CN105650917B - 一种地热能提取方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种地热能提取方法及装置属于地热能利用技术；所述方法是利用二氧化碳做为地热换热提取介质，通过二氧化碳与由超导介质构成的集热器相互配合完成地热能提取；所述装置结构是：在外筒体内部套装内筒体，在外与内筒体之间设置间距2‑3厘米的密闭筒形腔室，超导介质充入在密闭筒形腔室内，内筒体的上、下端部分别与二氧化碳介质输出管和二氧化碳介质输入管密封连通，在二氧化碳介质输出管外壁面上设置保温层；本发明利用二氧化碳作为提取地热能的介质，具有方法科学合理、地热能提取效率高、装置结构简单、操作使用简易方便、节能环保、生产成本低廉的特点。

Description

一种地热能提取方法及装置
技术领域
本发明属于地热能利用技术。
背景技术
雾霾越来越严重的侵蚀我们的生存环境，开发利用清洁能源用以取代产生雾霾的燃煤已是刻不容缓的当务之急。而能够取代燃煤，既经济又实用的清洁能源就是地热能。目前，人们对地热能的开发利用仅局限在温泉、地表低温的开发利用和少之又少的干热岩发电，始终没能规模化的开采应用。其原因就是缺少科学合理的开采方法和装置。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术存在的问题，结合地热能开发利用的实际需要，提供一种地热能提取方法及装置，通过利用具有良好流动性能和热效率高的特殊气体二氧化碳做为介质进行地热能提取，达到节能环保、换热效率高、生产成本低廉的目的。
本发明的目的是这样实现的：
所述地热能提取方法是利用二氧化碳做为地热换热提取介质，通过二氧化碳与由超导介质构成的集热器相互配合进行热交换完成地热能提取。
一种地热能提取装置，在外筒体内部套装内筒体，在所述外筒体内壁面与内筒体外壁面之间设置间距2-3厘米的密闭筒形腔室，在所述密闭筒形腔室内充入超导介质，由内、外筒体与超导介质构成集热器；所述内筒体的上、下端部分别与二氧化碳介质输出管和二氧化碳介质输入管密封连通，在所述二氧化碳介质输出管外壁面上设置保温层。
本发明充分利用二氧化碳导热性好的特性，将其作为提取地热能的介质，并与超导介质相配合完成地热能提取作业，具有方法科学合理、地热能提取效率高、装置结构简单、操作使用简易方便、节能环保、生产成本低廉的特点，适合各种地质岩层结构的地热能开发利用，适用范围广、适用能力强。
附图说明
图1是地热能提取装置结构示意图。
图中件号说明：
1、二氧化碳介质输出管、2、外筒体、3、密闭筒形腔室、4、内筒体、5、二氧化碳介质输入管、6、保温层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施方案进行详细描述。所述地热能提取方法是利用二氧化碳做为地热换热提取介质，通过二氧化碳与由超导介质构成的集热器相互配合进行热交换完成地热能提取。
一种地热能提取装置，在外筒体2内部套装内筒体4，在所述外筒体2内壁面与内筒体4外壁面之间设置间距2-3厘米的密闭筒形腔室3，在所述密闭筒形腔室3内充入超导介质，由内、外筒体4、2与超导介质构成集热器；所述内筒体4的上、下端部分别与二氧化碳介质输出管1和二氧化碳介质输入管5密封连通，在所述二氧化碳介质输出管1外壁面上设置保温层6。外筒体2外直径为28-32厘米，所述外筒体2长度为100-300米。
实施例：
制作一眼2000米至3500米深的地热井，一般情况下这一区间的温度在摄氏60度至摄氏110度，根据所需要提取地热能的温度来确定井的深度。在井的底部，用定向钻沿井壁四周向斜下方钻数个孔洞，洞深可在300米至500米，或利用压裂技术在井的底部进行多层的压裂，压裂的半径范围越大越好，这样，井底周边深处和井底部周边的热能就会源源不断的汇聚到井底部补充不断提取的热能量。这种热能补充的方法，可以选择用其中一种，也可以两种同时使用。孔洞的数量、深度、压裂的层数多少、半径大小等要根据所需要地热能的数量而定。在井底部设置由内、外筒体4、2和超导介质构成的集热器，集热器一般为圆柱体，直径在28-32厘米，长度为100米至300米，直径和长度可根据井道的直径和长度来决定。井中设置两根管，一根是二氧化碳介质输入管5，由井口至井底部，与内筒体4下部相连；另一根是二氧化碳介质输出管1，与内筒体4上端相连，由井底部通至井口。把二氧化碳做为介质注入到二氧化碳介质输入管5中，进入井底，在进入过程中，随着深度的增加，井内温度不断提高，二氧化碳介质的温度也不断提高，并由液态变为气态，之后进入集热器，在超导介质作用下，集热器成为高温区，二氧化碳介质经过集热器并吸热达到要求的温度后，进入二氧化碳介质输出管1内，带着热能量返回地面，二氧化碳介质的热能量输出后，带着余温，经过加压装置重新进入二氧化碳介质输入管5内，循环往复将地热能不断的提取到地上。超导介质可加速和提高地热能与二氧化碳介质之间的热交换速度和效率。

Claims (3)

1.一种地热能提取方法，其特征在于：所述地热能提取方法是利用二氧化碳做为地热换热提取介质，通过由超导介质构成的集热器和二氧化碳介质输入、输出管道组成的地热能提取装置进行热交换完成地热能提取；所述集热器的结构是：在外筒体内部套装内筒体，在所述外筒体内壁面与内筒体外壁面之间设置间距2-3厘米的密闭筒形腔室，在所述密闭筒形腔室内充入超导介质，由内、外筒体与超导介质构成集热器；所述内筒体的上、下端部分别与二氧化碳介质输出管和二氧化碳介质输入管密封连通，二氧化碳介质输出管由底部通至井口，二氧化碳介质输入管由井口至井底部；把二氧化碳做为介质注入到二氧化碳介质输入管中，进入井底，在进入过程中，随着深度的增加，井内温度不断提高，二氧化碳介质的温度也不断提高，并由液态变为气态，之后进入集热器，在超导介质作用下，集热器成为高温区，二氧化碳介质经过集热器并吸热达到要求的温度后，进入二氧化碳介质输出管内，带着热能量返回地面，二氧化碳介质的热能量输出后，带着余温，经过加压装置重新进入二氧化碳介质输入管内，循环往复将地热能不断提取到地上。
2.一种如权利要求1所述的地热能提取装置，其特征在于：在外筒体(2)内部套装内筒体(4)，在所述外筒体(2)内壁面与内筒体(4)外壁面之间设置间距2-3厘米的密闭筒形腔室(3)，在所述密闭筒形腔室(3)内充入超导介质，由内、外筒体(4、2)与超导介质构成集热器；所述内筒体(4)的上、下端部分别与二氧化碳介质输出管(1)和二氧化碳介质输入管(5)密封连通，在所述二氧化碳介质输出管(1)外壁面上设置保温层(6)。
3.根据权利要求2所述的一种地热能提取装置，其特征在于：外筒体(2)的直径和长度可根据井道的直径和长度来决定。
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