一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统技术方案

本发明专利技术公开了一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，它应用于地热开发利用技术领域，其包括取热装置和通过换热器与所述取热装置连接的供热装置，所述换热器内设有放热管和吸热管，所述取热装置与放热管连接，所述供热装置与吸热管连接；本发明专利技术结构紧凑，设计独特，其采用单井完成地下水取热、回灌的方式，保证系统高功率取热的同时，解决了地下水回灌问题且降低了开发成本，该供热系统采用闭式循环，避免了与地下水的接触，有效保护了地下水资源，杜绝地下水污染的发生，真正做到了取热不取水的目的，有大力推广的必要。有大力推广的必要。有大力推广的必要。

【技术实现步骤摘要】
一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统


[0001]本专利技术涉及地热开发利用
，具体的说是一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统。

技术介绍

[0002]随着全球能源短缺问题的加重，对绿色能源的开发与利用成为各国的重要任务，我国是一个能源消费大国，目前面临着非常严峻的能源问题。
[0003]中深层地热能主要指地下200m以下，3000m以内的地层中蕴含的热能资源。由于中深层地热能具有分布广、储存量大、可靠稳定、环保清洁等特点，其资源丰富、开发潜力巨大，备受世人的关注。能对其进行高效开发、合理利用可有效缓解能源短缺和环境污染问题。
[0004]目前，开式取热系统为现有中深层取热系统中的一大类。开式取热系统由取水井和回灌井组成，用水泵从取水井中将热水抽取到地面并送入设备取热后，由回灌井将取热后的水回灌输送至地下，取热效率高。但开式取热系统地下水回灌需满足环保要求，且一口取水井要搭配多口回灌井进行地下水回灌，成本较高且回灌效率低，难以满足回灌需求。应国家环保要求，此类系统逐渐关闭，产生了大量的废弃中深层地热井。

技术实现思路

[0005]本专利技术需要解决的技术问题是提供一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，不仅解决了地下水回灌问题，且系统取热功率高，工程成本大大降低。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：本专利技术包括取热装置和通过换热器与所述取热装置连接的供热装置，所述换热器内设有放热管和吸热管，所述取热装置与放热管连接，所述供热装置与吸热管连接；所述取热装置包括设置在地热井内的抽水管和回灌管，所述抽水管与放热管的进水端连接，所述回灌管与放热管的出水端连接，所述供热装置包括设置在热泵机组内的蒸发器和冷凝器，所述蒸发器与吸热管连接，所述冷凝器与热用户连接，所述蒸发器的出口通过压缩机与冷凝器的进口连接，所述冷凝器的出口通过节流阀与蒸发器的进口连接。
[0007]本专利技术的进一步改进在于：所述抽水管和回灌管均穿过地面设置在地热井的石油套管内，所述抽水管的下端设有抽水泵，所述抽水泵设置在地下水的水位以下，所述回灌管与放热管连接的管道上设有回灌泵，所述石油套管的底端通过平衡孔板与滤管连接，所述回灌管通过螺纹接头与设置在滤管内的花管连接，所述花管上开设有供回水通过的孔。
[0008]本专利技术的进一步改进在于：所述石油套管的浅层区域与换热地质层之间设有保温材料，所述石油套管的中深层与换热地质层之间、所述滤管与换热地质层之间均设有夯实的回填材料。
[0009]本专利技术的进一步改进在于：所述回灌管通过支撑装置与石油套管固定，所述花管通过支撑装置与滤管固定，与所述支撑装置连接的回灌管、花管上均设有节卡。
[0010]本专利技术的进一步改进在于：所述支撑装置包括与节卡连接的内环和通过支撑臂与所述内环连接的外环，所述内环分别与回灌管、花管连接，所述外环分别与石油套管、滤管连接。
[0011]本专利技术的进一步改进在于：所述抽水管通过过滤器与放热管的进水端连接，所述抽水管与过滤器连接的管道上依次设有第一开关阀、第一压力表、第一温度表和第二开关阀，所述过滤器与放热管连接的管道上依次设有第三开关阀、第一Y型过滤器、第二温度表和第四开关阀，所述放热管的出水通过回灌泵与回灌管连接，所述放热管与回灌泵连接的管道上依次设有第五开关阀和第三温度表，所述回灌泵与回灌管连接的管道上依次设有第一流量计、第四温度表、第二压力表和第六开关阀。
[0012]本专利技术的进一步改进在于：所述蒸发器的出水端与吸热管的进水端连接的管道上依次设有第七开关阀、第五温度表、第二流量计、第二Y型过滤器、第六温度表和第八开关阀，所述吸热管的出水端与蒸发器的进水端连接的管道上依次设有第九开关阀、第七温度表、第三压力表、换热循环泵、第四压力表、第三Y型过滤器、第八温度表和第十开关阀，所述冷凝器的出水端与热用户连接的管道上依次设有第十一开关阀、第九温度表、第五压力表、供热循环泵和第六压力表，所述热用户的出水端与冷凝器连接的管道上依次设有第三流量计、第四Y型过滤器、第十温度表和第十二开关阀。
[0013]本专利技术的进一步改进在于：还包括补水装置，所述补水装置通过第十三开关阀与换热循环泵连接，补水装置通过第十四开关阀与供热循环泵连接。
[0014]本专利技术的进一步改进在于：所述补水装置包括与自来水连接的软化器、与所述软化器连接的软化箱和与所述软化箱连接的智能补水单元。
[0015]本专利技术的进一步改进在于：所述自来水与软化器连接的管道上、所述软化器与软化箱连接的管道上、所述软化箱与智能补水单元连接的管道上、所述智能补水单元与第十三开关阀、第十四开关阀连接的管道上均设有开关阀。
[0016]由于采用了上述技术方案，本专利技术取得的有益效果是：本专利技术结构紧凑，设计独特，其采用单井完成地下水取热、回灌的方式，保证系统高功率取热的同时，解决了地下水回灌问题且降低了开发成本。
[0017]本系统利用平衡孔板和回灌泵实现对地热井地下涌水的节流，减少了涌水量，通过回灌泵的将取热后的地下水回灌至地下深层，利用回灌水的压力平衡地热井地下涌水的压力，实现地热井内部地下水位的动态平衡，避免出现抽水量过多难以完成回灌的状况。在满足回灌要求的基础上，地面上的供热系统对抽出的地下水进行取热，其热量利用率高，有大力推广的必要。
[0018]总之，该供热装置采用闭式循环，避免了与地下水的接触，有效保护了地下水资源，杜绝地下水污染的发生，真正做到了取热不取水的目的。
附图说明
[0019]图1是本专利技术的结构示意图；图2是本专利技术地热井的结构示意图；图3是本专利技术补水装置的结构示意图；图4是本专利技术支撑装置的结构示意图。
[0020]其中，1、取热装置；101、抽水管；102、地面；103、保温材料；104、换热地质层；105、抽水泵；106、石油套管；107、平衡孔板；108、滤管；109、回灌管；110、地下水；111、支撑装置；11
‑
1、内环；11
‑
2、支撑臂；11
‑
3、外环；112、节卡；113、螺纹接头；114、花管；115、回填材料；2、第一开关阀；3、第一压力表；4、第一温度表；5、第二开关阀；6、过滤器；7、第三开关阀；8、第一Y型过滤器；9、第二温度表；10、第四开关阀；11、换热器；12、第九开关阀；13第七温度表；14、第十三开关阀；15、开关阀；16、补水装置；161、软化器；162、软化箱；163、智能补水单元；17、第三压力表；18、换热循环泵；19、第四压力表；20、第三Y型过滤器；21、第八温度表；22、第十开关阀；23、热泵机组；231、压缩机；232、蒸发器；233、冷凝器；234、节流阀；24、第十一开关阀；25、第九温度表；26、第十四开关阀；27、第五压力表；28、供热循环泵；29、第六压力表；30、第三流量计；31、第四Y型过滤器；32、第十温度表；33、第十二开关阀；34、第七开关阀；35、第五温度表；36、第二流量计；本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，其特征在于：包括取热装置（1）和通过换热器（11）与所述取热装置（1）连接的供热装置，所述换热器（11）内设有放热管和吸热管，所述取热装置（1）与放热管连接，所述供热装置与吸热管连接；所述取热装置包括设置在地热井内的抽水管（101）和回灌管（109），所述抽水管（101）与放热管的进水端连接，所述回灌管（109）与放热管的出水端连接，所述供热装置包括设置在热泵机组（23）内的蒸发器（232）和冷凝器（233），所述蒸发器（232）与吸热管连接，所述冷凝器（233）与热用户连接，所述蒸发器（232）的出口通过压缩机（231）与冷凝器（233）的进口连接，所述冷凝器（233）的出口通过节流阀（234）与蒸发器（232）的进口连接。2.根据权利要求1所述的一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，其特征在于：所述抽水管（101）和回灌管（109）均穿过地面（102）设置在地热井的石油套管（106）内，所述抽水管（101）的下端设有抽水泵（105），所述抽水泵（105）设置在地下水（110）的水位以下，所述回灌管（109）与放热管连接的管道上设有回灌泵（42），所述石油套管（106）的底端通过平衡孔板（107）与滤管（108）连接，所述回灌管（109）通过螺纹接头（113）与设置在滤管（108）内的花管（114）连接，所述花管（114）上开设有供回水通过的孔。3.根据权利要求2所述的一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，其特征在于：所述石油套管（106）的浅层区域与换热地质层（104）之间设有保温材料（103），所述石油套管（106）的中深层与换热地质层（104）之间、所述滤管（108）与换热地质层（104）之间均设有夯实的回填材料（115）。4.根据权利要求3所述的一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，其特征在于：所述回灌管（109）通过支撑装置（111）与石油套管（106）固定，所述花管（114）通过支撑装置（111）与滤管（108）固定，与所述支撑装置（111）连接的回灌管（109）、花管（114）上均设有节卡（112）。5.根据权利要求4所述的一种中深层同井回灌平衡取热的供热系统，其特征在于：所述支撑装置（111）包括与节卡（112）连接的内环（11
‑
1）和通过支撑臂（11
‑
2）与所述内环（11
‑
1）连接的外环（11
‑
3），所述内环（11
‑
1）分别与回灌管（109）、花管（114）连接，所述外环（11
‑
3）分别与石油套管（106）、滤管（108...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓峰，刘金丹，罗景辉，王雪，张昌建，刘珍珍，胡文全，刘小溪，刘彪，李沛源，
申请(专利权)人：河北工程大学，
类型：发明
国别省市：