一提到火焰山，大家可能首先想起唐僧西天取經(jīng)的故事——孫悟空借來芭蕉扇，一扇熄火二扇生風三扇下雨，師徒四人才渡過此難。那《西游記》中的火焰山究竟為何物？有專家認為，其原型可能正是煤田火災。早在1600多年前，北魏地理學家酈道元在《水經(jīng)注》中就有“屈詞二百里有山，夜則火光，晝則但煙”的記載，描述的就是今天新疆庫車、拜城一帶煤田火災。

　　煤火被稱為沒有地理界限的“全球性災難”，全球每年約有10億噸煤炭被地下煤火燒毀，占世界煤炭消費總量的1/8，相當于全球500個核電站所產能量總和的2.5倍，也超過水力發(fā)電所產能量總和。而我國是世界上煤火災害最嚴重的國家，據(jù)不完全統(tǒng)計，1949年以來我國煤火燒毀煤炭資源量30億噸。

　　沒了神話故事中的芭蕉扇，我們有無辦法“渡過難關”？

　　1月11日，在中國礦業(yè)大學召開的國家“111計劃”（高等學校學科創(chuàng)新引智計劃）國際地下煤火防治與利用進展交流會上傳出好消息——在我國煤田火災最嚴重的新疆，已經(jīng)利用分布式煤田火區(qū)熱能提取新型清潔發(fā)電技術治理煤火。“這項全球原創(chuàng)性的技術成功將煤田火區(qū)的熱能轉變?yōu)榍鍧嶋娔埽敲夯鸱乐闻c利用的重大突破，對推動全球煤田火災治理發(fā)展作出了貢獻。”國際火災安全科學學會副主席José L. Torero Cullen院士在會議上表示。

　　煤火導致一系列問題

　　據(jù)介紹，煤火吞噬大量資源的同時，還引發(fā)了一系列嚴重問題。例如，煤火燃燒釋放大量的有毒有害氣體以及煙塵，每年僅地下煤火產生的二氧化碳就占世界二氧化碳排放量的1/10；同時，地表高溫破壞土壤生態(tài)環(huán)境，加劇水土流失和沙漠化，也會導致植被枯萎死亡甚至引發(fā)山林火災；地表高溫還導致土壤釋放有害化學物質……這些都會嚴重影響人類健康和生活安全，尤其對煤火區(qū)附近人民會造成威脅。

△煤層火導致路面損毀

　　而在火災防治過程中也浪費了大量水資源，還容易污染地下水。José L. Torero Cullen強調，“治理煤火并不是將火體丟進水里那么簡單，如果用水給一座大山滅火，那么用水量可能超過當?shù)氐乃Y源總量。因此，亟需研究如何利用最少的資源來解決這個問題。”

　　其實，中國早就重視該問題。1958年，在周恩來總理“要摸清新疆的煤田火災，針對不同情況采取措施”的批示指導下，一支專業(yè)化的煤田滅火隊伍——新疆煤田滅火工程局成立了，這也是全國迄今為止唯一一支治理煤田火災的專業(yè)化隊伍。

　　據(jù)新疆煤田滅火工程局局長賈新勇介紹，1958年以來，新疆共治理大小煤田火區(qū)50處，解救保護的煤炭資源總量約314.5億噸；治理的火區(qū)總面積1260萬平方米，恢復植被1100萬平方米，減排溫室氣體近4億噸，并初步形成了一套較成熟的煤火治理技術體系。

　　地下煤火變清潔電能

　　但傳統(tǒng)的煤田火區(qū)治理易造成生態(tài)破壞，防滅火技術注水浪費水資源，并且降溫效果有限，火區(qū)難以徹底熄滅。這種“芭蕉扇式”的、只停留在“將火滅了”的思路有待突破。

　　近年來，中國礦業(yè)大學安全工程學院院長周福寶教授團隊提出了地下火熱能利用新概念，將煤火防治與熱害的資源化利用協(xié)同考慮，實現(xiàn)了從“治”到“用”的根本性轉變，研發(fā)了分布式煤田火區(qū)熱能提取溫差發(fā)電新技術，能夠將地下煤火的熱能直接轉換為清潔電能。

　　2015年4月初，距新疆烏魯木齊市13公里的大泉湖地表突然坍塌，形成了一個直徑約1.5米的高溫明火塌陷坑，猶如火山口，該區(qū)域包含27層煤層，燃燒深度在7-134米之間，過火面積達32萬平方米，引起周圍居民恐慌。為解決煤火問題，新疆煤田滅火工程局聯(lián)合中國礦業(yè)大學將上述清潔發(fā)電技術在大泉湖進行了工程應用。

　　“煤田火區(qū)蘊藏巨大的高品質熱能，分布式煤田火區(qū)熱能提取發(fā)電系統(tǒng)解決了傳統(tǒng)的灌水注漿防滅火方式存在的浪費水資源、污染等問題。高品質廢棄熱能的有效回收利用，間接帶走火區(qū)熱量，在降低火區(qū)溫度，加快火區(qū)治理進程的同時，降低了火區(qū)治理成本。”賈新勇介紹。

　　據(jù)了解，該技術在熱電轉換過程中具備無額外的能源輸入、無污染、無噪音、設備體積小、安全可靠等優(yōu)點。截至目前已經(jīng)完成了第四代產品的研發(fā)，煤火區(qū)單孔最高發(fā)電功率達到了2105瓦，提取火區(qū)熱能181.6千瓦。

　　“我們在大泉湖火區(qū)的工程應用成效已經(jīng)顯現(xiàn)。一方面，100個鉆孔的發(fā)電功率可達205千瓦，每年產生電能價值147.2萬元，可解決偏遠地區(qū)用電問題；另一方面，替代鉆孔注水每年可節(jié)約水資源35.8萬噸，這對水資源寶貴的新疆尤為重要；此外，減輕燃燒產生的酸堿性化合物、有毒物質污染地下水，減少大量有害有毒氣體排放，對生態(tài)環(huán)境保護作出了貢獻。這些對全球煤田火災治理工藝的發(fā)展和保護水資源都具有重大意義。”周福寶進一步指出。

　　將進行規(guī)模化工程示范推廣

　　賈新勇還在會上透露，這項研究成果今年將在新疆缺少電力供應的托克遜烏尊布拉克煤田火區(qū)，進一步推廣應用。

　　那么在新疆煤田火區(qū)“成長”起來的技術，是否可復制？推廣前景又如何？有與會專家表示，該技術裝備可靠，溫差高于20度就可以應用，使用范圍很廣：可用于水泥、鋼鐵、熱電、陶瓷、有色金屬等行業(yè)高溫廢熱、廢水利用等，還可應用于其他地熱開采領域，目前已經(jīng)初步具備工業(yè)推廣應用的條件。

　　“接下來，我們將進一步研究如何提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)發(fā)電量，致力于規(guī)模化的工程示范應用，從點到面爭取實現(xiàn)大規(guī)模應用。同時，高溫礦井容易導致事故發(fā)生，這項研究成果可以降低礦井環(huán)境溫度，并對熱資源進行利用，我們希望將該成果在深井推廣使用。”周福寶說，“目前，已經(jīng)和南非等方面進行初步合作，探討如何應用于金礦等深井，改善礦工的工作環(huán)境。此外，我們也在實踐如何把煤田火區(qū)治理后的生態(tài)恢復重建，火災治理后這些地方不再是荒灘戈壁，而變成青山綠水，目前我們團隊也已經(jīng)做了大量的研究工作。”

　　據(jù)悉，中國礦業(yè)大學國際地下煤火防治與利用項目已列入國家“111計劃”，目前匯集了來自美國、澳大利亞、德國等相關領域多學科的科學家，并將不斷吸收更多專家學者，以期通過國際合作，在煤火燃燒機理及產物的環(huán)境影響、地下煤火熱能資源的綜合化利用等方面取得重大突破。