[发明专利]矿井水能地热能综合循环利用系统

说明书

本发明公开了水能地热能换热热传导技术领域的矿井水能地热能综合循环利用系统，包括地面塌陷区集水池，所述地面塌陷区集水池的水面上漂浮有太阳能发电站，所述地面塌陷区集水池的左侧通过管道设有地面水处理系统和水源热泵系统，所述水源热泵系统通过管道连接有用户端，通过利用太阳能技术开发矿井潜在的水能和地热能资源，克服了太阳能发电的瓶颈；在不同的标高设置两个蓄水仓，实现了矿井水及水热资源的循环利用和矿井水力循环发电；整个系统的发电量可根据塌陷区水量、蓄水仓的容量和矿井涌水量个性化设置；该系统为生产矿井及废弃矿井的可持续发展提供了新途径。

技术领域

本发明涉及水能地热能换热热传导技术领域，具体为矿井水能地热能综合循环利用系统。

背景技术

降低煤炭消费比重，大力发展水电、太阳能、风能、地热能等可再生能源，是我国能源结构调整的方向。随着煤炭去产能的深入推进，一批矿井将限产、停产，还有一批煤矿将被淘汰，成为废弃矿井。如何利用这些矿井资源，急需寻求有效的途径和方法，实现矿区区域经济、矿井可持续发展。

煤炭开采后，在地下形成巨大的、高落差地下采场空间，在地面一些矿区因开采塌陷将形成大面积积水水体。相对于地下采场空间，地面塌陷区积水水体蕴藏有丰富的势能，蓄水空间和水位落差均已存在，只需做相应的改造，即可实现塌陷区水体水力发电。

矿井水是煤炭生产过程中排放量最多的废水，一般采用在井下设置水仓的方法将不同水平的矿井水收集起来，再通过泵站将其抽到地表，直接作为废水排掉，而忽略了矿井水中所蕴含的低品位热能。矿井水温度常年在18℃至22℃之间，是非常好的低温热源。目前通过水源热泵技术，提取矿井水中的热量，为用户实现供暖和制冷，但提取热量后的矿井水并没有回灌到矿井中，未真正发挥矿井水中所蕴含的低品位热能效益，基于此，本发明设计了矿井水能地热能综合循环利用系统，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供矿井水能地热能综合循环利用系统，以解决上述背景技术中提出的废弃矿井资源亟需可持续发展和利用的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：矿井水能地热能综合循环利用系统，包括地面塌陷区集水池，所述地面塌陷区集水池的水面上漂浮有太阳能发电站，所述地面塌陷区集水池的左侧通过管道设有地面水处理系统和水源热泵系统，所述水源热泵系统通过管道连接有用户端，所述地面水处理系统的另一侧通过管道连接有水轮机发电站、一级排水站和二级排水站，所述水轮机发电站和一级排水站的另一侧通过管道连接有一级蓄水仓，所述一级蓄水仓通过管道连接有井下生产用水系统，所述水源热泵系统的另一侧通过管道设有水泵，所述水泵的进水端通过管道连接有地下水处理系统，所述二级排水站和地下水处理系统的另一侧通过管道连接有二级蓄水仓，所述二级蓄水仓的另一侧通过管道连接有矿井涌水沉降池。

优选的，所述太阳能发电站包括浮体、追日装置、蓄电池和太阳能发电板，太阳能发电板通过逆变器与蓄电池电性连接，且太阳能发电板通过追日装置与浮体连接。

优选的，所述水轮机发电站和一级蓄水仓位于矿井下，且水轮机发电站的发电量由地面塌陷区集水池的水体和一级蓄水仓的天然落差及容积决定。

优选的，所述一级蓄水仓的标高高于二级蓄水仓，且两者间的落差由矿井井下生产空间决定。

优选的，所述一级排水站、二级排水站、水源热泵系统和水泵均通过电线与太阳能发电站连接。

优选的，所述二级蓄水仓与矿井涌水沉降池之间设有过滤装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明利用了煤矿开采已形成的地上地下空间，克服了地面水力发电站对地势落差等地貌环境的依赖；通过利用太阳能技术开发矿井潜在的水能和地热能资源，克服了太阳能发电的瓶颈；在不同的标高设置两个蓄水仓，实现了矿井水及水热资源的循环利用和矿井水力循环发电；整个系统的发电量可根据塌陷区水量、蓄水仓的容量和矿井涌水量个性化设置；该系统为生产矿井及废弃矿井的可持续发展提供了新途径。