元和/或第二发电单元与碳酸氢铵合成单元连接；回收单元位于第二发电单元和碳酸氢铵合成单元之间并连接，用于回收第二发电单元产生烟气中的二氧化碳和氮气并作为碳酸氢铵合成原料提供给碳酸氢铵合成单元；通过设置第一发电单元、碳酸氢铵合成单元、第二发电单元和回收单元，能够回收并利用矿井中的剩余资源生产碳酸氢铵，从而提升矿井内资源利用率的效果，并且在此过程中没有污染环境的物质排出，达到变废为宝的技术效果。

Description

一种矿井资源化利用系统
技术领域
本发明属于废弃矿井利用技术领域，具体涉及一种废弃矿井资源化利用系统。
背景技术
废弃煤炭矿井中的相邻煤层之间、矿井残留的煤柱和井下采空区内仍富含大量的残存瓦斯，并能够从地表裂隙或者开采通道释放到大气中，导致大气中温室气体的浓度增加。同时，开采煤炭引起了覆岩结构的改变，增强了岩石层之间的渗透性，随着雨水的渗透能够带走煤矸石、废弃采煤支架和采煤设备产生的油污以及废弃木材与金属设备的腐蚀物等，并渗透到地下造成地下水的污染，导致地下水无法饮用。由于废弃煤炭矿井的开发以及废弃煤炭矿井中的资源利用尚未得到人们的重视，造成了环境的污染和能源的浪费。
发明内容
针对上述问题，本发明公开了一种矿井资源化利用系统，以克服上述问题或者至少部分地解决上述问题。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种矿井资源化利用系统，包括第一发电单元、碳酸氢铵合成单元、第二发电单元和回收单元；所述第一发电单元与矿井水连通，用于抽取矿井水进行水力发电；所述第二发电单元与矿井采空区连通，用于抽取矿井采空区的瓦斯进行发电；所述第一发电单元和/或所述第二发电单元与所述碳酸氢铵合成单元连接，用于给所述碳酸氢铵合成单元持续提供电力；所述回收单元位于所述第二发电单元和所述碳酸氢铵合成单元之间，用于回收所述第二发电单元产生烟气中的二氧化碳和氮气并作为碳酸氢铵合成原料提供给所述碳酸氢铵合成单元。
可选的，所述第一发电单元包括高位蓄水池、水力发电机和低位蓄水池；所述高位蓄水池的高度高于所述水力发电机的高度；所述高位蓄水池与矿井水连接，且所述高位蓄水池、所述水力发电机和所述低位蓄水池之间两两连接，用于矿井水的循环利用。
可选的，所述碳酸氢铵合成单元包括电解水设备和碳酸氢铵合成器；所述水力发电机和所述第二发电单元分别与所述电解水设备连接，用于向所述电解水设备供电；所述电解水设备与水源和所述碳酸氢铵合成器分别连接，用于将电解水产生氢气作为碳酸氢铵合成原料输送至所述碳酸氢铵合成器；所述回收单元与所述碳酸氢铵合成器连接，用于将二氧化碳和氮气作为原料提供给所述碳酸氢铵合成器合成碳酸氢铵。
可选的，所述低位蓄水池与所述电解水设备连接，用于作为所述电解水设备的水源。
可选的，所述碳酸氢铵合成单元还包括水处理单元；所述水处理单元与所述低位蓄水池和所述电解水设备分别连接，用于去除所述低位蓄水池中水的杂质后再输送至所述电解水设备。
可选的，所述碳酸氢铵合成单元还包括氨气合成设备；所述氨气合成设备位于所述电解水设备和所述碳酸氢铵合成器之间，且所述氨气合成设备与所述回收单元连接，用于将氢气和氮气合成氨气作为碳酸氢铵合成原料输送至所述碳酸氢铵合成器。
可选的，所述第二发电单元包括瓦斯发电机；所述瓦斯发电机与所述矿井采空区和所述碳酸氢铵合成单元分别连接，用于回收所述矿井采空区中的瓦斯发电并向所述电解水设备供电。
可选的，所述第二发电单元包括瓦斯净化器；所述瓦斯净化器与所述矿井采空区和所述瓦斯发电机分别连接，用于去除杂质后的瓦斯再发电。
可选的，所述回收单元包括余热锅炉和气体分离设备；所述余热锅炉的进气口与所述瓦斯发电机连接，所述余热锅炉的出气口与所述气体分离设备连接，用于回收所述瓦斯发电机产生的烟气的热量；所述气体分离设备用于收集并分离烟气中的二氧化碳和氮气，所述气体分离设备的氮气出口与所述氨气合成设备连接，所述气体分离设备的二氧化碳气体出口与所述碳酸氢铵合成器连接。
可选的，所述回收单元还包括氮气提纯机和二氧化碳提纯机；所述二氧化碳提纯机位于所述气体分离设备的二氧化碳气体出口和所述碳酸氢铵合成器之间，用于去除二氧化碳中的杂质；所述氮气提纯机位于所述气体分离设备的氮气出口和所述氨气合成设备之间，用于去除氮气中的杂质。
本发明的优点及有益效果是：
在本发明的矿井资源化利用系统中，通过设置第一发电单元、碳酸氢铵合成单元、第二发电单元和回收单元。第一发电单元和第二发电单元能够分别利用矿井中的水和瓦斯进行发电并将电力提供给碳酸氢铵合成单元合成碳酸氢铵，达到提升矿井水和残余瓦斯资源化利用的效果，从而提升矿井的资源利用率。同时，利用回收单元回收第二发电单元产生烟气中的二氧化碳和氮气并作为碳酸氢铵合成单元所需的原料，使得该矿井资源化利用系统实现环境污染物和二氧化碳零排放，从而提升环保性的技术效果。而碳酸氢铵作为氮肥的原料之一，能够为植物提供所需养料，达到变废为宝的效果。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
图1为本发明一实施例的矿井资源化利用系统结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和效果更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图，详细说明本发明各实施例提供的技术方案。
结合图1所示，本实施例公开了一种用于对废弃矿井中资源进行再次利用的矿井资源化利用系统，包括第一发电单元1、碳酸氢铵合成单元2、第二发电单元3和回收单元4。第一发电单元1与矿井水5连通，能够利用矿井水进行水力发电。第二发电单元3与矿井采空区6连通，能够利用矿井采空区中的瓦斯发电。第一发电单元1和第二发电单元3分别与碳酸氢铵合成单元2连接，能够持续向碳酸氢铵合成单元提供电力，确保碳酸氢铵合成单元所需的电力充足，使碳酸氢铵合成单元能够持续生产碳酸氢铵。回收单元4位于第二发电单元3和碳酸氢铵合成单元2之间并连接，用于回收第二发电单元3进行瓦斯发电时产生烟气中的二氧化碳和氮气并将其作为碳酸氢铵合成原料提供给碳酸氢铵合成单元。
在本实施例的矿井资源化利用系统中，通过设置第一发电单元、碳酸氢铵合成单元、第二发电单元和回收单元，借助第一发电单元和第二发电单元分别利用矿井中的矿井水和瓦斯进行发电并将电力提供给碳酸氢铵合成单元合成碳酸氢铵，作为氮肥的原料，从而能够对矿井水和矿井内的残余瓦斯进行资源化利用，进而达到提升矿井的资源利用率的效果。同时，利用回收单元回收第二发电单元产生烟气中的二氧化碳和氮气作为碳酸氢铵合成单元所需的原料，从而提升该矿井资源化利用系统的环保性，且达到了环境污染物以及二氧化碳的零排放的技术效果。
结合图1所示，在本实施例中，第一发电单元1包括高位蓄水池11、水力发电机12和低位蓄水池13。矿井水5与高位蓄水池11上端的进水口连接，且高位蓄水池11、水力发电机12和低位蓄水池13之间两两连接，即高位蓄水池11底部的出水口与水力发电机12的进水口之间、水力发电机12的出水口与低位蓄水池13的进水口之间、低位蓄水池13的出水口与高位蓄水池11的进水口之间分别连接。高位蓄水池11的高度高于水力发电机12的高度和低位蓄水池13的高度，能够提升矿井水的势能，便于利用矿井水的势能发电。
其中，优选的，高位蓄水池底部的出水口与水利发电机之间设有开关阀，利用开关阀能够自动控制高位蓄水池排水的开启和停止，提升控制的简便性。
具体的，由于矿井采空区的瓦斯浓度不稳定，当瓦斯浓度较高时，例如通过甲烷含量检测仪检测出瓦斯中的甲烷体积浓度≥6％，此时的第二发电单元3的发电量足够碳酸氢铵合成单元2使用，那么第一发电单元1无需发电，仅需要将矿井水5输送至高位蓄水池11内，当瓦斯浓度较低时，例如通过甲烷含量检测仪检测出瓦斯中的甲烷体积浓度≤6％即待第二发电单元3的发电量不足以提供碳酸氢铵合成单元2使用时，开关阀打开，高位蓄水池11中的水驱动水力发电机12发电，并利用该电力驱动碳酸氢铵合成单元2合成碳酸氢铵，驱动水力发电机12发电后的水收集至低位蓄水池13，待第二发电单元的发电量充足时再进一步输送至高位蓄水池11中，能够对矿井水进行循环利用，从而提升矿井中水资源的利用率。同时，利用第一发电单元与第二发电单元协同合作，不仅能够实现电力的削峰填谷，提升能源的利用率，而且能够持续的为碳酸氢铵合成单元提供电力，从而提升碳酸氢铵合成单元的工作效率。
优选的，建造高位蓄水池利用矿井中接近地面的矿井采空区修建的，建造低位蓄水池利用矿井水上方的矿井采空区修建的，能够充分利用矿井采空区的区间，从而达到减小该矿井资源利用化系统成本的作用。
进一步，优选的，第一发电单元1还包括第一抽水泵14和第二抽水泵15。第一抽水泵14位于矿井水5与高位蓄水池11之间并连接，用于将矿井水自动抽取至高位蓄水池内，从而提升抽水的速度以及便捷性。第二抽水泵15位于高位蓄水池11和低位蓄水池13之间并连接，用于将低位蓄水池中的水抽至高位蓄水池内，从而提升水循环的便捷性。
其中，第二发电单元3还分别与第一抽水泵14和第二抽水泵15电连接，用于将第二发电单元3在波峰阶段产生的多余电能替代外接电能来驱动第一抽水泵14和第二抽水泵15工作，从而形成第一发电单元和第二发电单元的相互协同工作，提高该系统对矿井资源的利用率。
结合图1所示，在本实施例中，第二发电单元3包括瓦斯发电机31。瓦斯发电机31的进气口与矿井采空区6连接，用于采集矿井采空区的瓦斯并进行发电。瓦斯发电机31的电能传输端与碳酸氢铵合成单元2连接，用于向碳酸氢铵合成单元供电。
具体的，矿井采空区6的瓦斯传输至瓦斯发电机31，瓦斯发电机31可以为内燃发电机或燃气轮机，利用瓦斯进行发电并向碳酸氢铵合成单元提供电能，从而提升矿井中瓦斯能源的利用率。
优选的，第二发电单元3还包括瓦斯净化器32，具体包括除尘器和脱硫器。瓦斯净化器32位于矿井采空区6与瓦斯发电机31之间并连接，用于将矿井采空区的瓦斯中的粉尘和含硫物质去除，确保第二发电设备的安全运行，同时能够避免瓦斯发电机中的瓦斯燃烧生成硫化物造成空气的污染。
进一步，优选的，第二发电单元3还包括抽气泵33。抽气泵33位于矿井采空区6和瓦斯净化器32之间并分别连接，用于将矿井采空区内的瓦斯自动抽取至瓦斯发电机内，以实现矿井采空区内瓦斯的自动抽采利用，从而提升瓦斯气体抽取的简便性。
此外，在本实施例中，回收单元4包括气体分离设备41和余热锅炉44。余热锅炉44的进气口与瓦斯发电机31的出气口连接，余热锅炉44的烟气出口与气体分离设备41连接，气体分离设备41用于将烟气中的二氧化碳和氮气提取出来，并将二氧化碳和氮气分离，且气体分离设备41的二氧化碳出口和气体分离设备41的氮气出口分别与碳酸氢铵合成单元2连接，用于将二氧化碳和氮气作为碳酸氢铵合成原料传输至碳酸氢铵合成单元。
具体的，余热锅炉44能够回收瓦斯发电机31排放的高温烟气(温度范围在400℃～550℃之间)的热量，并利用该部分热量将余热锅炉44中的水加热产生蒸汽形成热量置换，余热锅炉44将蒸汽输送至该矿井资源化利用系统的工作厂房45，可以用作供暖和日常生活热水的使用，能够实现瓦斯气体的能量梯级利用，从而达到提升能量利用率的效果。置换后的烟气温度降低，低温烟气通过余热锅炉44的烟气出口排放至气体分离设备41内，利用气体分离设备将低温烟气中的二氧化碳和氮气提取出来，并作为碳酸氢铵合成的原料，不仅避免二氧化碳排放到空气中造成温室效应，提升了对环境的保护，而且能够使得该矿井资源化利用系统废物的零排放。
进一步，优选的，回收单元4还包括氮气提纯机42和二氧化碳提纯机43。氮气提纯机42位于气体分离设备41的氮气出口与碳酸氢铵合成单元2之间，用于去除氮气中的杂质以提升氮气的纯度，使得氮气纯度≥98％，有利于提高碳酸氢铵合成过程的效率。二氧化碳提纯机43位于气体分离设备41的二氧化碳出口与碳酸氢铵合成单元2之间，用于去除二氧化碳气体中的杂质以提升二氧化碳气体的纯度，使得二氧化碳纯度≥95％，从而达到提升碳酸氢铵合成的效率以及能源利用率的效果。
结合图1所示，碳酸氢铵合成单元2包括电解水设备21和碳酸氢铵合成器22。电解水设备21与水力发电机12和瓦斯发电机31分别连接，能够利用水力发电机和瓦斯发电机为电解水设备提供电能而无需外界供能。电解水设备21与水源和碳酸氢铵合成器22分别连接，用于将电解水设备产生纯度≥99％的氢气作为碳酸氢铵合成原料输送至碳酸氢铵合成器。而碳酸氢铵合成器22与回收单元4中的氮气提纯机42和二氧化碳提纯机43分别连接，能够利用回收单元中的二氧化碳和氮气作为原料合成碳酸氢铵。
其中，优选的，电解水设备21与瓦斯发电机31连接，能够将电解水设备21产生的氧气通入至瓦斯发电机31内，确保瓦斯能够完全燃烧，提升瓦斯的燃烧效率。
在本实施例中，低位蓄水池13与电解水设备21连接，用于作为电解水设备的水源，这样无需使用矿井外的资源，从而提升矿井内部资源的利用率。
当然，在其他实施例中，还可以将矿井水与电解水设备连通，同样能够达到利用矿井内部的资源合成碳酸氢铵，提高该矿井内部资源利用率的效果。
其中，结合图1所示，优选的，碳酸氢铵合成单元2还包括水处理单元25。水处理单元25位于低位蓄水池13和电解水设备21之间并连接，能够将低位蓄水池中的杂质，例如钙镁离子、碳酸盐以及固体杂质等去除，使水质满足电解用水要求：铁离子含量＜1.0mg/L，氯离子含量＜2.0mg/L，悬浮物＜1.0mg/L，电阻率≥1.0×105Ω·cm，从而提升电解水设备的电解效率。
进一步，优选的，碳酸氢铵合成单元2还包括氨气合成设备23。氨气合成设备23位于氮气提纯机42与碳酸氢铵合成器22之间并连接，同时位于电解水设备21与碳酸氢铵合成器22之间并连接。这样，首先将氮气和氢气输送至氨气合成设备，例如合成氨反应器内，能够先利用氮气和氢气合成氨气，然后将氨气收集，并根据碳酸氢铵合成器中所需的氨气按需取用，避免氨气的浪费。
结合图1所示，在本实施例中，碳酸氢铵合成单元2还包括氨储罐24。氨储罐24位于氨气合成设备23和碳酸氢铵合成器22之间并分别连接，能够将氨气收集至氨储罐中，当氨气足够碳酸氢铵合成器的使用并有剩余时，可以将收集后的氨气代替传统的不易再生的化石燃料供燃煤电厂使用，利用氨气燃烧不产生污染物和温室气体，例如二氧化碳，能够提升对大气环境的保护。
此外，在本实施例中，氨储罐24的出口能够与水处理单元25连接，利用氨气溶于水形成氨水，再将氨水传输至碳酸氢铵合成器中，并与二氧化碳反应生成碳酸氢铵，利用碳酸氢铵能够作为氮肥的主要材料，提供作物生长所需的铵态氮和二氧化碳，从而达到促进作物的生长和光合作用的技术效果。
其中，碳酸氢铵合成单元的过程为：
①N2+H2→NH3；②NH3+H2O→NH3·H2O；③NH3·H2O+CO2→NH4HCO3
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，在本发明的上述教导下，本领域技术人员可以在上述实施例的基础上进行其他的改进或变形。本领域技术人员应该明白，上述的具体描述只是更好的解释本发明的目的，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种矿井资源化利用系统，其特征在于：包括第一发电单元、碳酸氢铵合成单元、第二发电单元和回收单元；所述第一发电单元与矿井水连通，用于抽取矿井水进行水力发电；所述第二发电单元与矿井采空区连通，用于抽取矿井采空区的瓦斯进行发电；所述第一发电单元和/或所述第二发电单元与所述碳酸氢铵合成单元连接，用于给所述碳酸氢铵合成单元持续提供电力；所述回收单元位于所述第二发电单元和所述碳酸氢铵合成单元之间，用于回收所述第二发电单元产生烟气中的二氧化碳和氮气并作为碳酸氢铵合成原料提供给所述碳酸氢铵合成单元。
2.根据权利要求1的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述第一发电单元包括高位蓄水池、水力发电机和低位蓄水池；所述高位蓄水池的高度高于所述水力发电机的高度；所述高位蓄水池与矿井水连接，且所述高位蓄水池、所述水力发电机和所述低位蓄水池之间两两连接，用于矿井水的循环利用。
3.根据权利要求2的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述碳酸氢铵合成单元包括电解水设备和碳酸氢铵合成器；所述水力发电机和所述第二发电单元分别与所述电解水设备连接，用于向所述电解水设备供电；所述电解水设备与水源和所述碳酸氢铵合成器分别连接，用于将电解水产生氢气作为碳酸氢铵合成原料输送至所述碳酸氢铵合成器；所述回收单元与所述碳酸氢铵合成器连接，用于将二氧化碳和氮气作为原料提供给所述碳酸氢铵合成器合成碳酸氢铵。
4.根据权利要求3的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述低位蓄水池与所述电解水设备连接，用于作为所述电解水设备的水源。
5.根据权利要求4的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述碳酸氢铵合成单元还包括水处理单元；所述水处理单元与所述低位蓄水池和所述电解水设备分别连接，用于去除所述低位蓄水池中水的杂质后再输送至所述电解水设备。
6.根据权利要求3的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述碳酸氢铵合成单元还包括氨气合成设备；所述氨气合成设备位于所述电解水设备和所述碳酸氢铵合成器之间，且所述氨气合成设备与所述回收单元连接，用于将氢气和氮气合成氨气作为碳酸氢铵合成原料输送至所述碳酸氢铵合成器。
7.根据权利要求6所述的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述第二发电单元包括瓦斯发电机；所述瓦斯发电机与所述矿井采空区和所述碳酸氢铵合成单元分别连接，用于回收所述矿井采空区中的瓦斯发电并向所述电解水设备供电。
8.根据权利要求7的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述第二发电单元包括瓦斯净化器；所述瓦斯净化器与所述矿井采空区和所述瓦斯发电机分别连接，用于去除杂质后的瓦斯再发电。
9.根据权利要求7的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述回收单元包括余热锅炉和气体分离设备；所述余热锅炉的进气口与所述瓦斯发电机连接，所述余热锅炉的出气口与所述气体分离设备连接，用于回收所述瓦斯发电机产生的烟气的热量；所述气体分离设备用于收集并分离烟气中的二氧化碳和氮气，所述气体分离设备的氮气出口与所述氨气合成设备连接，所述气体分离设备的二氧化碳气体出口与所述碳酸氢铵合成器连接。
10.根据权利要求9的矿井资源化利用系统，其特征在于：所述回收单元还包括氮气提纯机和二氧化碳提纯机；所述二氧化碳提纯机位于所述气体分离设备的二氧化碳气体出口和所述碳酸氢铵合成器之间，用于去除二氧化碳中的杂质；所述氮气提纯机位于所述气体分离设备的氮气出口和所述氨气合成设备之间，用于去除氮气中的杂质。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116641834A (zh) * 2023-04-23 2023-08-25 中国矿业大学 一种基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101385939A (zh) * 2008-10-20 2009-03-18 平顶山天安煤业股份有限公司十矿 瓦斯发电气体的资源化加工方法
KR20130061920A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 재단법인 포항산업과학연구원 중탄산암모늄 제조방법 및 제조장치
CN214304150U (zh) * 2020-12-28 2021-09-28 中国矿业大学(北京) 废弃矿井抽水蓄能系统
CN114149043A (zh) * 2021-11-02 2022-03-08 东北电力大学 一种太阳能分束热电转化制取碳酸氢铵的方法及其装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101385939A (zh) * 2008-10-20 2009-03-18 平顶山天安煤业股份有限公司十矿 瓦斯发电气体的资源化加工方法
KR20130061920A (ko) * 2011-12-02 2013-06-12 재단법인 포항산업과학연구원 중탄산암모늄 제조방법 및 제조장치
CN214304150U (zh) * 2020-12-28 2021-09-28 中国矿业大学(北京) 废弃矿井抽水蓄能系统
CN114149043A (zh) * 2021-11-02 2022-03-08 东北电力大学 一种太阳能分束热电转化制取碳酸氢铵的方法及其装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116641834A (zh) * 2023-04-23 2023-08-25 中国矿业大学 一种基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统
CN116641834B (zh) * 2023-04-23 2024-05-17 中国矿业大学 一种基于矿井涌水循环的地热利用及抽蓄发电系统

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