一种煤井自动保温系统
技术领域
本实用新型涉及井口保温技术领域，更具体而言，涉及一种煤井自动保温系统。
背景技术
煤炭是我国的基础能源和重要原料。我国冬季气温较低，需大量煤炭进行供暖，但我国煤炭资源主要分布在北方地区，最低气温低于零下十度，极易在煤井井口处产生暂时性冻土，随着冻土区温度周期性地发生正负变化，地表冻土层中水分相应地出现相变与迁移，导致岩石的破坏，地表冻土层发生变形，进而破坏井口的设备、建筑和生产设施等。
目前我国煤炭行业多采用煤炭燃烧加热锅炉，结合热水管网以达成保温防冻的目的。常规的保温方式虽然能够有效地避免地表冻土层的产生，但其过程需要燃烧大量的煤炭，主要存在高成本，高污染，高风险三大问题。保温所需的煤炭极大提高了生产成本，冬季煤炭生产成本与需求的提高会使煤炭价格大幅波动。这种高耗低效的燃烧方式会向空气中排放出大量SO2、CO2和烟尘，进而引发酸雨、温室效应和雾霾等一系列环境问题。锅炉燃烧的明火也是安全隐患之一，煤井一旦出现瓦斯泄露，瓦斯接触明火就会导致爆炸，而为保证锅炉远离煤矿产区而铺设的管道又会大幅提高生产成本。
实用新型内容
为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型提供了一种煤井自动保温系统，该系统能够有效避免煤井周围地表冻土层的产生，保温过程无需消耗能源，产生污染。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案为：
一种煤井自动保温系统，该系统设置在矿井四周土地的地表下，该土地分为三层，上层为地表冻土层、中层为浅部岩土层、下层为地下恒温层，系统包括保温管和传输导热管，所述保温管设置在地表冻土层，所述传输导热管与保温管固定联接，所述传输导热管包括放热段、传输导热段和吸热段，所述放热段设置在保温管内，所述吸热段设置在地下恒温层中。
所述传输导热管的吸热段外壁连接有吸热翅片，所述放热段外壁上连接有放热翅片。
所述放热段内表壁为锥形。
所述传输导热管上设置有螺纹卡口，所述传输导热管通过螺纹卡口与保温管螺纹联接，所述传输导热管顶部设置有端盖。
所述传输导热段管壁上安装有保温隔热层。
所述传输导热管底部设置有椎体。
所述吸热翅片和放热翅片均采用波浪形翅片。
所述吸热翅片和放热翅片上均设置有增效导热块。
所述传输导热管长度范围为1米至50米。
所述保温管在煤井四周环形布设。
与现有技术相比，本实用新型所具有的有益效果为：
本实用新型直接利用地热能进行保温，不需要消耗煤炭或其他化石能源，环保无污染，可减少碳排放。保温时自动实现的，平常不需要人工维护。成本远低于燃烧煤炭进行保温，存在一定温差即可满足工作条件，适用范围广，应用范围包括煤井以及其他有保温需求的油井、气井以及其他地面设备与设施。系统内每根传输导热管独立工作，单根热管损坏不影响整体保温效果，维护及维修成本低。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型的俯视图；
图3为本实用新型传输导热管的结构示意图；
图中：1为地表冻土层、2为浅部岩土层、3为地下恒温层、4为保温管、5为传输导热管、6为端盖、7为螺纹卡口、8为放热段、9为放热翅片、10为传输导热段、11为保温隔热层、12为吸热翅片、13为吸热段、14为增效导热块、15为椎体。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1、图2所示，一种煤井自动保温系统，该系统设置在矿井四周土地的地表下，系统包括保温管4和传输导热管5，煤井四周土地分为三层，上层为地表冻土层1、中层为浅部岩土层2、下层为地下恒温层3，保温管4设置在地表冻土层1，传输导热管5与保温管4固定联接，根据需要可以设置任意数量的传输导热管5，传输导热管5包括放热段8、传输导热段10和吸热段13，放热段8设置在保温管4内，吸热段13设置在地下恒温层3中，或根据生产要求及井口四周土地的实际地质情况，将吸热段13设置在温度高于冻土层的地下深度即可。将低沸点工质注入到传输导热管5中，低沸点工质以液态流入传输导热管5的吸热段13，在吸热段13，低沸点工质吸热蒸发，由液态变为气态，同时其温度也会获得一定程度的提高，蒸发的气体经传输导热段10到达放热段8，进入放热段8后，介质会受冷发生冷凝，此过程除了气体温度的降低外，还会释放出大量的热量，热量经放热段8传递到系统的保温管中，冷凝后的气体液化为液体，在重力作用下重新流回底部的吸热段13。系统通过温差实现以低沸点工质作为介质的循环能量传递，整个过程中不需要外力进行推动，且系统适用于各种有保温需求的资源开采井。
优选的，如图2所示，传输导热管5的吸热段13外壁连接有吸热翅片12，放热段8外壁上连接有放热翅片9，翅片的设置使得装置接触面增大，吸热、放热效果更好，翅片可用铜、铝、不锈钢或其他导热材料材料。
优选的，放热段8内表壁为锥形，也可以采用任意流线型造型的内表壁，流线型的设计能够减少流动阻力，加速气态低沸点工质到达放热段8时的冷凝。
优选的，传输导热管5上设置有螺纹卡口7，传输导热管4通过螺纹卡口7与保温管4螺纹联接，传输导热管5顶部设置有端盖6，端盖6用于低沸点工质的更换。
优选的，传输导热段10管壁上安装有保温隔热层11，保温隔热层11可以有效减少热量在传递过程中的损耗，保温隔热层11可以根据实际情况使用真空保温隔热层或保温材料包裹等合理的形式。
优选的，传输导热管5底部设置有椎体15，椎体15有利于减少内部工质的流动阻力，也方便安装，使传输导热管5易于插入岩土层并始终处于稳定状态。
优选的，吸热翅片12和放热翅片9均采用波浪形翅片，在基本上不增加成本的基础上使其与周围岩土的接触面增大，提高吸热、放热的速度和总量，实现更好的吸热、放热效果。
优选的，吸热翅片12和放热翅片9上均设置有增效导热块14，增效导热块14的设置使接触面积进一步增大，提高传热速度和换热效率。
优选的，传输导热管5长度范围为1米至50米，具体操作时，根据土质的实际情况，如温度等参数设置合适的尺寸。
优选的，保温管4在煤井四周环形布设，保温管4可以根据井口冻土的实际情况做圆形、方形或组合形等任意结构的布设。
上面仅对本实用新型的较佳实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化，各种变化均应包含在本实用新型的保护范围之内。
