采用热泵系统提取煤矿井下岩石热量的方法

摘要

一种采用热泵系统提取煤矿井下岩石热量的方法，它以煤矿矿井岩层中的低品位热能为热源，用热泵技术对深层岩石中的热量进行提取和充分利用，分为利用煤矿井下岩石热源供暖和利用煤矿井下岩石热源制冷步骤，利用井下水循环系统、热泵机组为用户供热或制冷，该方法包括：煤矿井下岩石热物性实验；在井下岩石层打孔；井下埋管及回填；系统设计及安装。冬季热泵机组的冷凝器与用户末端系统换热，制冷剂被冷凝后将热量供给用户；夏季热泵机组的蒸发器与用户末端系统换热，制冷剂被蒸发后将冷量供给用户。实现了清洁能源和可再生能源的有效利用，减少了煤炭、天然气等不可再生能源的使用，对缓解能源紧缺及化石燃料使用引起的环境污染将产生重大影响。

主权项

一种采用热泵系统提取煤矿井下岩石热量的方法，它以煤矿矿井岩层中的低品位热能为热源，采用热泵技术对地下深层岩石中的热量进行提取和充分利用，分为利用煤矿井下岩石热源供暖和利用煤矿井下岩石热源制冷步骤，利用井下水循环系统、热泵机组为用户供热或制冷，其特征在于，所述方法包括下述步骤：a、煤矿井下岩石热物性实验：在井下选择钻孔位置用钻机钻孔，钻孔深度为80~100米，往成型的钻孔内下管，采集钻孔内的热量数据并进行数据分析，测得岩石层的导热系数及热扩散能力；b、在井下岩石层打孔：钻机采用正循环回转重力加压的钻进方式，将钻机钻速由低到高进行调节，钻孔深度为80~100米，孔间距为3‑4米，各孔采用水平布置方式，单孔沿深度方向上倾斜20~30°角度；c、井下埋管及回填：将埋管放入井下，使用高标号水泥作为回填层将埋管覆盖； d、系统设计及安装：井下水循环系统主要由岩石埋管和换热器组成，热泵机组主要由冷凝器、压缩机和蒸发器组成，换热器采用全焊式高承压换热器，热泵系统的整体性能系数大于等于5.0，全焊式高承压换热器与井下埋管连接，通过管路与热泵机组连接；冬季热泵机组的冷凝器与用户末端系统换热，制冷剂被冷凝后将热量供给用户；夏季热泵机组的蒸发器与用户末端系统换热，制冷剂被蒸发后将冷量供给用户。