一种中深层地热能提取设备及提取方法技术

本发明专利技术属于地热能提取技术领域，公开了一种中深层地热能提取设备及提取方法，取热管镶嵌在取热管柱内部，取热管柱镶嵌在地热管中，取热管柱与地热管之间通过封隔器固定连接，取热管内部中央镶嵌有注入管道，注入管道上端高度与地面高度相平，注入管道上端通过热交换装置与住户室内的制热/冷机连接，取热管底部安装有地热交换装置。取热管设有注入管道和回返管道，注入管道镶嵌在回返管道中间，回返管道底部设有圆形的球型换热结构，由于设有球型换热结构可以使得换热效率达到最大。通过二氧化碳相变完成中深地层取热和地面放热，能对60～100℃的地热资源进行高效、合理、环保的开发，拓宽了地热开采可利用的领域。拓宽了地热开采可利用的领域。拓宽了地热开采可利用的领域。

【技术实现步骤摘要】
一种中深层地热能提取设备及提取方法


[0001]本专利技术属于地热能提取
，尤其涉及一种中深层地热能提取设备及提取方法。

技术介绍

[0002]目前，地热能在我国的储量十分丰富，是具有清洁性和可再生性的绿色新能源，大力发展地热能技术、实现地热能的高效环保开发对于调整我国能源结构、实现碳达峰碳中和目标具有重要的意义。
[0003]现有技术，一种提取干热岩地热能内翅换热结构，包括干热岩换热系统、监控系统和地热能梯级利用系统；所述干热岩换热系统包括地热井，置于地热井中的换热管和换热管内的回液管，套接在地热井外并位于松散地层中的固井套管，位于固井套管与地热井间并延伸至基岩层中的隔热包覆层，但是在实际的使用过程中通过延长地热储层中的换热段以提高换热效率，但均会大大提高钻井难度和成本。超长重力热管模式，利用工质相变提取地热能，但热管中向上流动的蒸汽和向下流动的液体逆向接触产生携带极限，限制了热管内蒸汽流量，进而降低了重力热管的取热效率。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005](1)通过延长地热储层中的换热段以提高换热效率，但均会大大提高钻井难度和成本。
[0006](2)热管中向上流动的蒸汽和向下流动的液体逆向接触产生携带极限，限制了热管内蒸汽流量，进而降低了重力热管的取热效率。

技术实现思路

[0007]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种中深层地热能提取设备及提取方法。
[0008]本专利技术是这样实现的，一种中深层地热能提取设备设置有：
[0009]取热管；
[0010]取热管镶嵌在取热管柱内部，取热管柱镶嵌在地热管中，取热管柱与地热管之间通过封隔器固定连接，取热管内部中央镶嵌有注入管道，注入管道上端高度与地面高度相平，注入管道上端通过热交换装置与住户室内的制热/冷机连接，取热管底部安装有地热交换装置。
[0011]进一步，所述取热管设有注入管道和回返管道，注入管道镶嵌在回返管道中间，回返管道底部设有圆形的球型换热结构，由于设有球型换热结构可以使得换热效率达到最大。
[0012]进一步，所述注入管道和回返管道上端分别通过注入管道和取热管道连接有热交换装置，取热管底部设有单向阀。
[0013]进一步，所述热交换装置设有压力装置、温度装置和热换装置，热换装置固定在住
户室内，压力装置与温度装置线性连接在解热管路内部，压力装置设有压力表，温度装置为温度传感器，压力表安装在住户入户位置和住户出户位置。
[0014]进一步，所述换热装置是由绝热管路、换热器、螺杆压缩机、制冷机、储罐和增压泵；复合管系统的环空出口通过绝热管路依次与换热器、螺杆压缩机、制冷机、储罐和增压泵入口相连，增压泵出口通过绝热管路与复合管系统的注入管入口相连，形成工质的地面循环回路。
[0015]进一步，所述取热管与注入管之间为环空蒸发段，排出管保温单元与注入管单元之间为环空保温段。
[0016]进一步，所述注入管和取热管均设置保温层，储罐和增压泵之间的绝热管路上设有阀门一。
[0017]进一步，所述中深层地热能提取设备的提取方法具体为：
[0018]步骤一：增压泵将储罐中的液态二氧化碳增压后，液态二氧化碳由注入管入口进入注入管；
[0019]步骤二：液态二氧化碳在注入管内下行至取热管，且全程保持为液态，然后进入球型换热结构；
[0020]步骤三：液态二氧化碳在环空蒸发段上行过程中，吸收取热地层的热量发生汽化并持续升温，直至二氧化碳形成蒸汽，二氧化碳蒸汽沿着回返管道升直至到回返管道出口；
[0021]步骤四：二氧化碳蒸汽从复合管系统的环空出口流出后，经绝热管路进入换热器一进行热量交换，为取热用户提供热能。
[0022]进一步，所述二氧化碳蒸汽流出换热器一后进入螺杆压缩机增压，增压后二氧化碳蒸汽的压力达到4.5MPa以上，从而将二氧化碳蒸汽的液化温度提高至10℃以上，二氧化碳蒸汽在升压的同时温度也升高。
[0023]进一步，所述经螺杆压缩机升压、升温后的二氧化碳蒸汽进入换热器二进行热量交换，二氧化碳流出换热器二后温度降至10℃以下，且相变为液态，放出的汽化潜热提供给取热用户。
[0024]结合上述的技术方案和解决的技术问题，请从以下几方面分析本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0025]第一，针对上述现有技术存在的技术问题以及解决该问题的难度，紧密结合本专利技术的所要保护的技术方案以及研发过程中结果和数据等，详细、深刻地分析本专利技术技术方案如何解决的技术问题，解决问题之后带来的一些具备创造性的技术效果。具体描述如下：
[0026]本专利技术实施例一种中深层地热能提取设备，通过二氧化碳相变完成中深地层取热和地面放热，能对60～100℃的地热资源进行高效、合理、环保的开发，拓宽了地热开采可利用的领域。
[0027]第二，把技术方案看做一个整体或者从产品的角度，本专利技术所要保护的技术方案具备的技术效果和优点，具体描述如下：
[0028]本专利技术实施例一种中深层地热能提取设备二氧化碳工质封闭循环、不接触地层，满足“取热不取水”的要求。
附图说明
[0029]图1是本专利技术实施例提供的中深层地热能提取设备结构示意图；
[0030]图2是本专利技术实施例提供的中深层地热能提取设备的提取方法流程图；
[0031]图中：1、地面；2、取热管；3、取热管柱；4、换热器；5、螺杆压缩机；6、制冷机；7、储罐。
具体实施方式
[0032]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。
[0033]一、解释说明实施例。为了使本领域技术人员充分了解本专利技术如何具体实现，该部分是对权利要求技术方案进行展开说明的解释说明实施例。
[0034]本专利技术实施例提供的一种中深层地热能提取设备设置有：地面1、取热管2、取热管柱3、换热器4、螺杆压缩机5、制冷机6、储罐7。
[0035]取热管2镶嵌在取热管柱3内部，取热管柱3镶嵌在地热管中，取热管柱3与地热管之间通过封隔器固定连接，取热管2内部中央镶嵌有注入管道，注入管道上端高度与地面1高度相平，注入管道上端通过热交换装置与住户室内的制热/冷机连接，取热管2底部安装有地热交换装置。
[0036]取热管2设有注入管道和回返管道，注入管道镶嵌在回返管道中间，回返管道底部设有圆形的球型换热结构，由于设有球型换热结构可以使得换热效率达到最大。
[0037]注入管道和回返管道上端分别通过注入管道和取热管2道连接有热交换装置，取热管2底部设有单向阀。
[0038]热交换装置设有压力装置、温度装置和热换装置，热换装置固定在住户室内，压力装置与温度装置线性连接在解热管路内部，压力装置设有压力表，温度装置为温度传感器，压力表安装在住户入户位置和住户本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种中深层地热能提取设备，其特征在于，所述中深层地热能提取设备设置有：取热管；取热管镶嵌在取热管柱内部，取热管柱镶嵌在地热管中，取热管柱与地热管之间通过封隔器固定连接，取热管内部中央镶嵌有注入管道，注入管道上端高度与地面高度相平，注入管道上端通过热交换装置与住户室内的制热/冷机连接，取热管底部安装有地热交换装置。2.如权利要求1所述的中深层地热能提取设备，其特征在于，所述取热管设有注入管道和回返管道，注入管道镶嵌在回返管道中间，回返管道底部设有圆形的球型换热结构，由于设有球型换热结构可以使得换热效率达到最大。3.如权利要求1所述的中深层地热能提取设备，其特征在于，所述注入管道和回返管道上端分别通过注入管道和取热管道连接有热交换装置，取热管底部设有单向阀。4.如权利要求1所述的中深层地热能提取设备，其特征在于，所述热交换装置设有压力装置、温度装置和热换装置，热换装置固定在住户室内，压力装置与温度装置线性连接在解热管路内部，压力装置设有压力表，温度装置为温度传感器，压力表安装在住户入户位置和住户出户位置。5.如权利要求4所述的中深层地热能提取设备，其特征在于，所述换热装置是由绝热管路、换热器、螺杆压缩机、制冷机、储罐和增压泵；复合管系统的环空出口通过绝热管路依次与换热器、螺杆压缩机、制冷机、储罐和增压泵入口相连，增压泵出口通过绝热管路与复合管系统的注入管入口相连，形成工质的地面循环回路。6.如权利要求5所述的中深层地...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建峰，杨浩，
申请(专利权)人：陕西四季春清洁热源股份有限公司，
类型：发明
国别省市：