新技术的出现让地下煤火“变害为宝”

来源:科普中国发布时间:2018-04-03

这项新技术有助于将每年数亿吨白白烧毁的地下煤炭资源重新利用。

据新华网报道,1月17日,中国矿业大学地下煤火研究团队与中国、美国、澳大利亚、德国等多个研究机构与院校合作,攻克了将煤田火区热能转变为电能等清洁能源的关键技术。这有助于将每年数亿吨白白烧毁的地下煤炭资源重新利用。那么,什么是地下煤火?它是否具有危害?又要如何借助黑科技将其热能转化为电能的?

新疆乌尊布拉克火区现场

新疆乌尊布拉克火区现场(图片来源:《北京日报》)

什么是地下煤火?据《新华日报》报道,地下煤火是一种煤田普遍存在的现象,是煤矿层由人为因素或自燃形成的煤田火和矿井火。据中国矿业大学研究统计,我国仅内蒙古、宁夏和新疆等地,煤田火区燃烧面积超720平方公里。

那么,这些被烧毁的地下煤火是否具有危害呢?如果有,它的危害有多大?地下煤火确实具有两方面的危害,据《北京日报》报道,一方面是破坏生态环境。地下煤炭燃烧,将数以万吨的烟灰、有害气体排放到空气中。据统计,每年仅地下煤火产生的二氧化碳就占世界排放量1/10;其产生的有害化学物质,如硫化物和PM2.5等,污染空气、土地和水源,严重危及人类健康。煤火产生的地表高温将破坏土壤生态,导致植被枯萎死亡,加剧水土流失和沙漠化,甚至引发山林火灾。

另一方面则是危害采矿安全。《北京日报》介绍,煤火燃烧形成的塌陷和烧空区,严重影响原煤的开采进程与采矿安全,造成资源的阻滞甚至引发矿难。同时,会导致潜在的地质灾害发生。浅部煤层和煤柱等燃烧后形成烧空区,导致地面出现燃烧裂隙、塌陷坑等。

虽说煤火燃烧可能造成巨大灾难,但是它所产生的热能也是巨大的,该如何利用这种能量呢?据《科技日报》报道,2016年起,中国矿业大学周福宝教授提出了地下煤火热能利用新理念,研发了分布式煤田火区热能提取温差发电新技术,利用热电材料将地下煤火的热能直接转换为清洁电能。

那么,具体是如何进行操作呢?《科技日报》介绍,这个设备主要由热量提取系统和温差发电系统两部分组成;热量提取系统,由放入钻孔中的铝管和铝管中导热介质组成;温差发电系统,采用温差发电的形式,利用硅油提取上来的热量在发电片的热端产生高温并与和散热水箱接触的冷端形成温差,从而达到发电的目的。该技术在热电转换过程中具备无额外的能源输入、无污染、无噪音、设备体积小、安全可靠等优点。目前,已经完成了第四代产品的研发,煤火区单孔最高发电功率达到了2105瓦,提取火区热能181.6千瓦。(张茜)

本文由中国科学传播研究所副研究员卜勇进行科学性把关,专家目前主要研究领域为健康、环保、水利、节能、气象、人工智能、脑科学与认知科学等。

文章原标题为《地下煤火有危害?新技术实现“变害为宝”》

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