高温地热井内换热器制造技术

本实用新型专利技术是一种高温地热井内换热器，其通过将换热器下入井内后，与地热井共同构成一个巨大的“换热器”整体，而使下入的换热器相当于这个巨大的“换热器”整体的“芯体”，使得在腐蚀结垢严重的条件下，在地热井狭小的空间内，能够实现地热大流量的换热要求，并保证地热系统的正常运行。其中高温地热井内换热器主要包括换热器主体及底部返流室，换热器主体为管状同心螺旋式结构，以内管和外管之间形成的环状空间、底部返流室、内管的内部构成换热流体的循环通道，使流体在流经换热器的过程中经外管的管壁和底部返流室的外壁与井内的地热流体进行热交换。本实用新型专利技术解决了目前高温地热无法开发利用的问题，对地热能源的开发和利用具有重要意义。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种换热器，特别是涉及一种高温地热井内换热器。
技术介绍
地热是一种取之不尽的低碳能源。高温地热发电的CO2排放量是煤炭的1/10、石油的1/9、天然气的1/6。积极开发和利用地热资源，能够为应对全球气候变暖严重威胁人类生存安全的问题，节约能源，减少CO2排量，减轻对大气环境的污染发挥重要的作用。我国地热资源分布广泛，高温地热主要分布在滇藏地区，仅西藏目前已知的大于180度的高温地热就有100多处，发电潜力达3000多MW。但由于高温地热大多是由液、气、·固多相成分组成的混合流体，化学组分十分复杂，流体内盐的含量很高(矿化度一般都在1000mg/L以上,最高可能超过10000mg/L),所以高温地热开发中存在着严重的腐蚀结垢问题，并且一直未能找到有效的解决办法。这严重制约了我国高温地热的开发和利用，使我国高温地热的开发和利用一直停滞不前，没有新的发展。近年来，随着环保意识的加强，节能减排和可再生能源发展的需要，地热资源的利用正逐渐受到人们的重视，相关技术的研究也开始起步。目前，换热技术已是一项非常成熟的节能技术。换热器在节能、能量转换、能量回收，以及能源利用领域的重要性日益增加。换热器广泛应用于加工、动力、空调、制冷、低温热量回收、替代燃料等方面，已成为现代能源利用的重要设备。换热器的类型很多，可以根据各种能源利用的实际需要，按照用途、结构形式、体积大小等进行选择。为了确保换热器功能的正常发挥，需要综合考虑换热器的使用目的、使用环境、使用条件等多方面因素，以使换热器的结构特点能够适合客观条件的要求。由于高温地热的条件十分复杂，地热井内环境恶劣，高温地热流体存在严重的腐蚀结垢问题，所以尽管现有的换热器的类型很多，但现有的各类换热器均无法适用于高温地热的客观环境。例如在使用过程中换热器会因地热产生的腐蚀结垢，而使其内部的换热通道的截面逐渐减小从而降低地热发电系统的效率，甚至会因换热通道被完全堵塞，而致使循环出现断流，造成系统不能正常运行的情况发生。据研究资料显示，高温地热在地热储层中或地热井内温度和压力没有变化的条件下，腐蚀结垢的现象并不会发生。为此，可以选择采用井内换热的方法，在地热井内直接进行换热，从而避免地热发电设备的腐蚀结垢问题，实现高温地热的正常开发和利用。第一，由于采用井内换热，地热发电系统不必直接接触高温地热流体，可以有效避免高温地热流体对系统设备的腐蚀结垢问题。第二，由于采用井内换热，井内换热器内部循环的流体不是高温地热流体，因此不存在地热对换热器造成结垢堵塞的问题。第三，由于采用井内换热，换热器下入地热井内后，在下入换热器的井段的截面积(指换热器与地热井井管或井壁的环状间隙)会减小约60-70%，这会使地热流体在该井段内形成的高速流，进而产生较强的“自洁”作用，有效地减少或延缓流体内固相成分的结晶堆积，从而大大减轻井内的结垢问题，延长地热井的使用周期。由此可见，在高温地热的开发和利用中采用井内换热技术，是一种可行的地热热能利用方案，并且其方法简洁、实用。而这种井内换热技术的关键则在于换热器的设计，其设计必须适应于地热井的结构特点和高温地热条件，并且能够保证在复杂的高温地热环境中实现正常换热。有鉴于此陷，本专利技术人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本技术。
技术实现思路
本技术的目的在于，提供一种新型结构的高温地热井内换热器，所要解决的技术问题是使其能够适应在地热井井径小、井内空间狭窄、井筒长度(深度)大，井内呈高温高压状态，高温地热具有腐蚀结垢性，实际换热流量大等复杂条件下进行换热，并保证换热功能正常，同时还具有较长的使用寿命，并且通过其采用管状同心螺旋式的换热器主体结构设计，还能够提高换热效率，而且其构造简单，结构紧凑，非常适于实用。本技术的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本技术提出的一种高温地热井内换热器，其包括一换热器主体和一底部返流室；其中所述换热器主体是包括外管和内管的管状同心式结构，并且在所述内管的外壁上设置有螺旋状导流板；所述底部返流室固设于所述换热器主体的一端连通所述内管的内部和所述内管与所述外管之间形成的环状空间；所述换热器主体的另一端分别设置有一低温流体入口和一高温流体出口，所述低温流体入口是与所述内管和所述外管之间形成的环状空间连通，所述高温流体出口是与所述内管的内部连通。本技术的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来进一步实现。前述的高温地热井内换热器，其中所述螺旋状导流板是与所述内管的轴线呈45°角环绕所述内管布置于所述内管的外壁上，并抵靠于所述外管的内壁。前述的高温地热井内换热器，其中在所述内管的内部设置有一衬管，并且在所述内管的内壁上喷涂一层涂料涂层；或者在所述内管的内壁和外壁上都分别喷涂一层涂料涂层。前述的高温地热井内换热器，其中所述底部返流室具有一开口端及一封闭端；所述开口端与所述外管的一端固连；所述封闭端的外壁上设置有肋片，所述肋片是与所述封闭端的外壁及设置于该端顶部的一钢圈固连。前述的高温地热井内换热器，其中所述外管是由波纹不锈钢薄板辊卷焊接而成的钢管。前述的高温地热井内换热器，其中所述外管的外径为166mm ;所述波纹不锈钢薄板的厚度为2. 5mm，其波纹高度为5mm，宽度为20mm，且其波纹与轴向呈小于45°的角；所述内管是壁厚为8mm、直径为120mm的钢管；所述衬管的壁厚为I. 5mm,所述涂料涂层的厚度为0. 5mmo前述的高温地热井内换热器，其中所述肋片的厚度为3_。前述的高温地热井内换热器，还包括一连接管和一上接头；所述低温流体入口是设置于所述上接头一端的侧壁上，所述上接头的另一端是与所述连接管的一端固连，而所述连接管的另一端是与所述换热器主体的所述外管的另一端固连；所述内管的一端是穿过所述连接管和所述上接头而由所述上接头设置有所述低温流体入口的一端的端部伸出；所述高温流体出口是设置于所述内管伸出所述上接头的一端的侧壁上。前述的高温地热井内换热器，其中所述换热器主体是由多节芯体通过外管接箍固连而成；其中每一节所述芯体都是包括外管和内管的管状同心式结构，并且在每一节所述芯体的所述内管的外壁上均设置有螺旋状导流板；所述底部返流室与所述换热器主体、所述换热器主体与所述连接管、以及所述连接管与所述上接头也是通过所述外管接箍固连。前述的高温地热井内换热器，其中每一节所述芯体的所述外管的两端是分别与两个所述外管接箍的一端焊接，并且每一节所述芯体的所述外管、所述内管及设置于其两端的两个所述外管接箍还分别与设置于每一节所述芯体两端的所述内管和所述外管之间的两块固定板焊接。本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本技术高温地热井内换热器至少具有下列优点及有益效果一、本技术的高温地热井内换热器相当于一个换热器的“芯体”，其与地热井身共同构成一个巨大的“换热器”，形成一个“换热器”的完整结构。其中这个巨大的“换热器”是将地热井作为换热器的组成部分(即“换热器”的外壳)，巧妙地利用地热井的客观条件，在井内截面积较小的条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高温地热井内换热器，其特征在于其包括一换热器主体和一底部返流室；其中所述换热器主体是包括外管和内管的管状同心式结构，并且在所述内管的外壁上设置有螺旋状导流板；所述底部返流室固设于所述换热器主体的一端连通所述内管的内部和所述内管与所述外管之间形成的环状空间；所述换热器主体的另一端分别设置有一低温流体入口和一高温流体出口，所述低温流体入口是与所述内管和所述外管之间形成的环状空间连通，所述高温流体出口是与所述内管的内部连通。2.根据权利要求I所述的高温地热井内换热器，其特征在于其中所述螺旋状导流板是与所述内管的轴线呈45°角环绕所述内管布置于所述内管的外壁上，并抵靠于所述外管的内壁。3.根据权利要求2所述的高温地热井内换热器，其特征在于其中在所述内管的内部设置有一衬管，并且在所述内管的内壁上喷涂一层涂料涂层；或者在所述内管的内壁和外壁上都分别喷涂一层涂料涂层。4.根据权利要求3所述的高温地热井内换热器，其特征在于其中所述底部返流室具有一开口端及一封闭端；所述开口端与所述外管的一端固连；所述封闭端的外壁上设置有肋片，所述肋片是与所述封闭端的外壁及设置于该端顶部的一钢圈固连。5.根据权利要求4所述的高温地热井内换热器，其特征在于其中所述外管是由波纹不锈钢薄板辊卷焊接而成的钢管。6.根据权利要求5所述的高温地热井内换热器，其特征在于其中所述外管的外径为166mm ;所述波纹不锈钢薄板的厚度为2. 5mm,其波纹高度为5mm,宽度为2...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建平，
申请(专利权)人：陈建平，
类型：实用新型
国别省市：