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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet von Wärmerückgewinnung bei Kohlenfeld-Feuerfläche, sie bezieht sich speziell auf ein neuartiges thermoelektrisches Energieerzeugungssystem zum Gewinnen thermischer Energie aus unterirdischem Feuer.
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Hintergrund der Erfindung
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Untergrundfeuer (UF) ist ein allgemeiner Begriff für Kohlenfeldbrand und Kohlengrubenfeuer, das durch menschliche Faktoren oder Selbstentzündung im Kohleflöz resultiert und häufig in China, den Vereinigten Staaten, Australien, Indien, Indonesien und anderen Ländern vorkommt. Untergrundfeuer führen zu: ① dem Verlust einer großen Anzahl von Kohle-Ressourcen (Der globale Verlust beträgt ungefähr 1 Milliarde Tonnen / Jahr, während der gegenwärtige Kohleverbrauch in der ganzen Welt 8 Milliarden Tonnen / Jahr beträgt); ② der Bedrohung der Sicherheit im Bergbau (Der Rohkohlebergbau und die Bergbausicherheit sind stark durch die Absenkungsgebiete und die ausgebrannten Gebiete betroffen, die aus der Verbrennung des Untergrundfeuers resultierte sind zu einer Blockierung von Ressourcen oder sogar Bergbauunfällen führen); ③ der Verschwendung von viel Energie (die Energie, die durch Verbrennung des Untergrundfeuers erzeugt wird, ist ungefähr 1000GW / Jahr, 400GW / Jahr mehr als die gesamte globale Kernkraftkapazität ist); ④ der Zerstörung der ökologischen Umwelt (die jährliche CO2-Emission, die durch Verbrennung des Untergrundfeuers erzeugt wird, macht 10% davon in der ganzen Welt aus. Das Untergrundfeuer bedroht ernsthaft die menschliche Gesundheit, führt zu einer Reihe von verwandten Krankheiten wie Atemwegserkrankungen, Hautkrebs und Herzerkrankungen; die schädlichen Chemikalien wie Quecksilber, Selen und andere Schwermetalle, Sulfide und PM2.5, die in die Luft freigesetzt und langfristig akkumuliert werden, verschmutzen Luft, Land und Wasser).
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Die Auswirkungen der Kohlenfeld-Feuerfläche auf die Umwelt können nicht ignoriert werden, die zu ernsthafter ① Luftverschmutzung führen, wobei viel Wärme, giftige und schädliche Gase sowie Treibhausgase in die Atmosphäre abgegeben werden; ② Wasserverschmutzung führen, wobei Säure-Base-Verbindungen, die durch die Verbrennung des Kohlebrandgebiets erzeugt werden, aus der Erdoberfläche mit dem Wasser in Gesteinsklüften, als Inhaltsstoffe von Quell- und Grubenwasser, an Talpässen, Klippen und Steilwänden ausgetragen oder ständig entlang des Grundwassers bewegt werden; ③ Zerstörung der Bodenvegetation führen, wobei die Oberflächentemperatur des Kohlenfeldbrandgebietes stark ansteigt, so dass die ursprüngliche physische Struktur und Beschaffenheit des Bodens zerstört werden, während das Sulfat und der Schwefel die Bodenacidität erhöhen, die in Kohlenfeld-Feuerfläche ausgefällt werden, deshalb wird der Schwefelgehalt erhöht und die Vegetation kann nicht überleben; ④ potentiellen geologischen Katastrophe, wobei die ausgebrannte Fläche nach der Verbrennung von flachen Kohleflözen, Grubenschwimmkohlen und Kohlenpfeiler gebildet wird, dass die Balance zwischen dem Kohlenflözen-dach und den umgebenden Felsen geändert wird, nämlich eine große Anzahl von Verbrennungsfrakturen, Einsturzgruben usw., die Sauerstoffzufuhrkanäle für die Verbrennung der Kohleflöze bereitstellen, danach werden Teufelskreisläufe der „Verbrennung-Zusammenbruch-Verbrennung“ gebildet; darüber hinaus ist die Wasser- und Bodenerhaltungskapazität auf der Erdoberfläche erheblich gesunken, dadurch führt es leicht zu Murgang, Erdrutschen und anderen geologischen Katastrophen.
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Auf der einen Seite, allerdings hat China auf dem Gebiet der Kohlefeuerforschung große Fortschritte gemacht und eine Reihe von originellen Errungenschaften erhalten, doch gibt es immer noch beträchtlichen Raum für Verbesserungen im Vergleich mit den Industriestaaten wie Australien und den Vereinigten Staaten in Bezug auf die grundlegende Theorieforschung von Kohlefeuer und Kohlenfeuerkontrolle. Auf der anderen Seite, mit der dynamischen Entwicklung der Kohlenfeld-Feuerflächen, erweitern das Ausmaß und der Umfang sich immer noch in einigen Gebieten, und der brennende Bereich und Maßstab vergrößern sich noch mehr. Die bestehende Brandschutztheorie, -technologie und -ausrüstung kann sich nicht vollständig an die Entwicklung des unterirdischen Feuers anpassen. Zusammenfassend, besteht die Dringlichkeit für China, die kontinuierliche Investition und das Layout in der Kohlefeuerbekämpfung zu stärken, um die effektive Kontrolle des Kohlenfeuers und der ergebnisreichen Nutzung der thermischen Energieressourcen zu erreichen. Die bestehenden Kohlefeuerbekämpfungstechniken, die im allgemeinen das Feuer durch Pressen oder Einspritzen von flüssigem Stickstoff zum Verhindern des Ausbreitens von Kohlenfeuer löschen, können die Energieakkumulation des unterirdischen Feuers nicht blockieren und sind meistens palliativ ohne gute Wirkung. Gemäß der Erfindung kann das System die Wärmeenergie von unterirdischem Feuer zur Energieerzeugung extrahieren, das nicht nur die Ausbreitung von Kohlefeuer verhindert, sondern auch die akkumulierte Energie des unterirdischen Feuers nutzt und die Bedingungen für die Bildung von Kohlenfeuer vollständig blockiert. Darüber hinaus sind die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile des Systems von offensichtlich großer Bedeutung.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Über die Probleme, dass das unterirdische Kohlefeld-Feuer die Kohle-Ressourcen verschwendet, die Umwelt verschmutzt usw., ist es ein Ziel der Erfindung, ein neues thermoelektrisches Energieerzeugungssystem bereitzustellen, das Wärmeenergie von unterirdischem Feuer extrahieren kann, um die Rückgewinnung der Wärmeenergieressourcen von unterirdischem Kohlenfeld-Feuer zu realisieren und das Problem der Umweltverschmutzung in der Kohlenfeld-Feuerfläche zu lösen.
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Um die obigen technischen Probleme zu lösen, sind die technischen Lösungen, die in der Erfindung bereitgestellt werden, wie folgt: neuartiges thermoelektrisches Energieerzeugungssystem zum Gewinnen thermischer Energie aus unterirdischem Feuer, umfassend eine Kohlenfeld-Feuerfläche und Kohlenfeld-Bohrlöcher, vorgesehen auf der Kohlenfeld-Feuerfläche; Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen mit geschlossenen Böden, die in den Kohlenfeld-Bohrlöchern vorgesehen sind, wobei sich ein Ende jeder der Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen im Untergrund befindet, um Wärme aufzunehmen, und das andere Ende davon mit einem damit in Verbindung stehenden Wärmeleitungsbehälter ausgestattet ist; der Wärmeleitungsbehälter mit einer Druckentlastungsvorrichtung ausgestattet ist und er weiter thermoelektrische Energieerzeugungs-Chipsätze zum Erzeugen von Strom und eine mit den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen zum Speichern von Elektrizität verbundene Speicherbatterie umfasst; die thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze, die an Außenseiten davon vorgesehene kaltseitige Radiatorrohre aufweisen, an einer äußeren Seitenwand des Wärmeleitungsbehälter vorgesehen sind und sich zwischen dem Wärmeleitungsbehälter und den kaltseitigen Radiatorrohren befinden, und ein Radiator und eine Pumpe mit den kaltseitigen Radiatorrohren verbunden und daran vorgesehen sind.
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Im Vergleich zum Stand der Technik hat die Erfindung die folgenden vorteilhaften Wirkungen: in der vorliegenden Erfindung sind thermoelektrische Energieerzeugungs-Chipsätze direkt an dem Wärmeleitungsbehälter vorgesehen, dass die Struktur mit hohen Wärmeübertragungseffizienz einfach ist, und keine zusätzlichen Teile benötigt. Die thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze verwenden den Patch-Typ, diesen die äußerste Schicht kaltseitigen Radiatorrohren ist, so dass die Kontaktfläche des Heizmediums, des Kältemittels und der thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze erhöht, um die Hitze des unterirdischen Kohlenfeuers effizient zu nutzen. Das thermoelektrische Energieerzeugungssystem hat einen einfachen Prozess und kann sich gut an die ingenieurtechnische Arbeitsumgebung von Kohlenfeld-Feuerflächen anpassen.
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Die 5 Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen werden durch 5 Kohlenfeld-Bohrlöcher befestigt, die sich tief in der Kohlenfeld-Feuerfläche befinden, so dass mehr thermische Energie des Kohlenfeuers extrahiert werden kann. Die Extraktionseffizienz der thermischen Energie aus Kohlefeuer wird verbessert und die Erzeugungskapazität wird erhöht. Der hocheffiziente Behälter der Wärmeleitung wird zum Speichern der Heizmedien verwendet. Die thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze verwenden den Patch-Typ, diesen die äußerste Schicht kaltseitigen Radiatorrohren ist, so dass die Kontaktfläche des Heizmediums, des Kältemittels und der thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze erhöht, um die Hitze des unterirdischen Kohlenfeuers effizient zu nutzen. Das thermoelektrische Energieerzeugungssystem hat einen einfachen Prozess und kann sich gut an die ingenieurtechnische Arbeitsumgebung von Kohlenfeld-Feuerflächen anpassen. Der Kühlwasserradiator wird verwendet, der mit den gebogenen Mehrschleifen-Kühlkörper konstruiert ist, so dass die Kühlfläche des kalten Wassers erhöht werden kann, um die Wärmeableitung zu beschleunigen und die Effizienz der Stromerzeugung zu verbessern.
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Als eine Verbesserung gibt es mindestens zwei Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen, die beide mit dem Wärmeleitungsbehälter verbunden sind, dass 5 Kohlenfeld-Bohrlöcher und 5 Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen vorhanden sind und die Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen eine in der Mitte befindliche Haupt-Wärmeleitungsrohrleitung und vier gleichmäßig darum verteilte Hilfs-Wärmeleitungsrohrleitungen umfassen. Die Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen werden durch 5 Kohlenfeld-Bohrlöcher befestigt, die sich tief in der Kohlenfeld-Feuerfläche befinden, so dass mehr thermische Energie des Kohlenfeuers extrahiert werden kann. Die Extraktionseffizienz der thermischen Energie aus Kohlefeuer wird verbessert und die Erzeugungskapazität wird erhöht.
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Als eine Verbesserung, dass die Haupt-Wärmeleitungsrohrleitung eine lange Rohrleitung ist und die Hilfs-Wärmeleitungsrohrleitungen kurze Rohrleitungen sind. Die Haupt-Wärmeleitungsrohrleitung kann zum Verfugen, Löschen und Abdichten des unterirdischen Feuers nach der Nutzung der Wärmeenergie verwendet werden. Nachdem die 4 Hilfs-Wärmeleitungsrohrleitungen verwendet wurden, können sie versiegelt werden. Die 5 Wärmeleitungsrohrleitungen erhöhen die Durchflussrate der Heizmedien, beschleunigen die Nutzung der unterirdischen Wärmeenergie und verbessern die Effizienz der Stromerzeugung.
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Als eine Verbesserung ist die Druckentlastungsvorrichtung eine automatische Druckentlastungsvorrichtung, umfassend einen Drucksensor zum Messen des Drucks im Wärmeleitungsbehälter und ein automatisches Druckentlastungsventil, das den Druck automatisch verringert, wenn der Druck im Behälter zu hoch ist.
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Als eine Verbesserung, besteht ein warmseitiges Modul aus dem Wärmeleitungsbehälter Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen und den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen, und ein kaltseitiges Modul besteht aus den kaltseitigen Radiatorrohren, den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen, dem Radiator und der Pumpe. Die Kontaktfläche zwischen den Heizmedien, den Kältemitteln und den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen eines solchen thermoelektrischen Energieerzeugungs-Moduls ist groß, so dass die Wärmeleitungsgeschwindigkeit der heißen Seite schnell ist, die kalte Seite offensichtlich gekühlt ist und die Extraktionseffizienz der thermischen Energie des Kohlefeuers ist hoch.
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Als eine Verbesserung weist die Seitenwand des Wärmeleitungsbehälters einen konkaven oder konvexen Aufbau auf und der Wärmeleitungsbehälter weist insgesamt einen kreuzförmigen Aufbau auf. Eine solche Struktur erhöht die Kontaktfläche zwischen den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen und dem Wärmeleitungsbehälter, und die Extraktionseffizienz der thermischen Energie des Kohlefeuers ist hoch.
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Als eine Verbesserung ist die Pumpe eine Pumpe, mit der eine Durchflussrate eingestellt werden kann, dass in der konkreten Operation die Strömungsrate der Kältemittel entsprechend der Temperatur des Wärmeleitungsbehälters eingestellt werden kann, um die Energieerzeugungseffizienz des thermoelektrischen Energieerzeugungs-Moduls zu verbessern.
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Als eine Verbesserung weisen Rohrleitungen im Kühlwasserradiator eine gebogene Gestaltung mit mehreren Schleifen auf, so dass die Kühlfläche des kalten Wassers erhöht werden kann, um die Wärmeableitung zu beschleunigen und die Energieerzeugungseffizienz zu verbessern.
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Als eine Verbesserung sind die thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze auf einer Fläche des Wärmeleitungsbehälters ausgebreitet und durch Reihen- und Parallelschaltungen gebildet.
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Figurenliste
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- ist ein Strukturdiagramm der vorliegenden Erfindung, nämlich eines neuartigen thermoelektrischen Energieerzeugungssystems zum Gewinnen thermischer Energie aus unterirdischem Feuer.
- ist eine Draufsicht der vorliegenden Erfindung, nämlich eines neuartigen thermoelektrischen Energieerzeugungssystems zum Gewinnen thermischer Energie aus unterirdischem Feuer.
- ist ein Strukturdiagramm eines thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsatzes auf die vorliegende Erfindung, nämlich eines neuartigen thermoelektrischen Energieerzeugungssystems zum Gewinnen thermischer Energie aus unterirdischem Feuer.
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Wie gezeigt:
- (1) die Kohlenfeld-Feuerfläche;
- (2) das Kohlenfeld-Bohrloch;
- (3) die Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitung;
- (3.1) die Haupt-Wärmeleitungsrohrleitung;
- (3.2) die Hilfs-Wärmeleitungsrohrleitung;
- (4) der Wärmeleitungsbehälter;
- (5) die Druckentlastungsvorrichtung;
- (6) der thermoelektrische Energieerzeugungs-Chipsatz;
- (7) die Speicherbatterie;
- (8) das kaltseitige Radiatorrohr;
- (9) der Kühlwasserradiator;
- (10) die Pumpe;
- (11) die Speicherbatterieelektrode.
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Ausführliche Beschreibung einiger Ausführungsformen
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben.
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Mit Bezug auf die Zeichnungen, ist neuartiges thermoelektrisches Energieerzeugungssystem zum Gewinnen thermischer Energie aus unterirdischem Feuer, umfassend eine Kohlenfeld-Feuerfläche (1) und Kohlenfeld-Bohrlöcher (2), vorgesehen auf der Kohlenfeld-Feuerfläche (1); Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen (3) mit geschlossenen Böden, die in den Kohlenfeld-Bohrlöchern (2) vorgesehen sind, wobei sich ein Ende jeder der Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen (3) im Untergrund befindet, um Wärme aufzunehmen, und das andere Ende davon mit einem damit in Verbindung stehenden Wärmeleitungsbehälter (4) ausgestattet ist; der Wärmeleitungsbehälter (4) mit einer Druckentlastungsvorrichtung (5) ausgestattet ist und er weiter thermoelektrische Energieerzeugungs-Chipsätze (6) zum Erzeugen von Strom und eine mit den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen (6) zum Speichern von Elektrizität verbundene Speicherbatterie (7) umfasst; die thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze (6), die an Außenseiten davon vorgesehene kaltseitige Radiatorrohre (8) aufweisen, an einer äußeren Seitenwand des Wärmeleitungsbehälter (4) vorgesehen sind und sich zwischen dem Wärmeleitungsbehälter (4) und den kaltseitigen Radiatorrohren (8) befinden, und ein Radiator (9) und eine Pumpe (10) mit den kaltseitigen Radiatorrohren (8) verbunden und daran vorgesehen sind.
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Wie beschrieben, dass es mindestens zwei Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen (3) gibt, die beide mit dem Wärmeleitungsbehälter (4) verbunden sind.
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Wie beschrieben, dass 5 Kohlenfeld-Bohrlöcher (2) und 5 Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen (3) vorhanden sind und die Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen (3) eine in der Mitte befindliche Haupt-Wärmeleitungsrohrleitung (3.1) und vier gleichmäßig darum verteilte Hilfs-Wärmeleitungsrohrleitungen (3.2) umfassen.
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Wie beschrieben, dass die Haupt-Wärmeleitungsrohrleitung (3.1) eine lange Rohrleitung ist und die Hilfs-Wärmeleitungsrohrleitungen (3.2) kurze Rohrleitungen sind.
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Wie beschrieben, dass die Druckentlastungsvorrichtung (5) eine automatische Druckentlastungsvorrichtung ist, umfassend einen Drucksensor zum Messen des Drucks im Wärmeleitungsbehälter (4) und ein automatisches Druckentlastungsventil.
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Wie beschrieben, dass ein warmseitiges Modul aus dem Wärmeleitungsbehälter (4), den Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen (3) und den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen (6) besteht und ein kaltseitiges Modul aus den kaltseitigen Radiatorrohren (8), den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen (6), dem Radiator (9) und der Pumpe (10) besteht.
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Wie beschrieben, dass die Seitenwand des Wärmeleitungsbehälters (4) einen konkaven oder konvexen Aufbau aufweist und der Wärmeleitungsbehälter (4) insgesamt einen kreuzförmigen Aufbau aufweist.
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Wie beschrieben, dass die Pumpe (10) eine Pumpe ist, mit der eine Durchflussrate eingestellt werden kann.
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Wie beschrieben, dass Rohrleitungen im Kühlwasserradiator (9) eine gebogene Gestaltung mit mehreren Schleifen aufweisen.
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Wie beschrieben, dass die thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätze (6) auf einer Fläche des Wärmeleitungsbehälters (4) ausgebreitet sind und durch Reihen- und Parallelschaltungen gebildet sind.
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In der spezifischen Ausführungsform, werden die Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen durch 5 Kohlenfeld-Bohrlöcher befestigt. Der hocheffiziente Wärmeleitungsbehälter, in den Heizmedien eingegossen werden, wird mit oberen Abschnitten der Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen verbunden und an diesen bereitgestellt, so dass die Heizmedien thermische Energie aus unterirdischem Feuer durch die Untergrund-Wärmeleitungsrohrleitungen absorbieren, die tief im Untergrund liegen, und die Wärme auf Wärmekonvektion zu dem hocheffizienten Wärmeleitungsbehälter bringen, wodurch die Heizmedien in dem Behälter erwärmt werden. Die heiße Seite des thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsatzes wird durch die Heizmedien in dem hocheffizienten Wärmeleitungsbehälter mit Wärme versorgt, und die kalte Seite strahlt Wärme durch das kaltseitige Modul ab, das sich aus dem Kühlwasserradiator, der Pumpe, den kaltseitigen Radiatorrohren und den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Chipsätzen zusammensetzt. Die elektrische Energie wird in der Speicherbatterie gespeichert, die von den thermoelektrischen Energieerzeugungs-Sätzen geleitet wird.
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Eine Vielzahl von Vorrichtungen in der Erfindung kann auf der Kohlenfeld-Feuerfläche zur Rückgewinnung von Wärme bereitgestellt werden. Das System ist einfach und praktisch in der Struktur und geeignet für Engineering-Betriebsumgebung. Das System, das Elektrizität erzeugen kann, indem es thermische Energie des unterirdischen Feuers in der Kohlenfeld-Feuerfläche verwendet, um die Ausbreitung von Kohlefeuer und den Verlust von Kohleressourcen zu vermeiden. Darüber hinaus sind die wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile des Systems von großer Bedeutung offensichtlich.
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Die Beschreibungder Erfindung und die Ausführungsformen davon sind keine Beschränkung. Die Ausführungsform, die in den Zeichnungen gezeigt ist, ist nur eine von allen Ausführungsformen der Erfindung, und die tatsächliche Struktur ist nicht darauf beschränkt. Alles in allem, wenn Personal mit normalen Fähigkeiten in diesem technischen Bereich dazu inspiriert ist, ein unkreatives Design zu haben, das den technischen Lösungen und Ausführungsformen der Struktur ähnelt, ohne vom Zweck der vorliegenden Erfindung abzuweichen, sollte die obige Situation zum Umfang der vorliegenden Erfindung gehören.
