CN103954060A - 深层干热岩层地热组合换热系统 - Google Patents

深层干热岩层地热组合换热系统 Download PDF

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Shaanxi Sijichun Clean Heat Source Co., Ltd.
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李建峰
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Abstract

本发明涉及深层干热岩层地热组合换热系统，由下述部分构成：地下深层干热岩层钻孔内设有一组或多组密闭的金属换热器，换热器内一次充注好所需换热用内部循环水，换热器内设有进水管和出水管，进水管上设有水泵，换热器通过进水管连接至热泵机组，热泵机组通过出水管连通至换热器，多组换热器通过进水管和出水管并联。本发明实现了利用换热管外壁与干热岩层进行热交换，提高换热能力及减小功耗的多管换热。本发明能够保证地下换热系统群有足够的换热能力来满足工程热负荷的需要。同时节省投资和水泵功耗，使每个换热系统最大限度的参与换热，对地面建筑无影响。因此整个系统造价低，易于施工。本发明是一种全新的利用地热技术方法。

Description

深层干热岩层地热组合换热系统
技术领域
本发明涉及深层干热岩层地热换热系统，尤其是涉及深层干热岩层地热组合换热系统。
技术背景
地球内部的热能统称为地热能，它是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的能量，是地球内部普遍存在的新型清洁能源，储量巨大，无污染，不受地面气候等条件的影响，全球地热能资源总量，相当于现在全球资源总消耗量的45万倍。
早在1970年地质部部长李四光先生就高瞻远瞩地提出“地下是一个大热库，是人类开辟自然能源的一个新来源，就像人类发现煤炭、石油可以燃烧一样”。而大部分的地热能都储存于岩石中，称为干热岩。
据初步估算：我国干热岩在地下2000m—4000m范围内，主要的高热流区约190万km2。储存的热量相当于51.6万亿吨标准煤炭。
干热岩供热技术是指通过钻机向地下一定深度干热岩层钻孔，在钻孔中安装一种密闭的金属换热器，在内充满换热介质，通过换热器传导将地下深度的热能导出，并通过专用设备系统向地面建筑物供热的新技术。
为了突出这一新技术的特点，以便与开采地下水区别开来，将这一新技术命名为干热岩供热技术。
发明内容
本发明的目的是提供一种可不取地下热水，提高换热能力及减小功耗的深层干热岩层地热组合换热系统。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：一种深层干热岩层地热组合换热系统，包括进水管(1)、出水管(3)、水泵(4)、热泵机组(5)、换热器(6)和干热岩层(7)，干热岩层(7)钻孔内设有一组或多组密闭的金属换热器(6)，换热器(6)内一次充注好所需换热用内部循环水，换热器(6)内设有进水管(1)和出水管(3)，进水管(1)上设有水泵(4)，换热器(6)通过进水管(1)连接至热泵机组(5)，热泵机组(5)通过出水管(3)连通至换热器(6)，多组换热器(6)通过进水管(1)和出水管(3)并联。
所述的换热器(6)的数量根据工程热负荷量确定。
本发明具有以下优点：
(1)本发明可以根据工程项目热负荷量的大小来确定换热器的数量和深度，保证地下换热系统有足够的换热能力来满足工程热负荷的需要。
(2)换热器采用全封闭循环系统，向地下深处2000-5000m安装换热器，通过换热器管外壁与周围干热岩层换热，不抽取地下水，防止地下水位下降，因此对地面建筑无影响节省投资和水泵数量，使每个换热系统最大限度的参与换热。
(3)本发明从根本上解决了换热问题，实现了普遍利用高温干热岩热能的目的。
(4)普遍适用。钻孔位置的选定比较灵活，一般不受场地条件制约，每个建筑物下都有地热能，开发地热能在地面上具有普遍性。
(5)绿色环保。无废气、废液、废渣等任何排放，能量来自地热，治污减霾成效显著。
(6)保护水资源。本发明与地下水隔离，仅通过换热器管壁与高温岩层换热，不抽取地下热水，也不使用地下水。
(7)高效节能。本发明换热器提高了地下吸热导热效率。一个换热孔可以解决1-1.3万平米建筑的供暖。
(8)系统寿命长。地下换热器采用J55特种钢材制造，耐腐蚀、耐高温、耐高压，寿命与建筑寿命相当。
(9)安全可靠。孔径小(200毫米)，深度在2000米以下，对建筑地基无任何影响，地下无运动部件；利用地下高温热源供热，系统稳定。
(10)对整个换热系统的结构要求低，向地下中、深层取热，增加单孔取热量，扩大供热面积，可减少钻孔数，降低开发成本。因此整个系统造价低，易于施工。
附图说明
附图为本发明结构示意图。
具体实施方式
一种深层干热岩层地热组合换热系统，包括进水管1、出水管3、水泵4、热泵机组5、换热器6和干热岩层7。地下深层干热岩层7钻孔内设有一组或多组密闭的金属换热器6，换热器6内一次充注好所需换热用内部循环水，换热器6内设有进水管1和出水管3，进水管1上设有水泵4，换热器6通过进水管1连接至热泵机组5，热泵机组5通过出水管3连通至换热器6，多组换热器6通过进水管1和出水管3并联。换热器6的数量根据工程热负荷量确定。
本发明运行时，打开水泵4，循环水通过进水管1经过热泵机组5吸热后，由出水管3将循环水注入换热管6内。循环水利用换热管外壁2与干热岩层7进行热交换。热泵机组5吸热后向建筑物供热取暖。
本发明的应用实例
●干热岩供热
西安市某大厦住宅、商场供热项目。项目总建筑面积38000平米，其中住宅25000平米，商业13000平米。
(1)钻孔数：3个，钻孔深：2000m
(2)技术特点：在钻孔中放入超长密闭金属换热器，将地下热能导出。
(3)功能：冬季供热
(4)效益计算(按每万平米计算)
A.与燃煤锅炉比较替代使用标煤：163吨/每万平米/每采暖季。
B.减少CO2排放量：428.4吨/每万平米/每采暖季。
C.减少SO2排放量：1.36吨/每万平米/每采暖季。
用此项新技术优势明显：热源更稳定；取热供热效率更高；环保节能；社会效益显著。据计算，用此项技术从地下2000m处取热，其运行成本约是集中供热的35％。
如果进行规模化推广，在一个采暖季(4个月)，以100万平米建筑为例，采用干热岩供热技术，可比燃煤锅炉节约标煤1.6万吨，减少CO2约4.3万吨，减少SO2约136吨，环境效益十分显著。

Claims (2)

1.一种深层干热岩层地热组合换热系统，包括进水管(1)、出水管(3)、水泵(4)、热泵机组(5)、换热器(6)和干热岩层(7)，其特征在于：干热岩层(7)钻孔内设有一组或多组密闭的金属换热器(6)，换热器(6)内一次充注好所需换热用内部循环水，换热器(6)内设有进水管(1)和出水管(3)，进水管(1)上设有水泵(4)，换热器(6)通过进水管(1)连接至热泵机组(5)，热泵机组(5)通过出水管(3)连通至换热器(6)，多组换热器(6)通过进水管(1)和出水管(3)并联。
2.如权利要求书所述的深层干热岩层地热组合换热系统，其特征在于：所述的换热器(6)的数量根据工程热负荷量确定。
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