[发明专利]结合超长重力热管取热控温的高温矿井综合改造利用系统

说明书

本发明公开了一种结合超长重力热管取热控温的高温矿井综合改造利用系统，包括矿井通风系统、超长重力热管取热降温系统、植物光源照明设备及种植设备；矿井通风系统包括高温地下矿井、进风巷、排风巷和二氧化碳缓释罐；超长重力热管取热降温系统包括超长重力热管和地面热利用设备；种植设备布置在高温地下矿井中，植物光源照明设备为种植设备的植物生长提供光能。本发明充分利用了超长重力热管和高温地下矿井的优势，将高温地下矿井改造成为地下温室，并利用矿井地热向地面供热，实现了废弃高温地下矿井的高效经济的综合改造利用。

技术领域

本发明属于矿井地热开发及利用领域，具体涉及一种利用超长重力热管将废弃的高温地下矿井改造成为地下种植温室，同时利用矿井地热进行地面供热的综合改造利用系统。

背景技术

废弃矿井通常是指因矿产资源枯竭，不符合安全开采条件，或者其他政策原因而被关闭报废的矿井。我国具有许多因矿产资源枯竭或接近枯竭已无开采价值或因矿产资源储量少或矿石质量差，开采成本高而自行关闭的废弃矿井。这类废弃矿井具有巨大的地下空间，其环境可以与地面相对隔绝，不受地面气候及自然灾害的侵扰，如果可以处理得当，可以促进周围环境的绿色和谐和周边城市的空间发展。美国、德国等欧美发达国家在这方面做了大量探索，实现了规模化商业开发。而我国也做了很多尝试，比如大冶铜绿山古铜矿遗址博物馆、辽宁阜新海州露天矿国家矿山公园，还有福建的矿区绿色小镇等。但是目前仍存在大量的地下矿井结束开采工作后直接废弃，其中包括大量高温矿井。

高温矿井的井内环境气温超过人体正常热平衡所能忍受的温度，导致劳动效率降低，健康受损，甚至中暑休克。其主要成因是矿井地热。矿井地热是矿井内围岩散发出来的地球内部热量，是矿井内空气增温的主要热源。各矿的地温梯度大小不一，由1～2℃/100m到4.1℃/100m不等。在井下温度高湿度大的条件下，工人劳动条件恶化，构成热害。但是，矿井地热又是一种宝贵的地下热源。关于利用废弃矿井中的地热，已有研究人员提出开发利用技术，但均是仅考虑将热能开采到地表的情况下进行利用，主要用于家庭或工业用的区域供热系统，仍没有充分综合利用地下矿井的空间和环境条件。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种结合超长重力热管取热控温的高温矿井综合改造利用系统，可充分利用高温地下矿井的地下空间、热量，将其改造成环境稳定的地下种植温室，同时为地面用热设备供热，实现高温地下矿井的综合改造利用。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种结合超长重力热管取热控温的高温矿井综合改造利用系统，包括矿井通风系统、超长重力热管取热降温系统、植物光源照明设备及种植设备；

矿井通风系统包括高温地下矿井、进风巷、排风巷和二氧化碳缓释罐，进风巷和排风巷分别连通在高温地下矿井两侧，二氧化碳缓释罐置于进风巷附近，形成高温地下矿井空气循环，构建出适宜植物生长的空气组分环境；

超长重力热管取热降温系统包括超长重力热管和地面热利用设备，超长重力热管大部分插入高温地下矿井内，伸出地面的端部与地面热利用设备相连，用于将高温地下矿井内热量提取出地面为地面热利用设备供热，降低高温地下矿井的内部温度，形成温度适宜的地下空间；

种植设备布置在高温地下矿井中，植物光源照明设备布置在高温地下矿井顶部，为种植设备的植物生长提供光能。

进一步地，所述超长重力热管包括单管及多头式热管，管体外壁为光滑壁面，或含强化换热的水循环套管，或安装有强化换热元件的管壁，管体内部为光管，或含内结构的套管，或含芯吸层的套管。

进一步地，所述超长重力热管取热降温系统还包括蒸汽调节阀、工质储液罐和液体回流调节阀；超长重力热管的蒸汽出口依次经蒸汽调节阀、地面热利用设备、工质储液罐、液体回流调节阀回到超长重力热管的液体入口。

进一步地，所述超长重力热管的管内循环工质包括水、液氨、二氧化碳、乙醇、丙酮、有机工质或无机工质。