中深层地热能采集同井抽回系统技术方案

本发明专利技术公开了一种中深层地热能采集同井抽回系统，包括采集井和换热组件；采集井包括井体，井体包括下部的热能提取区和上部的回灌区，在热能提取区与回灌区之间的相邻处设有封闭装置，在封闭装置的中心设有用于穿过抽水管的通孔，抽水管的下端延伸至热能提取区内，在抽水管的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵；在回灌区的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层；换热组件包括过滤净化装置和换热器。本发明专利技术采用具有抽水和回水功能的采集井，采集利用中深层地热水中的热量，但不消耗地热水，换热后的地热水回灌率高，不会造成地下水位的降低，不会造成地质结构的改变和破坏。本发明专利技术占地面积小，便于施工和维护，成本更低，资源利用率更高。

The same well pumping system of geothermal energy collection in the middle and deep layer

The invention discloses a middle and deep geothermal energy collection and recovery system of the same well, including a collection well and a heat exchange component; the collection well includes a well body, the well body includes a heat energy extraction area at the lower part and a return irrigation area at the upper part, the adjacent part between the heat energy extraction area and the return irrigation area is provided with a sealing device, the center of the sealing device is provided with a through hole for passing through the water pumping pipe, and the lower end of the water pumping pipe extends to the heat In the extraction area, a submersible pump for extracting geothermal water is connected at the lower end of the pumping pipe; a quartz sand filter material layer is filled between the outer side of the well pipe in the return irrigation area and the inner wall of the well hole; the heat exchange component includes a filter purification device and a heat exchanger. The invention adopts a collection well with the function of pumping and returning water to collect and utilize the heat in the middle and deep geothermal water, but does not consume geothermal water, the geothermal water after heat exchange has a high recharge rate, does not cause the reduction of the groundwater level, and does not cause the change and damage of the geological structure. The invention has the advantages of small floor area, convenient construction and maintenance, lower cost and higher resource utilization rate.

【技术实现步骤摘要】
中深层地热能采集同井抽回系统
本专利技术涉及地热采集
，具体涉及一种中深层地热能采集同井抽回系统。
技术介绍
近年来，我国大气污染问题日益严峻，其中以可吸入颗粒物（PM10）、细颗粒物（PM2.5）为特征污染物的区域性大气环境问题尤为突出，同时随着我国工业化、城镇化的深入推进，能源资源消耗持续增加，大气污染防治压力不断加大。利用地下水源的热能为居室或商业场合供暖是一种清洁能源供暖方式，近年来得到广泛的应用，现有的水源热泵中央空调的能量采集系统存在一些问题：1.一般采用一抽多回模式的采集井，弊端是长期使用不能完全回灌会造成地下水位下降，并且使用中会产生移砂，长期使用容易造成地质塌陷等不利影响；2.一般采用地埋管土壤换热器系统，弊端是占用场地大，成本高；3.一般是利用浅层地热能为热源，提取的热量为15-18℃，热源转换率不高，供暖效果不理想。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种中深层地热能采集同井抽回系统，采用同时具有抽水和回水功能的采集井，抽取地热水进行换热为供暖管网提供热量，换热后的地热水回流到采集井内，供热效果好、回灌率高，且对地质结构无破坏，更加节能环保。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种一种中深层地热能采集同井抽回系统，包括采集井和换热组件；所述采集井包括井体，所述井体包括下部的热能提取区和上部的回灌区，所述热能提取区的井孔直径小于回灌区的井孔直径，在所述热能提取区与回灌区之间的相邻处设有封闭装置，所述封闭装置包括承重钢板和固定设置在所述承重钢板下表面的密封橡胶板，所述封闭装置设置在热能提取区的井孔顶部；在所述承重钢板的中心设有用于穿过抽水管的通孔，所述抽水管的下端延伸至所述热能提取区内，在所述抽水管的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵；在所述回灌区的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层；所述换热组件包括过滤净化装置和换热器，所述抽水管与所述过滤净化装置的进水管相连通，所述过滤净化装置的出水管与换热器的进水口相连通，所述换热器接入供暖管网，所述换热器的出水口连接有回水管，所述回水管的出水端延伸至所述回灌区内，换热后的地热水通过回水管流回到所述回灌区。在上述技术方案中，一个采集井的井体内分为下部的热能提取区和上部的回灌区，热能提取区内用于抽取中深层的地热水，抽出的地热水通过抽水管流出，先经过过滤净化装置进行过滤，然后通过换热器（如板式换热器）进行热交换，换热器接入到供暖管网，为供暖管网提供热量，热交换之后的地热水通过封闭的回水管路回流到回灌区，回灌区的井管与井孔内壁之间填充有石英砂滤料，起到滤水、蓄热作用，使得回灌的地热水回渗的过程中与地下水和地下土壤进行热交换。在热能提取区与回灌区之间设置封闭装置，将热能提取区与回灌区有效隔开，回灌区的地热水不会进入热能提取区，能够避免回灌水影响热能提取区水质、水温；抽取的地热水在进行换热之前可以先经过过滤净化装置进行过滤，可以避免深层水中含有的矿物质如锰、铁、硫等污染浅层水，同时起到保护换热设备和管道的作用。优选的，所述过滤净化装置包括顶部开口的罐体、进水管和出水管，在所述罐体内由下至上依次设有蒙砂滤料层、石英砂滤料层和PVC淋水填料层；在所述罐体侧壁上位于所述PVC淋水填料层对应的区域开设有均匀分布的进气孔，在所述罐体的顶部开口处设有向上抽风的加氧风机；在所述罐体侧壁外部覆盖所述进气孔区域的位置设有挡水槽；所述进水管延伸至所述罐体内部且位于所述PVC淋水填料层的上方，在所述进水管位于罐体内的部分上均匀分布有多个出水管头，在所述进水管上设有进水阀；在所述罐体底部开设有出水口，所述出水口连接有出水管，在所述出水管上设有出水阀。中深层地下水抽上来之后，通过进水管进入过滤净化装置，且由罐体上部流入，进水管采用多个出水管头实现分流，多个管头同时出水分散水流，使水流与PVC淋水填料层充分接触，实现初步过滤。水流顺着PVC淋水填料的缝隙往下流动，同时在上部加氧风机的作用下，外部空气通过进气孔进入到罐体内的PVC淋水填料层部分，再由上部风机抽出，这一过程中空气中的氧与水流充分接触起到氧化作用，地热水中的矿物质在氧化作用下更容易被后续过滤。向下流动的水依次经过石英砂滤料层、蒙砂滤料层实现进一步过滤，过滤后的水通过下部出水管流向后续换热设备。在水流经过PVC淋水填料层部分时，有些水可能通过进气孔溅到罐体外，通过在罐体外壁上设置挡水槽，可以避免这一部分的水流到罐体外部影响其他设备，也避免浪费水资源，挡水槽可以将溅出的水汇集起来再流回到罐体内。优选的，所述过滤净化装置还包括反冲洗管，所述反冲洗管一端连接所述进水管，且连接处位于进水阀之前，另一端连接所述罐体底部的出水口，在所述反冲洗管上设有冲洗阀，用于使反冲洗水由底部的出水口进入罐体内；在所述PVC淋水填料层和石英砂滤料层之间的罐体侧壁上开设有排水口，所述排水口连接有排水管，在所述排水管上设有排水阀，用于将反冲洗水排出；所述排水管连通至外部的沉淀池。罐体可以定期进行反冲洗，此时水源通过下部出水口进入，由下至上在罐体中流动，对蒙砂滤料层、石英砂滤料层进行反向冲洗，其中的杂质跟随水流向上流动，通过排水管排出到外部沉淀池，经过沉淀后在进行后续处理和排放。优选的，所述挡水槽的底面为与罐体外壁相连接的环形，所述挡水槽的侧面环绕所述罐体侧壁的圆周，且高度大于进气孔区域的高度；在所述罐体侧壁上靠近所述挡水槽内侧底部的位置设有回流孔。挡水槽中汇集的水可以通过进气孔再流回到罐体中，为避免影响进气孔进气或因进气孔孔径较小造成进水不畅，可以设置孔径较大的回流孔，使挡水槽内的水能够顺利回流到罐体内。优选的，所述PVC淋水填料层由多个竖向平行排列的PVC淋水片组成，所述PVC淋水片为S波型。优选的，在所述蒙砂滤料层的底部设有填料挡板，在所述填料挡板上布设有透水孔；在所述填料挡板上设有向上凸出且开口向下的透水槽，在所述透水槽的侧壁和顶面上均匀分布有透水孔。优选的，所述密封橡胶板通过固定螺栓与承重钢板紧固在一起。优选的，所述石英砂滤料层采用2-4㎜直径的石英砂滤料填充而成。优选的，所述采集井的井体深度大于1000米；所述回灌区位于100-500米之间的位置。优选的，所述回灌区的井管为桥式滤水管。优选的，所述回灌区的井孔直径为600mm，所述回灌区的井管直径为300mm。优选的，所述热能提取区内500-1000米深度的区域的井孔直径为300mm，井管为250mm螺旋管，此区域不取水；取水区位于大于1000米深度的区域，井孔直径为250mm，从基岩裂隙中取水，不需放置井管。本专利技术的有益效果在于：1.本专利技术是利用地下中深层热能为能源给居室或商业场合供暖的一种清洁能源供暖方式，主要用于采集800米以下地层中的地热水热量，为建筑物供暖。其中的采集井能够在提取热量的同时还能回水，只采集中深层地下水中的能量，不消耗地下水，抽取地热水经过外部换热装置换热后又回到井内，回灌率接近100％全回灌本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种中深层地热能采集同井抽回系统，其特征在于，包括采集井和换热组件；/n所述采集井包括井体，所述井体包括下部的热能提取区和上部的回灌区，所述热能提取区的井孔直径小于回灌区的井孔直径，在所述热能提取区与回灌区之间的相邻处设有封闭装置，所述封闭装置包括承重钢板和固定设置在所述承重钢板下表面的密封橡胶板，所述封闭装置设置在热能提取区的井孔顶部；在所述承重钢板的中心设有用于穿过抽水管的通孔，所述抽水管的下端延伸至所述热能提取区内，在所述抽水管的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵；在所述回灌区的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层；/n所述换热组件包括过滤净化装置和换热器，所述抽水管与所述过滤净化装置的进水管相连通，所述过滤净化装置的出水管与换热器的进水口相连通，所述换热器接入供暖管网，所述换热器的出水口连接有回水管，所述回水管的出水端延伸至所述回灌区内，换热后的地热水通过回水管流回到所述回灌区。/n

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热能采集同井抽回系统，其特征在于，包括采集井和换热组件；
所述采集井包括井体，所述井体包括下部的热能提取区和上部的回灌区，所述热能提取区的井孔直径小于回灌区的井孔直径，在所述热能提取区与回灌区之间的相邻处设有封闭装置，所述封闭装置包括承重钢板和固定设置在所述承重钢板下表面的密封橡胶板，所述封闭装置设置在热能提取区的井孔顶部；在所述承重钢板的中心设有用于穿过抽水管的通孔，所述抽水管的下端延伸至所述热能提取区内，在所述抽水管的下端连接有用于抽取地热水的潜水泵；在所述回灌区的井管外侧与井孔内壁之间填充有石英砂滤料层；
所述换热组件包括过滤净化装置和换热器，所述抽水管与所述过滤净化装置的进水管相连通，所述过滤净化装置的出水管与换热器的进水口相连通，所述换热器接入供暖管网，所述换热器的出水口连接有回水管，所述回水管的出水端延伸至所述回灌区内，换热后的地热水通过回水管流回到所述回灌区。


2.根据权利要求1所述的中深层地热能采集同井抽回系统，其特征在于，所述过滤净化装置包括顶部开口的罐体、进水管和出水管，在所述罐体内由下至上依次设有蒙砂滤料层、石英砂滤料层和PVC淋水填料层；在所述罐体侧壁上位于所述PVC淋水填料层对应的区域开设有均匀分布的进气孔，在所述罐体的顶部开口处设有向上抽风的加氧风机；在所述罐体侧壁外部覆盖所述进气孔区域的位置设有挡水槽；
所述进水管延伸至所述罐体内部且位于所述PVC淋水填料层的上方，在所述进水管位于罐体内的部分上均匀分布有多个出水管头，在所述进水管上设有进水阀；在所述罐体底部开设有出水口，所述出水口连接有出水管，在所述出水管上设有出水阀。


3.根据权利要求2所述的中深层地热能采集同井抽回系统，其特征在于，所述过滤净化装置还包括反冲洗管，所述反冲洗...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯卫红，
申请(专利权)人：河南省宇基环保科技有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41