CN214747427U - 一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，属于煤矸石山治理技术领域，具体包括埋设在煤矸石山内的多个换热管，换热管主要由介质管段、隔热管段和散热管段构成，介质管段的底部封闭，且内部填充有导热介质，散热管段的顶部安装有密封盖，密封盖上安装有封闭阀，密封盖上安装有U型管，且密封盖上设置有U型管进口和U型管出口，散热管段上还安装有环形换热水箱，环形换热水箱套装在散热管段的外部，散热管段上还设置有支撑板，环形换热水箱的顶部设置有进水口，底部设置有出水口，隔热管段内部和外部均安装有隔热层，本实用新型结构简单，设计合理，换热降温效果好，并充分利用热能。

Description

一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置

技术领域

本实用新型涉及一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，属于煤矸石山治理技术领域。

背景技术

公知，煤矸石山已成为煤矿区立地条件最严酷、堆放量最大、治理难度最大的区域。煤矸石平均约占开采量的20％，目前我国煤矸石的综合利用率为30％-40％左右，多数作为废弃物就近堆放，形成大小不一，占压土地，破坏景观的煤矸石山。据统计全国现有矸石山5000多座，其中约有1/3的煤矸石山发生程度不同的自燃。煤矸石山自燃，有机质灰化，硫份离解挥发，使得煤矸石山的稳定性变差，在受到人为开挖、爆炸或暴雨侵蚀时，容易形成坍塌、滑坡、泥石流等地质灾害。煤矸石自燃对矿区生态环境及景观造成严重污染和极大破坏，同时引发诸多的其他相关社会问题和环境问题。煤矸石自燃产生的有毒气体所导致的大气和水体污染最为严重，也影响当地居民的身体健康。所以，煤矸石山治理是煤矿区生态环境治理与可持续发展中亟待解决的现实问题。

目前，现有的矸石山治理主要是通过注浆灭火的方式，采用这种方式在自燃的中晚期能够起到很好的效果。在自燃发生的早期，矸石山内部还不存在燃烧点。但是随着时间的推移，由于矸石山内部的温度逐渐升高及氧气的供给，导致矸石山内部慢慢燃烧起来。如果能够在对矸石山进行有效的降温，那就能避免矸石山自燃。同时，煤矸石山存在大量热能无法有效利用，造成浪费。

实用新型内容

为解决现有技术存在的技术问题，本实用新型提供了一种结构简单，设计合理，换热降温效果好，并充分利用热能的煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置。

为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，包括埋设在煤矸石山内的多个换热管，所述换热管主要由介质管段、隔热管段和散热管段构成，所述介质管段、隔热管段和散热管段依次连接，所述介质管段和隔热管段分别埋设在煤矸石山内，所述散热管段凸出煤矸石山表面，所述介质管段的底部封闭，且内部填充有导热介质，所述散热管段的顶部安装有密封盖，所述密封盖上安装有U型管，且密封盖上设置有U型管进口和U型管出口，所述U型管的底部延伸至介质管段的下部，所述散热管段上还安装有环形换热水箱，所述环形换热水箱套装在散热管段的外部，且所述环形换热水箱与密封盖固定连接，所述散热管段上还设置有用于支撑环形换热水箱的支撑板，所述支撑板固定在散热管段上，所述环形换热水箱的顶部设置有进水口，底部设置有出水口，所述隔热管段内部和外部均安装有隔热层，所述隔热层的顶部凸出煤矸石山表面。

优选的，所述U型管的底部位于导热介质上表面的上方，所述U型管的底部还安装有滴液棒。

优选的，所述滴液棒为锥形结构。

优选的，所述散热管段的外部设置有多个换热翅片，与之相对应的，所述环形换热水箱的内壁上设置有多个插槽，所述插槽向所述环形换热水箱内凸起，所述换热翅片插装在插槽内。

优选的，所述散热管段内设置有多个导流板，所述导流板之间形成导流槽。

优选的，所述导热介质为水。

与现有技术相比，本实用新型具有以下技术效果：本实用新型采用将多个换热管埋设在煤矸石山内，利用换热管内的介质与煤矸石山的热量进行热交换，同时换热管内的水沸腾产生蒸汽，蒸汽向上聚集至散热管段，散热管段通过U型管及换热水箱进行换热降温，既能对煤矸石山的降温，又能充分利用煤矸石山的热能。并且介质管段位于煤矸石山的最底层，储存导热介质水，与煤矸石山换热后沸腾产生高温蒸汽，使蒸汽聚集在散热管段，进行散热；隔热管段位于绿植种植的区域进行充分的隔热，降低热量的传递，保证绿植能够正常生长。采用这种方式能够有效对煤矸石进行冷却降温，并且保证表层的作物能够正常生长。

此外，U型水管下部配有滴液棒，保证气体上升过程中不受液体的阻滞作用，使下部热量迅速传至散热段。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型中环形换热水箱的结构示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

如图1、图2所示，一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，包括埋设在煤矸石山内的多个换热管，换热管主要由介质管段1、隔热管段2和散热管3段构成，介质管段1、隔热管段2和散热管段3依次连接，介质管段1和隔热管段2分别埋设在煤矸石山内，散热管3段凸出煤矸石山表面，介质管段1的底部封闭，且内部填充有导热介质，散热管段3的顶部安装有密封盖4，密封盖4上安装有U型管6，且密封盖4上设置有U型管进口7和U型管出口8，U型管6的底部延伸至介质管段1的下部，散热管段3上还安装有环形换热水箱9，环形换热水箱9套装在散热管段4的外部，且环形换热水箱9与密封盖4固定连接，散热管段4上还设置有用于支撑环形换热水箱的支撑板10，支撑板10固定在散热管段4上，环形换热水箱4的顶部设置有进水口11，底部设置有出水口2，隔热管段2内部和外部均安装有隔热层12，隔热层的顶部凸出煤矸石山表面。

本实用新型采用在煤矸石山埋设多个换热管，利用换热管与煤矸石山内的热量进行热交换，实现煤矸石山冷却降温。换热管主要由介质管段、隔热管段和散热管段构成，介质管段埋设在煤矸石山的最底部，用于灌装导热介质，导热介质为水；隔热管段位于绿植种植的区域进行充分的隔热，降低热量的传递，保证绿植能够正常生长。散热管段凸出没矸石山的表面，通过环形换热水箱进行热交换，进而进行降温。具体工作时，介质管段内的水加热沸腾产生大量蒸汽，蒸汽向上移动聚集在散热管段内，经换热降温后，冷凝水回流至介质管段，然后在进行热交换，如此循环。U型管内的冷却水能够与整个换热区域的热量进行热交换，提高冷却降温效果。

其中，U型管6的底部位于导热介质上表面的上方，U型管6的底部还安装有滴液棒13。滴液棒13为锥形结构，使冷凝后的液体能够沿U型管6，留下保证气体上升过程中不受液体的阻滞作用，使下部热量迅速传至散热段。

散热管段4的外部设置有多个换热翅片14，与之相对应的，环形换热水箱9的内壁上设置有多个插槽15，插槽15向环形换热水箱内凸起，换热翅片14插装在插槽15内。通过换热翅片插装在插槽内，增加散热管段与环形散热水箱的接触面积，进而提高接触面积，提高换热效率。散热管段4内设置有多个导流板5，导流板5之间形成导流槽。导流板能够增加蒸汽与散热管段的接触面积，提高传热效率，导流槽能够使冷凝水回流，也能够降低气体上升过程中的阻滞。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包在本实用新型范围内。

Claims (6)

1.一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，包括埋设在煤矸石山内的多个换热管，其特征在于：所述换热管主要由介质管段、隔热管段和散热管段构成，所述介质管段、隔热管段和散热管段依次连接，所述介质管段和隔热管段分别埋设在煤矸石山内，所述散热管段凸出煤矸石山表面，所述介质管段的底部封闭，且内部填充有导热介质，所述散热管段的顶部安装有密封盖，所述密封盖上安装有U型管，且密封盖上设置有U型管进口和U型管出口，所述U型管的底部延伸至介质管段的下部，所述散热管段上还安装有环形换热水箱，所述环形换热水箱套装在散热管段的外部，且所述环形换热水箱与密封盖固定连接，所述散热管段上还设置有用于支撑环形换热水箱的支撑板，所述支撑板固定在散热管段上，所述环形换热水箱的顶部设置有进水口，底部设置有出水口，所述隔热管段内部和外部均安装有隔热层，所述隔热层的顶部凸出煤矸石山表面。

2.根据权利要求1所述的一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，其特征在于：所述U型管的底部位于导热介质上表面的上方，所述U型管的底部还安装有滴液棒。

3.根据权利要求2所述的一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，其特征在于：所述滴液棒为锥形结构。

4.根据权利要求1所述的一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，其特征在于：所述散热管段的外部设置有多个换热翅片，与之相对应的，所述环形换热水箱的内壁上设置有多个插槽，所述插槽向所述环形换热水箱内凸起，所述换热翅片插装在插槽内。

5.根据权利要求1所述的一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，其特征在于：所述散热管段内设置有多个导流板，所述导流板之间形成导流槽。

6.根据权利要求1-5任一所述的一种煤田煤矸石高温及燃烧区快速降温灭火及热能利用装置，其特征在于：所述导热介质为水。

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