一种中深层地热水井换热、供热系统技术方案

本实用新型专利技术专利提供了一种中深层地热水井换热、供热系统，包括水源热泵机组、供热循环泵、地下水换热循环泵、热管式换热器、地下供回水管，所述供热循环泵、地下水换热循环泵分别通过管道连接水源热泵机组，地下水换热循环泵连接地下供回水管，所述地下供回水管通过螺旋缠绕的方式贴附在热管式换热器的热管本体外壁上部。本实用新型专利技术具有打井数量少，没有回灌风险；传热量大，换热效率高；运行费用低的优点。

A Heat Exchange and Heating System for Medium and Deep Geothermal Well

【技术实现步骤摘要】
一种中深层地热水井换热、供热系统
本技术属于地热开发和利用
，尤其涉及一种中深层地热水井换热、供热系统。
技术介绍
地热能是一种绿色、洁净、可再生的清洁能源、具有分布广、储量大等优点，按照地热能的赋存埋深和温度，地热能可分为浅层地温能与中深层地热能。浅层地热能是指蕴藏在地表以下一般小于200米的深度范围内岩土体、地下水和地表水中的热能，是由地球内部能量传导和太阳辐射共同作用而产生，但主要受太阳辐射影响，且温度随季节变化很小，温度多年几乎无变化，一般低于25℃，为低品质热能，浅层地热能一般是通过热泵技术进行开采利用，即利用高位能，如电能等使热量从低位热源流向高位热源的节能装置，地源热泵正是利用了浅层地热能作为冷热源进行热量提取与释放。中深层地热能温度一般在50℃以上，埋深介于2000～4000米之间，主要赋存于地下水和岩石体中，中深层供热系统以提取中深层地热为主，热源为中深层地壳岩土体，通过前期勘探后，使用专业石油钻孔设备在目的地钻孔，钻孔深度地下2000～4000米，钻孔直径200mm，安装特种材料制成的金属换热器，封闭换热井，填充液体换热介质，通过换热介质将换热器所提取的热量传输至热泵设备机房，再分配至终端用户，该技术具有热源温度更高(地下2000m以下岩体热源可达70℃)且恒定，单个换热井换热面积大，运行成本低，节能环保性强等特点，在我国有大量工程案例，该供热技术已基本成熟。地热能利用的形式分为：取热不取水型和抽取地下水型，取热不取水型地热能供热技术，通过封闭换热井，填充液体换热介质，通过换热介质将换热器所提取的热量传输至热泵设备机房，再分配至终端用户。运行成本低，节能环保性强等特点，但该供热技术单个换热井换热面积不如中深层地热水井；抽取地下水型地热能利用技术又分为：抽取潜水和抽取岩溶承压水，潜水的补给主要是当地的大气降水和部分河湖水，承压水则是依靠大气降水与河湖水通过潜水补给的。潜水埋藏较浅，受气候特别是降水的影响较大，流量不稳定，容易受污染，水质较差，井口水温约15-20℃；承压水埋藏较深，直接受气候的影响较小，流量稳定，不易受污染，水质比较好。钻到潜水中的井是潜水井，潜水井的水位一般应该是和当地的潜水位一致的，打穿隔水层顶板，钻到承压水中的井叫承压井，承压井中的水因受到静水压力的影响，可以沿钻孔上涌至相当于当地承压水位的高度，在地面低于承压水位时，承压水会涌出地表，形成自流井，井口水温约75℃。采用地热水井供热，地下水温度较高时可以直接供暖，低温尾水再通过热泵供热，具有单井供热面积大的特点，优点是：工艺简单、成本低，能效比；缺点是：引起地下水位下降，土壤重新固结，地面沉降，形成地裂缝，且地下水回灌难度大，无法回灌的地下水大量排入城市排水管网，严重浪费水资源，在抽取地下水时，水泵需要克服井水水面到地面热泵机组的高差，造成水泵功率过大，运行费用过高。
技术实现思路
针对上述
技术介绍
的阐述，本技术提供一种中深层地热水井换热、供热系统，通过不抽取地下水的闭式循环换热方式，主要解决现有地热水井供暖技术所带来的水泵耗能大、回灌困难，并需要单独设置回灌井造成投资高的技术问题。为了达到上述目的，本技术提供如下技术方案：一种中深层地热水井换热、供热系统，包括水源热泵机组、供热循环泵、地下水换热循环泵、热管式换热器、地下供回水管，所述供热循环泵、地下水换热循环泵分别通过管道连接水源热泵机组，地下水换热循环泵连接地下供回水管，所述地下供回水管通过螺旋缠绕的方式贴附在热管式换热器的热管本体外壁上部。上述技术方案中，所述热管式换热器包括为封闭式的热管本体、导液芯和热管导热工质，导液芯紧贴热管本体内壁，热管导热工质填充在导液芯内。上述技术方案中，所述热管式换热器还包括翅片，所述翅片贴附在热管式换热器的热管本体外壁，位于热管式换热器的下部。上述技术方案中，所述热管式换热器放置在中深层换热井中。上述技术方案中，所述中深层换热井深度为2000～4000米。上述技术方案中，所述热管式换热器为一组。上述技术方案中，所述热管式换热器至少两组，每组热管式换热器采用并联方式通过管路连接水源热泵机组。本技术具有以下特点及有益效果：1、减少打井数量，没有回灌风险：常规水源热泵，需要抽取地下水，回灌时需要单独设置多口回灌井来对应一口抽水井，造成打井数量过多，系统运行多年后会引起回灌困难的风险，本技术直接采用打井打穿隔水层顶板，深度至当地的承压水层，钻到承压水中，承压井中的水因受到静水压力的影响，可以沿钻孔上涌至相当于当地承压水位的高度；2、传热量大，换热效率高：本技术采用不抽取地下水的封闭式换热形式，由于地温有随着深度增加温度升高的特点，在地热井水中设置了热管式换热器，提高换热盘管上部的取热量，使井底高温通过热管快速传递给上部井水，进一步提高上部井水温度，地下供回水管以螺旋状换热盘管的形式贴附于热管式换热器的放热段，换热盘管浸泡于水面以下吸收地热水井的热量，同还以导热的形式吸收由热管从热水井底部高温水向上传递的热量，可充分吸收地热井水的热量，最后将热量传递给热泵机组的蒸发器；3、运行费用低，一般水源热泵需要将井水抽至地面，静水位距地面一般为几十米至几百米，循环水泵需要克服静水位至地面的高差，循环水泵扬程过大，造成运行费用过高，本技术为不抽取地下水的闭式循环换热系统，大大减小循环水泵的扬程，有利于降低运行能耗。附图说明为了更清楚地说明本技术专利实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1本技术实施例的结构示意图。其中，1.水源热泵机组、2.供热循环泵、3.地下水换热循环泵、4.中深层地热水井、5.热管式换热器、6.螺旋状换热盘管、7.翅片、8.导液芯、9.热管导热工质、10.地下供回水管。具体实施方式下面将结合本技术专利的附图，对本技术专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术专利保护的范围。根据图1所示，作为实施例所示的一种中深层地热水井换热、供热系统，包括水源热泵机组、供热循环泵、地下水换热循环泵、热管式换热器、地下供回水管。供热循环泵、地下水换热循环泵分别通过管道连接水源热泵机组，地下水换热循环泵连接地下供回水管，地下供回水管通过螺旋缠绕的方式，形成螺旋状换热盘管贴附在热管式换热器的热管本体外壁上部的放热段。地下供回水管采用这样的结构目的在于：增大进入热泵蒸发器的循环水换热量，换热盘管浸泡于水面以下吸收地热水井的热量，同还以导热的形式吸收由热管从热水井底部高温水向上传递的热量，可充分吸收地热井水的热量，最后将热量传递给水源热泵机组的蒸发器。热管式换热器采用热管换热技术，位于热管式换热器的下部加热段，热管式换热器上端为放热段，热管式换热器包括为封闭式的热管本体、导液芯和热管导热工质、翅片，导液芯紧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中深层地热水井换热、供热系统，其特征在于：包括水源热泵机组、供热循环泵、地下水换热循环泵、热管式换热器、地下供回水管，所述供热循环泵、地下水换热循环泵分别通过管道连接水源热泵机组，地下水换热循环泵连接地下供回水管，所述地下供回水管通过螺旋缠绕的方式贴附在热管式换热器的热管本体外壁上部。

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热水井换热、供热系统，其特征在于：包括水源热泵机组、供热循环泵、地下水换热循环泵、热管式换热器、地下供回水管，所述供热循环泵、地下水换热循环泵分别通过管道连接水源热泵机组，地下水换热循环泵连接地下供回水管，所述地下供回水管通过螺旋缠绕的方式贴附在热管式换热器的热管本体外壁上部。2.根据权利要求1所述一种中深层地热水井换热、供热系统，其特征在于：所述热管式换热器包括为封闭式的热管本体、导液芯和热管导热工质，导液芯紧贴热管本体内壁，热管导热工质填充在导液芯内。3.根据权利要求2所述一种中深层地热水井换热、供热系统，其特征在于：所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陶鹏飞，薛宇泽，韩元红，张廷会，张育平，
申请(专利权)人：陕西省煤田地质集团有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西,61