单井干热岩热能提取系统技术方案

本发明专利技术公开了一种单井干热岩热能提取系统，包括设置于干热岩层深井内的套管，所述套管的底端封闭，所述套管内底部设有井内换热器，所述套管内底部灌有水，所述井内换热器没入水中；所述井内换热器的顶端设有介质进管和介质出管，所述介质出管连接至地上换热器的一次侧进口，所述地上换热器的一次侧出口经过高压泵后连接至所述介质进管；所述地上换热器的二次侧连接地面热能利用设备。本发明专利技术的单井干热岩热能提取系统，能够有效地提取利用干热岩热能。

Single well dry heat rock energy extraction system

The invention discloses a single well dry rock heat extraction system, including casing is arranged in the hot dry rock in deep well, the casing with closed bottom, the casing is arranged at the bottom of a well in the heat exchanger, the casing bottom is filled with water, the borehole heat exchanger not into the water; the well inside the top heat exchanger is provided with a medium inlet pipe and a medium outlet pipe, the medium is a side inlet pipe connected to the ground heat exchanger, the ground on one side of the heat exchanger outlet through the high pressure pump is connected to the medium inlet pipe; the ground the heat exchanger two side connecting surface heat utilization equipment. The invention discloses a single well dry heat rock energy extraction system, which can effectively extract and utilize the thermal energy of dry heat rock.

【技术实现步骤摘要】
单井干热岩热能提取系统
本专利技术涉及干热岩热能利用
，具体地说，涉及一种单井干热岩热能提取系统。
技术介绍
地热热能是一种取之不尽的可再生能源，随着科技的发展，利用地热热能作为取暖和发电等的热能来源，成为一种发展趋势。例如近些年发展起来的利用地热热能的热泵系统的利用。埋藏于地下2000米至10000米的干热岩层，是内部不存在流体或仅有少量流体的高温岩体，它的温度在几十摄氏度到几百摄氏度，蕴藏有巨大的热能，是一种清洁的可再生能源。但是受到技术的限制，干热岩的热量不易于提取，因此，干热岩热能的提取利用一直没有得到广泛应用。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种能够有效地提取并利用干热岩热能的单井干热岩热能提取系统。为解决上述技术问题，本专利技术的技术方案是：单井干热岩热能提取系统，包括设置于干热岩层深井内的套管，所述套管的底端封闭，所述套管内底部设有井内换热器，所述套管内底部灌有水，所述井内换热器没入水中；所述井内换热器的顶端设有介质进管和介质出管，所述介质出管连接至地上换热器的一次侧进口，所述地上换热器的一次侧出口经过高压泵后连接至所述介质进管；所述地上换热器的二次侧连接地面热能利用设备。优选的，所述井内换热器包括圆筒形的壳体，所述壳体的两端分别设置端板，定义两端的端板分别为第一端板和第二端板，所述介质进管和所述介质出管设于所述第一端板上；所述壳体内自所述第一端板至所述第二端板之间依次设置有分液腔、换热腔、以及集液腔，所述介质进管连通至所述分液腔，所述换热腔内设置有换热管，所述换热管的一端通过分液管板连通至所述分液腔，所述换热管的另一端通过集液管板连通至所述集液腔；所述集液腔连通至所述换热腔，所述分液腔的腔壳的外周面与所述壳体的内侧壁之间留有环形空隙，所述换热腔通过所述环形空隙连通所述介质出管。优选的，所述第一端板与所述分液管板之间连接有内筒体，所述第一端板、所述内筒体以及所述分液管板共同围成所述分液腔，所述内筒体的外径小于所述壳体的内径。优选的，所述换热管包括多根并行的铜管，相邻的铜管之间留有间隙。优选的，所述集液管板的周边与所述壳体的内侧壁固定连接，所述集液管板、所述壳体以及所述第二端板共同围成所述集液腔。优选的，所述集液管板的周边部设置有连通所述换热腔和所述集液腔的通孔。优选的，所述地上换热器与所述高压泵之间设置有气液分离器。优选的，所述气液分离器包括分离器腔体，所述分离器腔体的一侧设有进液口，所述分离器腔体的底部设有出液口，所述分离器腔体的顶部设有排气口，所述分离器腔体内对应所述排气口处设有浮球阀；所述分离器腔体内位于所述进液口的下方倾斜设有挡板，所述挡板上开设有放液孔。优选的，所述挡板自靠近所述进液口的一侧至相对的另一侧逐渐升高。优选的，所述地面热能利用设备为供暖设备或者发电设备。采用了上述技术方案后，本专利技术的有益效果是：本专利技术的单井干热岩热能提取系统在使用时，将井内换热器安装于深井内套管内底部，在井内注水，使水没过井内换热器，井内的水吸收井壁干热岩地热的热量升温，加热井内换热器内的换热介质，换热介质自井内换热器的介质出管流出，提取至地面，用以作为地上换热器的加热热源，被吸收热量后的换热介质通过介质进管流回至井内换热器内。如此反复循环，换热介质不断将干热岩层的地热提取上来，源源不断地为地面热能利用设备提供热源。由于套管内底部封闭，深井内的水不会进入套管内，使套管内的注入水的液面保持不变，使套管内的水处于待吸收热量的干热岩层，保证了系统的稳定运行。本专利技术的这种系统，能够有效地提取利用干热岩热能，从而能够使干热岩热能的利用得到推广使用。本专利技术中，井内换热器包括依次设置的分液腔、换热腔、以及集液腔，换热介质通过介质进管进入分液腔，经分液管板分流至换热腔内的换热管内，然后经集液管板集中至集液腔，再通过集液腔流入换热腔内，然后进入分液腔外壁与壳体内壁之间的环形空隙，从介质出管流出提至井外。在此循环过程中，低温的换热介质在换热管内吸收换热腔内的换热介质的热量，进行一级加热，加热后的低温介质经过集液腔集中后进入换热腔，在换热腔内，换热介质与壳体外部被地热加热的水换热，间接吸收地热的热量，进行第二级加热，升温成高温介质，然后提至井外利用吸取的地热的热能。此种结构，通过两级换热结构，最大化地提取井内地热的热能，热能提取效率高。由于壳体为圆筒形，便于放置于井内。本专利技术中，地上换热器与高压泵之间设置有气液分离器，含有气体的液态换热介质从气液分离器腔体一侧的进液口进入分离器腔体内，先流到挡板上，经过挡板的阻挡作用，其中的气体在分离器腔体内上升至上部空间，液态换热介质从挡板的放液孔下落至分离器腔体内的下部空间。气体在分离器腔体内的上部空间积聚通过排气口排放出去。当分离器腔体内的液面高度达到一定的高度时，浮球阀堵住排气口，不再排气，以保证系统运行的压力要求。通过此种方式，使换热介质中的气体在分离器腔体内的上部空间积聚后才通过排气口排放，在将液态换热介质中的气体排放出去，使换热介质气液分离的同时，能够保证系统的运行压力，以保证系统的可靠运行。附图说明下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步说明：图1是本专利技术的单井干热岩热能提取系统的原理示意图；图2是图1中的井内换热器的结构示意图；图3是图1中的气液分离器的结构示意图；图4是本专利技术的一种应用原理图；图5是本专利技术的另一种应用原理图；图中：1-深井；2-套管；3-井内换热器；31-壳体；32-第一端板；33-内筒体；34-分液管板；35-分液腔；36-换热腔；37-集液腔；38-换热管；39-集液管板；391-通孔；310-第二端板；311-介质进管；312-介质出管；313-环形空隙；4-地上换热器；5-气液分离器；51-分离器腔体；511-进液口；512-出液口；513-排气口；52-浮球阀；53-挡板；531-放液孔；6-高压泵；7-地面热能利用设备；71-供暖设备；711-用户；712-二次侧循环泵；72-发电设备；721-工质泵；722-汽轮机；723-发电机；724-冷凝器。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。参照图1，本专利技术的单井干热岩热能提取系统，包括设置于干热岩层深井1内的套管2，套管2的底端封闭，套管2内底部设有井内换热器3，套管内底部灌有水，井内换热器3没入水中。井内换热器3的顶端设有介质进管311和介质出管312，介质出管312连接至地上换热器4的一次侧进口，地上换热器4的一次侧出口经过高压泵6后连接至介质进管311。地上换热器4的二次侧连接地面热能利用设备。为了将系统一次侧系统内循环的液态换热介质中的气体分离出去，可在地上换热器4的一次侧与高压泵6之间设置有气液分离器5。以保证系统的可靠稳定运行。参照图4，地面热能利用设备可为发电设备72，发电设备采用有机朗肯循环发电机组，包括汽轮机722、发电机723、冷凝器724和工质泵721。地上换热器4的二次侧出口连接汽轮机722的工质进口，汽轮机722的工质出口连接冷凝器724的工质进口，汽轮机722的输出端连接发电机723，冷凝器724的工质出本文档来自技高网...

【技术保护点】
单井干热岩热能提取系统，其特征在于：包括设置于干热岩层深井内的套管，所述套管的底端封闭，所述套管内底部设有井内换热器，所述套管内底部灌有水，所述井内换热器没入水中；所述井内换热器的顶端设有介质进管和介质出管，所述介质出管连接至地上换热器的一次侧进口，所述地上换热器的一次侧出口经过高压泵后连接至所述介质进管；所述地上换热器的二次侧连接地面热能利用设备。

【技术特征摘要】
1.单井干热岩热能提取系统，其特征在于：包括设置于干热岩层深井内的套管，所述套管的底端封闭，所述套管内底部设有井内换热器，所述套管内底部灌有水，所述井内换热器没入水中；所述井内换热器的顶端设有介质进管和介质出管，所述介质出管连接至地上换热器的一次侧进口，所述地上换热器的一次侧出口经过高压泵后连接至所述介质进管；所述地上换热器的二次侧连接地面热能利用设备。2.根据权利要求1所述的单井干热岩热能提取系统，其特征在于：所述井内换热器包括圆筒形的壳体，所述壳体的两端分别设置端板，定义两端的端板分别为第一端板和第二端板，所述介质进管和所述介质出管设于所述第一端板上；所述壳体内自所述第一端板至所述第二端板之间依次设置有分液腔、换热腔、以及集液腔，所述介质进管连通至所述分液腔，所述换热腔内设置有换热管，所述换热管的一端通过分液管板连通至所述分液腔，所述换热管的另一端通过集液管板连通至所述集液腔；所述集液腔连通至所述换热腔，所述分液腔的腔壳的外周面与所述壳体的内侧壁之间留有环形空隙，所述换热腔通过所述环形空隙连通所述介质出管。3.根据权利要求2所述的单井干热岩热能提取系统，其特征在于：所述第一端板与所述分液管板之间连接有内筒体，所述第一端板、所述内筒体以及所述分液管板共同围成所述分...

【专利技术属性】
技术研发人员：王效勇，王翔宇，李振函，刘国爱，张建民，李继明，王东，锡景跃，
申请(专利权)人：东晨干热岩热力有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37