一种深井热交换系统技术方案

本实用新型专利技术涉及地热开发与利用领域，提供了一种深井热交换系统，包括井身结构、进水管和出水管；进水管的出口与出水管的入口在井身结构内连通；进水管包括若干个竖直进水管段和若干个单螺旋进水管段；竖直进水管段和单螺旋进水管段依次交替连通，单螺旋进水管段环绕在出水管外，与井身结构的温度异常升高段对应。本实用新型专利技术提供的深井热交换系统，通过在井身结构内设置进水管和出水管，形成与井内地下水不连通，有能量交换，无物质交换，独立的循环系统。同时将单螺旋进水管段环绕在出水管外，有效增加了进水管长度，使进水单位深度流速降低，提高热交换面积和热交换效果，有效实现深井地热资源开发利用，具有环保、高效且“取热不取水”的特点。

A deep well heat exchange system

【技术实现步骤摘要】
一种深井热交换系统
本技术涉及地热开发与利用领域，特别涉及一种深井热交换系统。
技术介绍
目前深井地热资源利用主要是直接用水泵下入深井水位以下，直接抽取地下热水加以利用。但该方式在利用完热资源之后，多数将地下水外排，造成地下水资源浪费，甚至造成地表水系污染，区域地下位下降，地面沉降等危害，且不可长期稳定利用地热资源。在国家对绿色能源的开发加大的同时，又环保严格要求的大环境下，市场急需一种不开采地下热水，又能解决高效、稳定利用地热(干热岩)资源的问题。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题鉴于上述技术缺陷和应用需求，本申请提出一种深井热交换系统，旨在提供一种能够不开采地下水，即能够实现高效、稳定利用地热资源的装置。(二)技术方案为解决上述问题，本技术提供一种深井热交换系统，包括：井身结构、进水管和出水管；所述进水管的出口与所述出水管的入口在所述井身结构内连通；所述进水管包括：若干个竖直进水管段和若干个单螺旋进水管段；所述竖直进水管段和所述单螺旋进水管段依次交替连通；每个所述单螺旋进水管段均环绕在所述出水管外，且每个所述单螺旋进水管段均与所述井身结构的温度异常升高段相对应。进一步地，所述出水管包括：若干个出水管箍和若干个出水管单元；所述出水管箍和所述出水管单元依次交替连接。进一步地，所述竖直进水管段包括：若干个进水管箍和若干个进水管单元；所述进水管箍和所述进水管单元依次交替连接。进一步地，所述进水管还包括：单螺旋热交换头；所述单螺旋热交换头将最底部的所述单螺旋进水管段与所述出水管连通。进一步地，所述单螺旋进水管段包括：若干个螺旋单元；各所述螺旋单元依次连通，且依次沿所述出水管的周向螺旋设置。进一步地，所述单螺旋进水管段还包括：若干个传热单元；所述传热单元设置在相邻所述螺旋单元的螺旋管段之间。进一步地，还包括：循环泵；所述循环泵设置在所述出水管上。进一步地，还包括：热泵；所述热泵同时设置在所述进水管和所述出水管上。进一步地，所述井身结构包括：沿竖直方向依次向下钻孔的第一开孔径段和第二开孔径段；所述第二开孔径段的孔径小于所述第一开孔径段的孔径。进一步地，所述井身结构还包括：固井段、套管和花管；所述固井段与所述第一开孔径段内的环形内壁连接；所述套管环设在所述固井段内；所述花管与所述第二开孔径段内的环形内壁连接。(三)有益效果本技术提供一种深井热交换系统，通过在井身结构内设置进水管和出水管，形成与井内地下水不连通，有能量交换，无物质交换，独立的循环系统。同时将单螺旋进水管段环绕在出水管外，有效增加了进水管长度，使进水单位深度流速降低，提高热交换面积和热交换效果，有效实现深井地热资源开发利用，具有环保、高效且“取热不取水”的特点。附图说明为了更清楚地说明本技术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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例提供的深井热交换系统的结构示意图；图2是本技术实施例提供的深井热交换系统的局部结构示意图；图3是本技术实施例提供的出水管单元和进水管单元的结构示意图；图4是本技术实施例提供的单螺旋热交换头的结构示意图；图5是本技术实施例提供的单螺旋进水管段的结构示意图；其中，1、进水管；2、出水管；3、循环泵；4、热泵；5、固井段；6、套管；7、花管；11、进水管单元；12、螺旋热交换头；13、螺旋单元；14、传热单元；21、出水管单元。具体实施方式为使本技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，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，都属于本技术保护的范围。本技术实施例提供一种深井热交换系统，如图1和图2所示，井身结构、进水管1和出水管2。为强化换热效果，进水管1和出水管2均可选用铜制。进水管1的出口与出水管2的入口在井身结构内连通。进水管1包括：若干个竖直进水管段和若干个单螺旋进水管段。竖直进水管段和单螺旋进水管段依次交替连通；每个单螺旋进水管段均环绕在出水管2外，且每个单螺旋进水管段均与井身结构的温度异常升高段相对应。需要说明的是，未将进水管1整体采用单螺旋进水管段，而是将单螺旋进水管段与井身结构的温度异常升高段相对应，主要是为了降低整个系统成本，精确提高井内热交换效果。具体的，进水管1和出水管2根据井径及其它下入井内线缆等间隙情况，单螺旋进水管段一般选择60mm～120mm(螺旋段外径)为宜，也可根据实际情况定制相应外径的单螺旋进水管段。为保证出水温度，出水管2的外部可做保温隔热处理。进水管1的外部则不必做保温隔热处理。竖直进水管段和单螺旋进水管段的外部可做金属防腐涂层处理，确保导热和热交换效果，防止深井内地下水对管道的腐蚀，延长系统使用寿命。将深井热交换系统中各部件连接后，从进水管1注入常温循环液，并注满整个系统管路，循环液可选用蒸馏水或其它液体，保证系统管路内不腐蚀、不结垢，如系统管路发生泄漏不会造成井内污染。进水管1中的循环液经过竖直进水管段和单螺旋进水管段，最后通过出水管2排出，在井身结构内进行换热，使得循环液携带热量，将深井地热资源提取利用。本技术实施例提供一种深井热交换系统，通过在井身结构内设置进水管和出水管，形成与井内地下水不连通，有能量交换，无物质交换，独立的循环系统。同时将单螺旋进水管段环绕在出水管外，有效增加了进水管长度，使进水单位深度流速降低，提高热交换面积和热交换效果，有效实现深井地热资源开发利用，具有环保、高效且“取热不取水”的特点。根据上述实施例，在一个优选的实施例中，如图1、图2和图3所示，进水管1和出水管2均为多节管道连接而成，现场进行组装，从而便于加工、运输、安装、维修及更换。进水管1和出水管2的单节长度一般选择2m～6m为宜。其中，出水管2包括：若干个出水管箍和若干个出水管单元21，每一节出水管2均包括出水管箍和出水管单元21，出水管单元21和出水管箍可采用丝扣连接，即螺纹连接。出水管箍和出水管单元21依次交替连接，即各出水管单元21之间通过出水管箍连接。进水管1由于包括了竖直进水管段和单螺旋进水管段，竖直进水管段和单螺旋进水管段均为多节。竖直进水管段包括：若干个进水管箍和若干个进水管单元11，每一节竖直进水管段包括进水管箍和进水管单元，进水管单元11与进水管箍可采用丝扣连接。进水管箍和进水管单元11依次交替连接，即各进水管单元11之间通过进水管箍连接。单螺旋进水管段均本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种深井热交换系统，其特征在于，包括：/n井身结构、进水管和出水管；/n所述进水管的出口与所述出水管的入口在所述井身结构内连通；所述进水管包括：若干个竖直进水管段和若干个单螺旋进水管段；所述竖直进水管段和所述单螺旋进水管段依次交替连通；每个所述单螺旋进水管段均环绕在所述出水管外，且每个所述单螺旋进水管段均与所述井身结构的温度异常升高段相对应。/n

【技术特征摘要】
1.一种深井热交换系统，其特征在于，包括：
井身结构、进水管和出水管；
所述进水管的出口与所述出水管的入口在所述井身结构内连通；所述进水管包括：若干个竖直进水管段和若干个单螺旋进水管段；所述竖直进水管段和所述单螺旋进水管段依次交替连通；每个所述单螺旋进水管段均环绕在所述出水管外，且每个所述单螺旋进水管段均与所述井身结构的温度异常升高段相对应。


2.根据权利要求1所述的深井热交换系统，其特征在于，所述出水管包括：若干个出水管箍和若干个出水管单元；所述出水管箍和所述出水管单元依次交替连接。


3.根据权利要求1所述的深井热交换系统，其特征在于，所述竖直进水管段包括：若干个进水管箍和若干个进水管单元；所述进水管箍和所述进水管单元依次交替连接。


4.根据权利要求1所述的深井热交换系统，其特征在于，所述进水管还包括：单螺旋热交换头；所述单螺旋热交换头将最底部的所述单螺旋进水管段与所述出水管连通。


5.根据权利要求1所述的深井热交换系统，其特征在于，所述单...

【专利技术属性】
技术研发人员：苗健，
申请(专利权)人：中国煤炭地质总局勘查研究总院，
类型：新型
国别省市：北京;11