[发明专利]一种利用废弃矿井储存天然气及供暖的方法和系统

说明书

一种利用废弃矿井储存天然气及供暖的系统，包括废气矿井、气源热泵和热交换系统，所述废气矿井具有采空区、天然气注气井和天然气采气井，所述天然气注气井和所述天然气采气井均与所述采空区连通，且其内均配置有井下安全阀，所述气源热泵的进气端与所述天然气注气井连通，其可实现对废气矿井资源的充分利用，有效解决了现有煤矿井被弃用造成资源浪费的问题，提高了废弃矿井重复利用率，推动了资源枯竭型城市转型发展；可实现对夏季过剩的天然气进行储存，并于冬季用气时取出，不仅扩大了天然气的存储空间，还能有效缓解天然气需求高峰期的保供压力，带来更多经济效益。

技术领域

本发明属于新能源开发应用领域，是一种利用废弃矿井储存天然气及供暖的方法和系统。

背景技术

天然气具有价格低廉和绿色环保等优点，其目前已经成为居民的主要家用燃料，且采用天然气供暖已经慢慢成为一种趋势。但是采用天然气供暖多集中在冬季，这导致冬季对天然气供求量急剧上升，容易出现天然气存储不足的现象，而夏季对天然气需求量显著低于冬季，则会出现天然气储量过剩的现象。此外，气源热泵是目前应用最为广泛的热泵系统，由于北方冬季寒冷，随着室外温度降低，热泵效率也大大降低。

近年来，废弃煤矿井的数量一直处于上升状态，废弃煤矿井的采空区(11)赋存稳定，空间维护情况良好，多数情况下顶板不会发生垮塌，且采空区(11)范围较大。但是目前大量的废弃煤矿井均处于被弃用的状态，对其地下空间部分并没有进行充分利用，这造成了对废弃煤矿井资源的浪费。且废弃煤矿井通常位于地下深部，从废弃矿井中释放出来气体温度较高，但是目前也没有对这部分的热量进行利用，同样也造成对热能资源的浪费。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种利用废弃矿井储存天然气及供暖的方法。

本发明提供一种利用废弃矿井储存天然气及供暖的方法，主要包括以下步骤：

S1、选取目标废弃矿井，获取所述废弃矿井内采空区的地质环境信息；

S2、对所述废弃矿井进行清理，并将所述废弃矿井的井筒及其内由于开挖造成的裂隙进行封堵后，检测所述采空区的气密性，若所述采空区内气密性良好，则进行下一步，若测得所述采空区内气密性差，则继续检查所述废弃矿井的各个井筒以及其内的裂隙是否封堵严实，直至测得所述采空区内气密性良好；

S3、判断所述采空区的最大承压能力，获取储气库的最大库容信息；

S4、在所述采空区的上方分别钻取天然气注气井、天然气采气井和天然气检测井，其中，所述天然气注气井和所述天然气采气井与所述采空区连通，所述天然气检测井与所述采空区不连通，并分别在所述天然气注气井和所述天然气采气井内配置井下安全阀，通过所述天然气注气井向所述采空区内输入天然气，即可将天然气存储在所述采空区内；

S5、在所述天然气采气井处外接气源热泵，通过所述天然气采气井将所述采空区内的高温天然气提取至所述气源热泵处，并由所述气源热泵进行液化处理后，输送至热交换系统，所述热交换系统对液化天然气中的热量进行提取，并输送至居民的室内地暖盘管，而液化天气然则输送至居民的天然气输送管道，以实现给供暖。

进一步地，S1中的地质环境信息包括采空区的分布位置、尺寸、形状和边界的参数信息。

进一步地，S2中采用覆盖密封板、喷超细混凝土或喷密封材料的方式来实现对井筒及裂隙的封堵。

一种利用废弃矿井储存天然气及供暖系统，包括废气矿井、气源热泵和热交换系统，所述废气矿井具有采空区、天然气注气井和天然气采气井，所述天然气注气井和所述天然气采气井均与所述采空区连通，且其内均配置有井下安全阀，所述气源热泵的进气端与所述天然气采气井连通，所述热交换系统具有第一进料端、第一出料端和第二出料端，其第一进料端与所述气源热泵的第一出液口连通，其第一出料端与居民室内地暖盘管连通，第二进料端与居民天然气输送管道连通。