技术领域
[0001] 本实用新型涉及深层地热开采的组合换热系统,尤其是涉及一种利用
深层地热能的U型换热系统。
背景技术
[0002] 地热能(Geothermal Energy)是由
地壳抽取的天然热能,这种
能量来自地球内部的熔岩,并以热
力形式存在,是一种再生
能源。中国国土资源部发布官方数据表明,中国大陆3000米至10000米深处干热岩资源总计相当于中国目前年度能源消耗总量的26万倍;地热利用以直接利用为主,直接利用的能量最大份额是
地源热泵占49.0%,其次是洗浴和游泳占24.9%,再次是常规
地热供暖占14.4%。直接开采地下
水利用的方式有两个主要的缺点:一是
地下水过度开采不可持续,会导致地下水资源枯竭、地面沉降等问题;二是利用后的
废水排放会造成生态环境问题。
实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种取热不取水、高换热能力、低功耗的一种利用深层地热能U型换热系统。本实用新型可以解决背景技术中的两个问题,做到取热不取水,不造成环境问题。
[0004] 本实用新型的目的是通过下述技术方案实现的:一种利用深层地热能U型换热系统,包括U型换热器(1)、输出管(3)、动力泵(4)、热泵换热器(5)、末端(6)、返回管(7)和蓄热岩层(9),蓄热岩层(9)内布设有一组或多组U型换热器(1),U型换热器(1)内充注换热所需的循环介质,U型换热器(1)分别与输出管(3)和返回管(7)相连,输出管(3)在地下设有输出管保温段(2),返回管(7)在地下设有返回管保温段(8),通过输出管(3)连接至动力泵(4)和热泵换热器(5),热泵换热器(5)与末端(6)相连,热泵换热器(5)通过返回管(7)连接至U型换热器(1)。
[0005] U型换热器(1)的换
热管直径为100~200毫米。
[0006] 所述的U型换热器(1)的数量、管道直径、管道长度和管间距离根据热负荷需求确定,输出管保温段距离较长,返回管保温段距离较短,U型换热器两直管的管间距为200~4000米,多个U型换热器(1)通过输出管(3)和返回管(7)并联。
[0007] 本实用新型具有以下优点:
[0008] (1)本实用新型可以根据热负荷需求确定U型换热器的数量和井深,保证地下换热系统能够交换出充分的热量满足系统所需热负荷。
[0009] (2)U型换热器为封闭循环体系,在地下2000-6000米的深处安放,通过管壁与高温岩层和地下热水进行换热。
[0010] (3)U型换热器两直管的管间距为200-4000米,较长的水平管道具有更好的换热效果。
[0011] (4)输出管保温段和返回管保温段可以减少热量损失。
[0012] (5)本实用新型实现取热不取水,对地下系统不造成污染,实现
地热资源的可持续开采,真正实现CO2和粉尘的零排放,减少对化石能源的需求,对改善目前环境具有积极作用。
[0013] (6)具有采热量大、供热稳定、生产成本和运营
费用低等优点。
附图说明
[0014] 图1为本实用新型结构示意图。
[0015] 图2为多个U型换热器并联结构示意图。
具体实施方式
[0016]
实施例1:一种利用深层地热能U型换热系统,如附图1所示:包括U型换热器1、输出管保温段2、输出管3、动力泵4、热泵换热器5、末端6、返回管7、返回管保温段8和蓄热岩层9。通过钻机向蓄热岩层钻出直径100-200毫米的钻孔两个,通过定向钻井技术将两钻孔联通,U型换热器1布设在蓄热岩层9中,U型换热器1内充注换热所需的循环用介质,U型换热器1分别与输出管3和返回管7相连,输出管3在地下设有输出管保温段2,返回管7在地下设有返回管保温段8,输出管保温段2和返回管保温段8采用内涂层保温或外包覆保温的方式。U型换热器1通过输出管3连接至动力泵4和热泵换热器5,热泵换热器5与末端6相连,热泵换热器5通过返回管7连接至U型换热器1。
[0017] 通过钻探设备向地下深处岩层钻孔,钻孔直径在100-200毫米之间,钻孔深度在2000-6000米之间,U型管两直管的管间距离在200-4000米之间,通过定向钻井技术将U型管两直管联通,形成U型结构,将此新结构的换热系统定义为U型换热系统。
[0018] 本实用新型在运行时,U型换热器1内充注好换热所需的循环介质,高温循环介质将来自深层岩层和热水的热量通过输出管3和动力泵4输送到热泵换热器5,热交换后的地温循环介质通过返回管7重新注入U型换热器1,U型换热器1和蓄热岩层9主要通过传导换热的方式使循环介质升温,实现热交换。经由热泵换热器5将热量向末端6输出。
[0019] 在极端情况下,通过动力泵4改变循环介质的流速,加大采热量,甚至可以通
过热泵换热器5向系统补充热源,以满足热负荷需求。该换热系统可以用于供暖、制冷、低温发电、工业干燥等行业。
[0020] 实施例2:如果热负荷较大,需要布设多组并联U型换热器,以布设两组U型换热器为例,如附图2所示:包括U型换热器1和10、输出管保温段2和14、输出管3和11、动力泵4和15、热泵换热器5、末端6、返回管7和12、返回管保温段8和13、蓄热岩层9。通过钻机向蓄热岩层钻出直径100-200毫米的钻孔四个,通过定向钻井技术将两钻孔联通,通过定向钻井技术将两钻孔联通,U型换热器1布设在蓄热岩层9中,U型换热器1内充注换热所需的循环用介质,U型换热器1分别与输出管3和返回管7相连,输出管3在地下设有输出管保温段2,返回管7在地下设有返回管保温段8,输出管保温段2和返回管保温段8采用内涂层保温或外包覆保温的方式。U型换热器1通过输出管3连接至动力泵4和热泵换热器5,热泵换热器5与末端6相连,热泵换热器5通过返回管7连接至U型换热器1。
同样通过定向钻井技术将另两钻孔联通,U型换热器10布设在蓄热岩层9中,U型换热器
10内充注换热所需的循环用介质,U型换热器10分别与输出管11和返回管12相连,输出管11在地下设有输出管保温段14,返回管12在地下设有返回管保温段13,输出管保温段
14和返回管保温段13采用内涂层保温或外包覆保温的方式。U型换热器10通过输出管11连接至动力泵15和热泵换热器5,热泵换热器5与末端6相连,热泵换热器5通过返回管
12连接至U型换热器10。U型换热器1与10并联。
[0021] 通过钻探设备向地下深处岩层钻孔,钻孔直径在100-200毫米之间,钻孔深度在2000-6000米之间,U型管两直管的管间距离在200-4000米之间,通过定向钻井技术将U型管两直管联通,形成U型结构,将此新结构的换热系统定义为U型换热系统。
[0022] 本实用新型在运行时,U型换热器1和10内充注好换热所需的循环介质,第一组中高温循环介质将来自深层岩层和热水的热量通过输出管3和动力泵4输送到热泵换热器5,热交换后的地温循环介质通过返回管7重新注入U型换热器1;第二组中高温循环介质将来自深层岩层和热水的热量通过输出管11和动力泵15输送到热泵换热器5,热交换后的地温循环介质通过返回管12重新注入U型换热器10。U型换热器1和10与蓄热岩层9主要通过传导换热的方式使循环介质升温,实现热交换。热量经由热泵换热器5将向末端
6输出。
[0023] 在极端情况下,通过动力泵4和15改变循环介质的流速,加大采热量,甚至可以通过热泵换热器5向系统补充热源,以满足热负荷需求。当热负荷较小时,可以通过动力泵4和15改变循环介质的流速,减小采热量,甚至关闭一组换热器。该换热系统可以用于供暖、制冷、低温发电、工业干燥等行业。