[发明专利]一种煤田火区胶囊式热能提取装置和方法

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。