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专利号: 2019101724198
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 发电、变电或配电
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,包括温差发电装置、传热装置和冷却装置;

所述温差发电装置包括冷端(81)和热端(82),所述温差发电装置为空心柱状结构,所述冷端(81)在柱状结构内侧,所述热端(82)在柱状结构外侧,所述柱状结构为四棱柱;

所述传热装置用于提高所述热端(82)的温度,传热装置包括高导热胶囊(11)和中温热管(9),所述高导热胶囊(11)内填充有高导热液体,所述高导热胶囊(11)用于填充所述温差发电装置与煤田火区高温区(6)之间的间隙,所述高导热胶囊(11)内壁与所述热端(82)贴合,将煤田火区高温区(6)的热能传导至热端(82);所述中温热管(9)设置于高导热胶囊(11)中,下端超出高导热胶囊(11)下端,中温热管(9)用于吸收灭火钻孔(10)下端热空气中的热量;所述中温热管(9)中存储有热媒工质(13);

所述冷却装置用于降低所述冷端(81)的温度,冷却装置包括高导热胶囊式热管(5)和散热翅片(2),所述高导热胶囊式热管(5)设置于所述空心柱状结构的腔体内,并与所述腔体内壁紧密贴合,所述高导热胶囊式热管(5)内存储有冷媒工质(4);

所述高导热胶囊(11)、高导热胶囊式热管(5)的胶囊外壁均采用高导热石墨柔性材料;

高导热胶囊(11)外侧与灭火钻孔(10)的高温岩壁紧密贴合;

所述散热翅片(2)采用绕片式排布并倾斜向上设置,所述散热翅片(2)与水平面呈25°‑

35°夹角;散热翅片(2)上设置散热管,在散热管内存储冷媒工质;

所述冷媒工质(4)为甲醇,在所述高导热胶囊式热管(5)内的充液率为35~45%。

2.根据权利要求1所述的煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,所述冷却装置还包括高导热组件,所述高导热胶囊式热管(5)底部封闭,高导热胶囊式热管(5)上端与高导热组件下端连接,所述散热翅片(2)沿圆周方向设置在高导热组件上。

3.根据权利要求1所述的煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,所述热媒工质(13)为硅油,所述中温热管(9)中硅油的充液率为25~40%。

4.根据权利要求1所述的煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,还包括储能电池(3),所述温差发电装置的整体内阻与所述储能电池(3)内阻相等。

5.根据权利要求2所述的煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,所述高导热组件为高导热圆柱壳体(12),所述高导热圆柱壳体(12)的直径为100~150mm,所述中温热管(9)的直径为4~8mm。

6.根据权利要求1所述的煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,所述温差发电装置为一体结构或由多个温差发电单元(8)构成。

7.根据权利要求1所述的煤田火区胶囊式热能提取装置,其特征在于,还包括耐高温热电偶,所述耐高温热电偶附在所述高导热胶囊(11)的内壁上。

8.根据权利要求1‑7任一项所述的煤田火区胶囊式热能提取装置的热能提取方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1、将上述热能提取装置竖直放入灭火钻孔(10)中,使高导热胶囊式热管(5)的上端和高导热胶囊(11)的上端均与灭火钻孔(10)表面持平;

步骤2、高导热胶囊(11)外壁与灭火钻孔(10)孔壁的高温岩石贴合,将煤田火区高温区(6)的热能传递至热端(82),中温热管(9)下端与灭火钻孔(10)内的热空气接触,将热空气的热能传递至热端(82);高导热胶囊式热管(5)内的冷媒工质(4)吸收冷端(81)的热能,降低冷端(81)温度,冷媒工质(4)受热蒸发将热量传至地表;散热翅片(2)将蒸汽降温并冷凝为液态冷媒工质(4),流回高导热胶囊式热管(5)内;温差发电装置通过热端(82)和冷端(81)的温差持续发电;

步骤3、当耐高温热电偶显示温度小于40℃时取出该发电装置,在煤田火灾区其他高温区域重复以上步骤。