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(fēng)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(rèn)為，其原型可能正是煤田火災(zāi)。早在1600多年前，北魏地理學(xué)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(kù)車、拜城一帶煤田火災(zāi)。

　　煤火被稱為沒有地理界限的“全球性災(zāi)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(fèi)總量的1/8，相當(dāng)于全球500個(gè)核電站所產(chǎn)能量總和的2.5倍，也超過水力發(fā)電所產(chǎn)能量總和。而我國(guó)是世界上煤火災(zāi)害最嚴(yán)重的國(guó)家，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，1949年以來我國(guó)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(guān)”？

　　1月11日，在中國(guó)礦業(yè)大學(xué)召開的國(guó)家“111計(jì)劃”（高等學(xué)校學(xué)科創(chuàng)新引智計(jì)劃）國(guó)際地下煤火防治與利用進(jìn)展交流會(huì)上傳出好消息——在我國(guó)煤田火災(zāi)最嚴(yán)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(shù)治理煤火。“這項(xiàng)全球原創(chuàng)性的技術(shù)成功將煤田火區(qū)的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)榍鍧嶋娔埽敲夯鸱乐闻c利用的重大突破，對(duì)推動(dòng)全球煤田火災(zāi)治理發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。”國(guó)際火災(zāi)安全科學(xué)學(xué)會(huì)副主席José L. Torero Cullen院士在會(huì)議上表示。

　　煤火導(dǎo)致一系列問題

　　據(jù)介紹，煤火吞噬大量資源的同時(shí)，還引發(fā)了一系列嚴(yán)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(chǎn)生的二氧化碳就占世界二氧化碳排放量的1/10；同時(shí)，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(huì)導(dǎo)致植被枯萎死亡甚至引發(fā)山林火災(zāi)；地表高溫還導(dǎo)致土壤釋放有害化學(xué)物質(zhì)……這些都會(huì)嚴(yán)重影響人類健康和生活安全，尤其對(duì)煤火區(qū)附近人民會(huì)造成威脅。

△煤層火導(dǎo)致路面損毀

　　而在火災(zāi)防治過程中也浪費(fèi)了大量水資源，還容易污染地下水。José L. Torero Cullen強(qiáng)調(diào)，“治理煤火并不是將火體丟進(jìn)水里那么簡(jiǎn)單，如果用水給一座大山滅火，那么用水量可能超過當(dāng)?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(gè)問題。”

　　其實(shí)，中國(guó)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(zāi)，針對(duì)不同情況采取措施”的批示指導(dǎo)下，一支專業(yè)化的煤田滅火隊(duì)伍——新疆煤田滅火工程局成立了，這也是全國(guó)迄今為止唯一一支治理煤田火災(zāi)的專業(yè)化隊(duì)伍。

　　據(jù)新疆煤田滅火工程局局長(zhǎng)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(hù)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(fù)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(shù)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(shù)注水浪費(fèi)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(guó)礦業(yè)大學(xué)安全工程學(xué)院院長(zhǎng)周福寶教授團(tuán)隊(duì)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(shí)現(xiàn)了從“治”到“用”的根本性轉(zhuǎn)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(shù)，能夠?qū)⒌叵旅夯鸬臒崮苤苯愚D(zhuǎn)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(gè)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(dá)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(guó)礦業(yè)大學(xué)將上述清潔發(fā)電技術(shù)在大泉湖進(jìn)行了工程應(yīng)用。

　　“煤田火區(qū)蘊(yùn)藏巨大的高品質(zhì)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(fèi)水資源、污染等問題。高品質(zhì)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(jìn)程的同時(shí)，降低了火區(qū)治理成本。”賈新勇介紹。

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

　　“我們?cè)诖笕饏^(qū)的工程應(yīng)用成效已經(jīng)顯現(xiàn)。一方面，100個(gè)鉆孔的發(fā)電功率可達(dá)205千瓦，每年產(chǎn)生電能價(jià)值147.2萬元，可解決偏遠(yuǎn)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(duì)水資源寶貴的新疆尤為重要；此外，減輕燃燒產(chǎn)生的酸堿性化合物、有毒物質(zhì)污染地下水，減少大量有害有毒氣體排放，對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)作出了貢獻(xiàn)。這些對(duì)全球煤田火災(zāi)治理工藝的發(fā)展和保護(hù)水資源都具有重大意義。”周福寶進(jìn)一步指出。

　　將進(jìn)行規(guī)模化工程示范推廣

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

　　那么在新疆煤田火區(qū)“成長(zhǎng)”起來的技術(shù)，是否可復(fù)制？推廣前景又如何？有與會(huì)專家表示，該技術(shù)裝備可靠，溫差高于20度就可以應(yīng)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(yīng)用于其他地?zé)衢_采領(lǐng)域，目前已經(jīng)初步具備工業(yè)推廣應(yīng)用的條件。

　　“接下來，我們將進(jìn)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(yīng)用，從點(diǎn)到面爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。同時(shí)，高溫礦井容易導(dǎo)致事故發(fā)生，這項(xiàng)研究成果可以降低礦井環(huán)境溫度，并對(duì)熱資源進(jìn)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(jìn)行初步合作，探討如何應(yīng)用于金礦等深井，改善礦工的工作環(huán)境。此外，我們也在實(shí)踐如何把煤田火區(qū)治理后的生態(tài)恢復(fù)重建，火災(zāi)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(tuán)隊(duì)也已經(jīng)做了大量的研究工作。”

　　據(jù)悉，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)國(guó)際地下煤火防治與利用項(xiàng)目已列入國(guó)家“111計(jì)劃”，目前匯集了來自美國(guó)、澳大利亞、德國(guó)等相關(guān)領(lǐng)域多學(xué)科的科學(xué)家，并將不斷吸收更多專家學(xué)者，以期通過國(guó)際合作，在煤火燃燒機(jī)理及產(chǎn)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。