CN106839479A - 一种新型换能管道、结构及换能方法 - Google Patents

一种新型换能管道、结构及换能方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于地下热能利用技术领域，具体涉及一种新型换能管道、结构及换能方法；所述换能结构包括气态媒介输送管道、液态媒介输送管道、换热器、动力输送装置；所述气态媒介输送管道深入地下与地下热源接触；所述动力输送装置设置于气态媒介输送管道出口，用于将地下热源从地下抽至出口处；所述换热器具有出口和进口，所述气态媒介输送管道出口与换热器的进口连接；所述换热器的出口安装有液态媒介输送管道；所述液态媒介输送管道穿过气态媒介输送管道并随气态媒介输送管设置方向设置；所述液态媒介输送管道延伸至地下热源处。可以使得气体流速增加，增加换能效率；具有避免污染回灌水，提高换热效率、降低换热损耗的技术效果。

Description

一种新型换能管道、结构及换能方法
技术领域
本发明属于地下热能利用技术领域，具体涉及一种新型换能管道、结构及换能方法。
背景技术
地热能是一种新能源，地热能的开发利用，对改善我国的能源结构具有重大意义。当前所开发的地热，主要用于洗浴、发电、采暖等，地热能的获取主要有抽取地下热水直接获取热量再将利用后的尾水进行回灌及不抽取地下水—采用换热器间接获取地下热量两种技术，存在着尾水回灌存在着污染地下水的缺点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种新型换能管道、结构及换能方法，目的在于解决换能后热水回灌污染地下水的问题，达到避免换热后地下热水受到污染，同时提高换热效率降低回灌能耗的问题。
为达到上述目的，本发明采用如下的技术方案予以实现：
一种新型换热管道，包括气态媒介输送管道、液态媒介输送管道；
所述液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内；
所述气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径；
所述液态媒介输送管道长于气态媒介输送管道并延伸至热源处。
一种摄取地下热能的换能结构，
所述换能结构包括气态媒介输送管道、液态媒介输送管道、换热器、动力输送装置；
其中：
所述气态媒介输送管道深入地下与地下热源接触；
所述动力输送装置设置于气态媒介输送管道出口，用于将地下热源从地下抽至出口处；
所述换热器具有出口和进口，所述气态媒介输送管道出口与换热器的进口连接；
所述换热器的出口安装有液态媒介输送管道；所述液态媒介输送管道穿过气态媒介输送管道并随气态媒介输送管设置方向设置。
进一步地，
所述气态媒介输送管道的出口处管道直径小于深入地下的管道直径。
进一步地，
所述换热器包括换热仓，该换热仓内设置有与气态媒介输送管道出口连接的换热盘管；所述换热仓设置泄压口。
进一步地，
所述气态媒介输送管道外壁包裹有保温层；
所述液态媒介输送管道外壁包裹有保温层。
进一步地，
所述气态媒介输送管道出口处内置有第一密闭阀门、第二密闭阀门；
所述动力输送装置设置于第一密闭阀门和第二密闭阀门之间。
进一步地，
所述气态媒介输送管道的材料为金属管材、液态媒介输送管道的材料为塑料管材。
一种换能方法，包括：
将液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内，并将气态媒介输送管道深入地下热源接触；
所述气态媒介输送管道出口与换热器进口连接；所述液态媒介输送管道进口与换热器出口连接，使得液态媒介输送管道、气态媒介输送管道、换热器三者形成循环回路；
将动力输送装置置于气态媒介输送管道出口内，并在动力输送装置吸气口和出气口分别设置密闭阀门；
启动动力输送装置，将地下的人能抽至气态媒介输送管道内并通过气态媒介管道输送到换热仓内，在换热仓内的换热盘管充满流动的换热介质比如冷水，在换热介质流动过程中实现换热，换热完成或达到一定介质时凝结成水，通过液态介质管道排入地下热源处；
将液态介质管道穿过气态介质管道并套于气态介质管其内直至热源处。
进一步地，
所述气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径，用于增加气体流速；所述密闭阀门为常开阀门，动力输送装置需要检修时则关闭密闭阀门。
进一步地，
所述换热器具有的换热盘管置于换热仓中，延长从地下抽上来的热气换热时间使得换能效率更高。
本发明的技术效果和优点如下：
1.本申请实施例采用气态媒介输送管道内置于液态媒介输送管道和液态媒介输送管道长于气态媒介输送管道并延伸至热源处，再将气态媒介输送管道出口与换热器的进口连接，再将换热器的出口与液态媒介输送管道入口连接，整体形成了无污染的换能循环结构，当开始换能时，通过动力装置启动，将地下的热能比如热气通过气态媒介输送管道抽至换热器内进行能量交换，交换后热气冷却成液体再重力的作用下沿液态媒介输送管道回流至热源处；解决了热源利用后凝结的水被污染的问题，同时采用直接回流的结构设计，避免了二次能耗的发生，具有回灌水源不被污染，热能换热效果好和能耗小及节约开挖或钻孔成本的技术效果。
2.本申请实施例采用气态媒介输送管道内置于液态媒介输送管道和液态媒介输送管道长于气态媒介输送管道并延伸至热源处，同时气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径和动力输送装置吸入口产生的负压强化了管道底部液态传热媒介的气化过程，加强了传热。可以保证热源利用后热源介质不被污染，而直接送入取源地，进一步优选的气态媒介输送管道变径设置，可以使得气体流速增加，增加换能效率；具有避免污染回灌水，提高换热效率、降低换热损耗的技术效果。
3.本申请实施例采用液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内具有避免回灌冷水被污染的技术效果并直接将回灌水送入热源处，具体是当动力输送装置启动后热气被抽至换热器中，此时由于负压的作用加速了热待抽取热源的气化速度，经过换热后热气冷却为有温度温水，通过液态媒介输送管道送入热源处，由于气态媒介输送管道深入地下热源接触避免与被抽取的热源接触产生能量消耗，进一步的当需要对动力输送装置进行检修时，关闭密闭阀门即可对其进行检修，进一步的采用换热盘管加大了热气的换热时间，提高了换热效率，总体的解决了回灌水被污染和回灌水消耗待抽取热气源能量的问题。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图中，1-传热媒介，2-气态媒介输送管道，3-换热器，31,换热仓；32，换热盘管；33，泄压口；4-液态媒介输送管道，5-动力输送装置，6-密闭阀门，7-密闭阀门，8-保温层，9-保温层。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行详细说明。
为达到上述目的，本发明采用如下的解决思路：
一种摄取地下热能的换能结构，
所述换能结构包括气态媒介输送管道、液态媒介输送管道、换热器、动力输送装置；
其中：
所述气态媒介输送管道深入地下与地下热源接触；
所述动力输送装置设置于气态媒介输送管道出口，用于将地下热源从地下抽至出口处；
所述换热器具有出口和进口，所述气态媒介输送管道出口与换热器的进口连接；
所述换热器的出口安装有液态媒介输送管道；所述液态媒介输送管道穿过气态媒介输送管道并随气态媒介输送管设置方向设置；所述液态媒介输送管道延伸至地下热源处。
下面结合附图对本发明进行详细说明。
实施例1，结合图1描述。
一种新型换热管道，包括气态媒介输送管道2、液态媒介输送管道4；
所述液态媒介输送管道4主要回流段置于气态媒介输送管道2内；
所述气态媒介输送管道2出口处管道直径小于深入地下段的管道直径；
所述液态媒介输送管道4长于气态媒介输送管道2并延伸至热源处。
本申请实施例采用气态媒介1输送管道内置于液态媒介输送管道和液态媒介输送管道长于气态媒介输送管道并延伸至热源处，同时气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径和动力输送装置吸入口产生的负压强化了管道底部液态传热媒介的气化过程，加强了传热。可以保证热源利用后热源介质不被污染，而直接送入取源地，进一步优选的气态媒介输送管道变径设置可以使得气体流速增加，增加换能效率，具有避免污染回灌水，提高换热效率、降低换热损耗的技术效果。
实施例2，结合图1描述。
一种摄取地下热能的换能结构，
所述换能结构包括气态媒介输送管道2、液态媒介输送管道4、换热器3、动力输送装置5、；
其中：
所述气态媒介输送管道2深入地下与地下热源接触；
所述动力输送装置5设置于气态媒介输送管道2出口，用于将地下热源从地下抽至出口处；所述动力输送装置5可以是动力泵或动力扇；
所述换热器3具有出口和进口，所述气态媒介输送管道2出口与换热器3的进口连接；
所述换热器3的出口安装有液态媒介输送管道4；所述液态媒介输送管道4穿过气态媒介输送管道2并随气态媒介输送管2设置方向设置；所述液态媒介输送管道4延伸至地下热源处。
本申请实施例采用气态媒介输送管道内置于液态媒介输送管道和液态媒介输送管道长于气态媒介输送管道并延伸至热源处，再将气态媒介输送管道出口与换热器的进口连接，再将换热器的出口与液态媒介输送管道入口连接，整体形成了无污染的换能循环结构，当开始换能时，通过动力装置启动，将地下的热能比如热气通过气态媒介输送管道抽至换热器内进行能量交换，交换后热气冷却成液体再重力的作用下沿液态媒介输送管道回流至热源处；解决了热源利用后凝结的水被污染的问题，同时采用直接回流的结构设计，避免了二次能耗的发生，具有回灌水源不被污染，热能换热效果好和能耗小及节约开挖或钻孔成本的技术效果。
进一步地，所述气态媒介输送管道2的出口处管道直径小于深入地下的管道直径。可以保证热源利用后热源介质不被污染，而直接送入取源地，进一步优选的气态媒介输送管道变径设置可以使得气体流速增加，增加换能效率。
进一步地，所述换热器3包括换热仓31，该换热仓31内设置有与需热设备连接的换热盘管32；所述气态媒介输送管道2与换热仓31的上部连通；所述液态媒介输送管道4与换热仓31的底部连通。
所述换热仓31设置泄压口33。
进一步地，所述气态媒介输送管道2外壁包裹有保温层一8；所述液态媒介输送管道4外壁包裹有保温层二9。避免了热能在传导过程被外界的能量所稀释，同样的在回灌水具有温度时，避免其能量损失，减少回灌水对待取热源处的能量损耗。
进一步地，所述气态媒介输送管道2出口处内置有第一密闭阀门6、第二密闭阀门7；
所述动力输送装置设置于第一密闭阀门6和第二密闭阀门7之间。当需要对动力输送装置进行检修时，关闭密闭阀门即可对其进行检修。
进一步地，
所述气态媒介输送管道2的材料为金属管材、液态媒介输送管道4的材料为塑料管材。
实施例3，结合图1描述。
一种换能方法，包括：
步骤1，将液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内，并将气态媒介输送管道深入地下热源接触；
步骤2，所述气态媒介输送管道出口与换热器进口连接；所述液态媒介输送管道进口与换热器出口连接，使得液态媒介输送管道、气态媒介输送管道、换热器三者形成循环回路；
步骤3，将动力输送装置置于气态媒介输送管道出口内，并在动力输送装置吸气口和出气口分别设置密闭阀门；
步骤4，启动动力输送装置，将地下的人能抽至气态媒介输送管道内并通过气态媒介管道输送到换热仓内，在换热仓内的换热盘管充满流动的换热介质比如冷水，在换热介质流动过程中实现换热，换热完成或达到一定介质时凝结成水，通过液态介质管道排入地下热源处；
步骤5，将液态介质管道穿过气态介质管道并套于气态介质管其内直至热源处，引导冷凝水的流向。
进一步地，
所述气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径，用于增加气体流速；所述密闭阀门为常开阀门，动力输送装置需要检修时则关闭密闭阀门。
进一步地，
所述换热器具有的换热盘管置于换热仓中，延长从地下抽上来的热气换热时间使得换能效率更高。
本申请实施例采用液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内具有避免回灌冷水被污染的技术效果并直接将回灌水送入热源处，具体是当动力输送装置启动后热气被抽至换热器中，此时由于负压的作用加速了热待抽取热源的气化速度，经过换热后热气冷却为有温度温水，通过液态媒介输送管道送入热源处，由于气态媒介输送管道深入地下热源接触避免与被抽取的热源接触产生能量消耗，进一步的当需要对动力输送装置进行检修时，关闭密闭阀门即可对其进行检修，进一步的采用换热盘管加大了热气的换热时间，提高了换热效率，总体的解决了回灌水被污染和回灌水消耗待抽取热气源能量的问题。
本申请实施例还包括中深层地热地下换热动力热管，包括深埋于地下的气态媒介输送管道(2)、液态媒介输送管道(4)与换热器(3)相连，形成环路，在环路中充满传热媒介(1)，由动力输送装置(5)，提供循环动力；在正常工作的过程中，密闭阀门(6)(7)开启；在动力输送装置(5)需要检修、更换时，关闭密闭阀门(6)(7)。
传热媒介(1)在气态媒介输送管道(2)底部吸收深层地热热量后气化；
动力输送装置(5)用以提供气化后的传热媒介(1)在气态媒介输送管道(2)输送过程中所需的动力；
气态媒介输送管道(2)在换热器(3)中与循环换热介质换热，将所携带的热量交换到循环换热介质中，使得循环换热介质的温度升高，而气态传热媒介(1)冷却、液化，变成液态传热媒介(1)；
液态传热媒介(1)在重力作用下经液态媒介输送管道(4)，返回气态媒介输送管道(2)底部，形成循环。为减少在输送过程中的热量损失，媒介输送管道(3)(4)，均设有保温层。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种新型换热管道，其特征在于，包括气态媒介输送管道、液态媒介输送管道；
所述液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内；
所述气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径；
所述液态媒介输送管道长于气态媒介输送管道。
2.一种摄取地下热能的换能结构，其特征在于，
所述换能结构包括气态媒介输送管道、液态媒介输送管道、换热器、动力输送装置；
其中：
所述气态媒介输送管道深入地下与地下热源接触；
所述动力输送装置设置于气态媒介输送管道出口，用于将地下热源从地下抽至出口处；
所述换热器具有出口和进口，所述气态媒介输送管道出口与换热器的进口连接；
所述换热器的出口安装有液态媒介输送管道；所述液态媒介输送管道穿过气态媒介输送管道并随气态媒介输送管设置方向设置。
3.如权利要求2所述的摄取地下热能的换能结构，其特征在于，
所述气态媒介输送管道的出口处管道直径小于深入地下的管道直径。
4.如权利要求2所述的摄取地下热能的换能结构，其特征在于，
所述换热器包括换热仓，该换热仓内设置有与气态媒介输送管道出口连接的换热盘管；所述换热器包括换热仓，该换热仓内设置有与需热设备连接的换热盘管；所述气态媒介输送管道与换热仓的上部连通；所述液态媒介输送管道与换热仓的底部连通；
所述换热仓设置泄压口。
5.如权利要求2所述的摄取地下热能的换能结构，其特征在于，
所述气态媒介输送管道外壁包裹有保温层；
所述液态媒介输送管道外壁包裹有保温层。
6.如权利要求2所述的摄取地下热能的换能结构，其特征在于，
所述气态媒介输送管道出口处内置有第一密闭阀门、第二密闭阀门；
所述动力输送装置设置于第一密闭阀门和第二密闭阀门之间。
7.如权利要求1所述的摄取地下热能的换能结构，其特征在于，
所述气态媒介输送管道的材料为金属管材、液态媒介输送管道的材料为塑料管材。
8.一种利用如权利要求2-7任一所述的换能结构的换能方法，其特征在于，包括：
将液态媒介输送管道主要回流段置于气态媒介输送管道内，并将气态媒介输送管道深入地下热源接触；
所述气态媒介输送管道出口与换热器进口连接；所述液态媒介输送管道进口与换热器出口连接，使得液态媒介输送管道、气态媒介输送管道、换热器三者形成循环回路；
将动力输送装置置于气态媒介输送管道出口内，并在动力输送装置吸气口和出气口分别设置密闭阀门；
启动动力输送装置，将地下的人能抽至气态媒介输送管道内并通过气态媒介管道输送到换热仓内，在换热仓内的换热盘管充满流动的换热介质，在换热介质流动过程中实现换热，换热完成或达到一定介质时凝结成水，通过液态介质管道排入地下热源处；
将液态介质管道穿过气态介质管道并套于气态介质管其内直至热源处。
9.如权利要求8所述的换能方法，其特征在于，
所述气态媒介输送管道出口处管道直径小于深入地下段的管道直径，用于增加气体流速；所述密闭阀门为常开阀门，动力输送装置需要检修时则关闭密闭阀门。
10.如权利要求8所述的换能方法，其特征在于，
所述换热器具有的换热盘管置于换热仓中，延长从地下抽上来的热气换热时间使得换能效率更高。
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