CN109694140A - 一种孔隙型地热尾水回灌处理设备及应用其的回灌系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种孔隙型地热尾水回灌处理设备及应用其的回灌系统，孔隙型地热尾水回灌处理设备包括粗效过滤部分、精密过滤部分、排气部分和机械消泡部分，粗效过滤部分、精密过滤部分、排气部分与机械消泡部分通过管道依次连接；应用回灌处理设备的回灌系统包括开采井、换热主体、回灌处理设备、回灌加压部分和回灌井，开采井、换热主体、回灌处理设备、回灌加压部分与回灌井之间通过管道依次连接，开采井与回灌井设置于热储层。本发明采用该系统。本发明采用该系统，能够实现对地热尾水的良好过滤处理，以保证回灌效率，且降低维护成本，同时可进行地热尾水中气泡的消泡处理，以有效配合排气设备防止管道发生气堵问题。

Description

一种孔隙型地热尾水回灌处理设备及应用其的回灌系统

技术领域

本发明涉及地热回灌型供暖技术领域，尤其涉及一种孔隙型地热尾水回灌处理设备及应用其的回灌系统。

背景技术

地热资源是在漫长的地质历史发展过程中形成的，携带热能的地热流体并非取之不尽，过度开采或热田养护不当，它也是会枯竭的，而回灌是实现地热资源开发与保护的主要措施之一，特别是一些以供暖利用为主要用途的地热项目，被取走热量后的地热尾水成为很好的回灌水源。回灌按其压力方式的不同分为自然回灌和压力回灌，自然回灌是指换热后的地热尾水在不用加压的情况下，将地热尾水直接注入回灌井进行回灌；压力回灌是指在采用加压泵加压的情况下将尾水注入回灌井进行回灌。回灌难易程度与热储层的裂隙发育及地下热水运移通道的顺畅程度密切相关，其中，孔隙型回灌多采用压力回灌同时备以自然回灌的回灌方式，但是，现有的孔隙型地热尾水回灌系统在实际应用过程中仍存在如下问题：

1、在地热尾水的回灌过程中，常常易因地热尾水中的大颗粒悬浮物及微生物等造成管道的堵塞，故需在回灌系统中设置地热尾水回灌处理设备，然而现有的回灌处理设备虽然可保证一定的除污能力，但其存在承压能力弱、维护成本高以及使用寿命低等不足。

2、回灌系统中的排气设备能够将因流速和压力变化从地热尾水中产生的多余气体进行排除，以防止气堵，但其难以实现对地热尾水中气泡的良好消除，故仍易发生气堵问题，若采用现有的消泡设备则往往使得成本增加。

发明内容

本发明的主要目的在于解决现有技术中存在的问题，提供一种能够实现对地热尾水的良好过滤处理，以保证回灌效率，延长回灌系统的使用寿命，且降低维护成本，同时可进一步进行地热尾水中气泡的消泡处理，以有效配合排气设备防止管道发生气堵问题，并降低系统整体成本的孔隙型地热尾水回灌处理设备及应用其的回灌系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种孔隙型地热尾水回灌处理设备，其中所述孔隙型地热尾水回灌处理设备包括粗效过滤部分、精密过滤部分、排气部分和机械消泡部分，所述粗效过滤部分、所述精密过滤部分、所述排气部分与所述机械消泡部分通过管道依次连接。

进一步地，所述机械消泡部分设置为包括进水口、消泡罐、消泡板组和出水口，所述进水口设置于所述消泡罐的侧壁上部分，且该进水口设置为连通所述排气部分的输出端，所述消泡罐的内腔上部分设置所述消泡板组，且该消泡罐的侧壁下部分设置所述出水口。

进一步地，所述消泡板组设置为多组倾斜消泡板，相邻所述倾斜消泡板上下相对应设置，所述倾斜消泡板上均匀设置若干结构相同的阶梯状倒圆台通孔。

进一步地，所述粗效过滤部分设置为过滤精度50μm，且该粗效过滤部分设置为包括进水口压力表一、三袋式过滤器和出水口压力表一，所述进水口压力表一设置于所述三袋式过滤器的进水端上，所述三袋式过滤器的出水端设置为连通所述精密过滤部分的输入端，所述三袋式过滤器上设置一反冲洗水排污口，且该三袋式过滤器的出水端上设置所述出水口压力表一。

进一步地，所述精密过滤部分设置为过滤精度3～5μm，且该精密过滤部分设置为包括进水口压力表二、316不锈钢壳体、不锈钢骨架、棉纤维缠绕滤芯和出水口压力表二，所述进水口压力表二设置于所述316不锈钢壳体的进水端上，所述316不锈钢壳体的进水端设置为连通所述粗效过滤部分的输出端，且该316不锈钢壳体的出水端设置为连通所述排气部分的输入端，所述不锈钢骨架的内腔共轴线设置所述316不锈钢壳体，且该不锈钢骨架的内腔共轴线设置所述棉纤维缠绕滤芯，所述出水口压力表二设置于所述316不锈钢壳体的出水端上。

进一步地，所述排气部分设置为排气罐，所述排气罐的罐体顶部设置自动排气阀。

一种应用回灌处理设备的回灌系统，其中所述应用回灌处理设备的回灌系统包括开采井、换热主体、回灌处理设备、回灌加压部分和回灌井，所述开采井、所述换热主体、所述回灌处理设备、所述回灌加压部分与所述回灌井之间通过管道依次连接，所述开采井与所述回灌井设置于热储层。

进一步地，所述开采井与所述换热主体之间的管道上依次设置除砂器和电磁流量计一。

进一步地，所述回灌加压部分与所述回灌井之间的管道上还设置除污器。

进一步地，所述回灌加压部分设置为包括加压泵和电磁流量计二，所述加压泵的输入端设置为通过管道连接所述回灌处理设备的输出端，且该加压泵的输出端设置为通过管道连接所述电磁流量计二的输入端，所述电磁流量计二的输出端设置为通过管道连接所述除污器的输入端。

本发明具有的优点和积极效果是：

(1)通过粗效过滤部分、精密过滤部分、排气部分和机械消泡部分的配合，能够在回灌前对地热尾水进行过滤处理，以有效避免地热尾水中的大颗粒悬浮物和微生物等对回灌系统中管道的堵塞、回灌井使用寿命的降低以及回灌过程所需动力增大的问题，而机械消泡部分则可进一步防止因压力变化时地热尾水中生成的气泡对管道的影响。

(2)通过多组上下相邻对应设置的倾斜消泡板，以及倾斜消泡板上阶梯状倒圆台通孔的配合，能够在变径孔的压力变化作用下，使得地热尾水中的气泡被消除，以进一步有效防止因气泡产生的气堵问题，倾斜消泡板组的设计，还可在保证良好消泡的同时，有效降低成本。

(3)通过进水口压力表一与出水口压力表一，能够实时判断三袋式过滤器的工作情况，而三袋式过滤器则可将管道及系统中残留的相对直径较大的颗粒过滤，以减轻精密过滤部分的工作负担，延长其使用寿命，同时三袋式过滤器的反冲洗污水可由反冲洗水排污口排出。

(4)通过进水口压力表二与出水口压力表二，能够实时判断精密过滤部分的工作情况，不锈钢骨架可增加棉纤维缠绕滤芯的承压能力，且在精密过滤部分过滤能力下降时，仅需更换不锈钢骨架中的棉纤维缠绕滤芯，从而有效节省设备维护费用，而棉纤维缠绕滤芯由于其内层过滤孔径小而外层过滤孔径大的结构特点，使其可将回灌尾水中大小不同的颗粒进行分层滤截，以达到深层过滤的效果，有效实现对水中悬浮物、滋生的部分细菌以及微生物等的滤除。

(5)通过回灌处理设备和回灌加压部分的配合，能够使得回灌系统在自然回灌和压力回灌相结合的方式下，对回灌的地热尾水进行良好过滤处理，保证回灌效率，且提高回灌井的使用寿命。

附图说明

图1是本发明中回灌处理设备部分的结构示意图。

图2是应用图1的回灌系统的结构示意图。

图3是图1中倾斜消泡板上倒圆台通孔的结构示意图。

图中：10-粗效过滤部分，101-进水口压力表一，102-三袋式过滤器，103-出水口压力表一，104-反冲洗水排污口，20-精密过滤部分，201-进水口压力表二，202-316不锈钢壳体，203-不锈钢骨架，204-棉纤维缠绕滤芯，205-出水口压力表二，30-排气部分，301-自动排气阀，40-机械消泡部分，401-进水口，402-消泡罐，403-消泡板组，4031-倾斜消泡板，4032-倒圆台通孔，404-出水口，50-开采井，501-除砂器，502-电磁流量计一，60-换热主体，70-回灌加压部分，701-加压泵，702-电磁流量计二，80-回灌井，801-除污器，90-氮气瓶。

具体实施方式

为了更好的理解本发明，下面结合具体实施例和附图对本发明进行进一步的描述。

如图1-图3所示，一种孔隙型地热尾水回灌处理设备，包括粗效过滤部分10、精密过滤部分20、排气部分30和机械消泡部分40，粗效过滤部分10、精密过滤部分20、排气部分30与机械消泡部分40通过管道依次连接，通过粗效过滤部分10、精密过滤部分20、排气部分30和机械消泡部分40的配合，能够在回灌前对地热尾水进行过滤处理，以有效避免地热尾水中的大颗粒悬浮物和微生物等对回灌系统中管道的堵塞、回灌井使用寿命的降低以及回灌过程所需动力增大的问题，而机械消泡部分40则可进一步防止因压力变化时地热尾水中生成的气泡对管道的影响。

机械消泡部分40设置为包括进水口401、消泡罐402、消泡板组403和出水口404，进水口401设置于消泡罐402的侧壁上部分，且该进水口401设置为连通排气部分30的输出端，消泡罐402的内腔上部分设置消泡板组403，且该消泡罐402的侧壁下部分设置出水口404，通过机械消泡部分40中消泡罐402内的消泡板组403，可实现对回灌地热尾水中气泡的良好处理，以避免其对回灌效率的降低。

消泡板组403设置为多组倾斜消泡板4031，相邻倾斜消泡板4031上下相对应设置，倾斜消泡板4031上均匀设置若干结构相同的阶梯状倒圆台通孔4032，通过多组上下相邻对应设置的倾斜消泡板4031，以及倾斜消泡板4031上阶梯状倒圆台通孔4032的配合，能够在变径孔的压力变化作用下，使得地热尾水中的气泡被消除，以进一步有效防止因气泡产生的气堵问题，倾斜消泡板组403的设计，还可在保证良好消泡的同时，避免配备价格昂贵的自动化消泡设备造成的成本增加。

粗效过滤部分10设置为过滤精度50μm，且该粗效过滤部分10设置为包括进水口压力表一101、三袋式过滤器102和出水口压力表一103，进水口压力表一101设置于三袋式过滤器102的进水端上，三袋式过滤器102的出水端设置为连通精密过滤部分20的输入端，三袋式过滤器102上设置一反冲洗水排污口104，且该三袋式过滤器102的出水端上设置出水口压力表一103，具体地，三袋式过滤器102的进水端连通换热主体60的出水端，三袋式过滤器102的出水端连通316不锈钢壳体202的进水端，三袋式过滤器102的滤袋外罩设316不锈钢支撑骨架，且其处理水量为每小时80立方米，工作压力为0.8MPa，三袋式过滤器102具有处理量大、体积小、容污量大、更换方便快捷、以及滤袋侧漏几率小和承压能力强等优点，可有力保证过滤品质，通过进水口压力表一101与出水口压力表一103，能够实时判断三袋式过滤器102的工作情况，而三袋式过滤器102则可将管道及系统中残留的相对直径较大的颗粒过滤，以减轻精密过滤部分20的工作负担，延长其使用寿命，同时三袋式过滤器102的反冲洗污水可由反冲洗水排污口104排出。

精密过滤部分20设置为过滤精度3～5μm，且该精密过滤部分20设置为包括进水口压力表二201、316不锈钢壳体202、不锈钢骨架203、棉纤维缠绕滤芯204和出水口压力表二205，进水口压力表二201设置于316不锈钢壳体202的进水端上，316不锈钢壳体202的进水端设置为连通粗效过滤部分10的输出端，且该316不锈钢壳体202的出水端设置为连通排气部分30的输入端，不锈钢骨架203的内腔共轴线设置316不锈钢壳体202，且该不锈钢骨架203的内腔共轴线设置棉纤维缠绕滤芯204，出水口压力表二205设置于316不锈钢壳体202的出水端上，具体地，316不锈钢壳体202的出水端设置为连通排气罐的进口端，精密过滤部分20的处理水量为每小时80立方米，棉纤维缠绕滤芯204具有流量大、压力损失小、使用寿命长以及价格低等优点，通过进水口压力表二201与出水口压力表二205，能够实时判断精密过滤部分20的工作情况，不锈钢骨架203可增加棉纤维缠绕滤芯204的承压能力，且在精密过滤部分20过滤能力下降时，仅需更换不锈钢骨架203中的棉纤维缠绕滤芯204，从而有效节省设备维护费用，而棉纤维缠绕滤芯由于其内层过滤孔径小而外层过滤孔径大的结构特点，使其可将回灌尾水中大小不同的颗粒进行分层滤截，以达到深层过滤的效果，有效实现对水中悬浮物、滋生的部分细菌以及微生物等的滤除。

排气部分30设置为排气罐，排气罐的罐体顶部设置自动排气阀301，具体地，排气罐的出口端连通消泡罐402的进水口401，自动排气阀301可将排气罐内聚集到一定程度的挥发气体释放至罐体外，以降低罐体内的压力，保证安全性能，通过排气罐和自动排气阀301的配合，能够将地热尾水由于流速和压力变化从水中释放的气体进行排除，以降低水中气泡的产生。

一种应用回灌处理设备的回灌系统，包括开采井50、换热主体60、回灌处理设备、回灌加压部分70和回灌井80，开采井50、换热主体60、回灌处理设备、回灌加压部分70与回灌井80之间通过管道依次连接，开采井50与回灌井80设置于热储层，开采井50和回灌井80均通过管道连接一氮气瓶90，具体地，回灌井80内设置潜水电泵，潜水电泵可在正式启动回灌之前，辅助进行回灌井80的回扬洗井，避免回灌井80内发生一系列氧化、腐蚀、细菌生成等变化的存水随回灌水压入到热储层中，导致热储层污染、寿命受损问题，通过回灌处理设备和回灌加压部70的配合，能够使得回灌系统在自然回灌和压力回灌相结合的方式下(即由换热主体60至回灌处理设备为自然回灌方式，回灌加压部分70至回灌井80为压力回灌方式)，对回灌的地热尾水进行良好过滤处理，节约成本，保证回灌效率，且提高回灌井80的使用寿命。

开采井50与换热主体60之间的管道上依次设置除砂器501和电磁流量计一502，通过除砂器501可进行地热水的过滤处理，避免其在供暖过程中对管道的堵塞和损坏，而电磁流量计一502则能实时监测管道中的地热水流量情况，以保证系统的安全运行。

回灌加压部分70与回灌井80之间的管道上还设置除污器801，通过除污器801可清除和过滤管道中的杂质和污垢，保持系统内水质的洁净，减少阻力，且保护设备和防止管道堵塞。

回灌加压部分70设置为包括加压泵701和电磁流量计二702，加压泵701的输入端设置为通过管道连接回灌处理设备的输出端，且该加压泵701的输出端设置为通过管道连接电磁流量计二702的输入端，电磁流量计二702的输出端设置为通过管道连接除污器801的输入端，具体地，回灌加压部分70的加压泵的输入端连接排气罐的出口端，通过加压泵701可实现回灌系统中的后期压力回灌，保证回灌系统的顺畅运行，提高回灌效率。

使用本发明提供的孔隙型地热尾水回灌处理设备及应用其的回灌系统，能够实现对地热尾水的良好过滤处理，以保证回灌效率，延长回灌系统的使用寿命，且降低维护成本，同时可进一步进行地热尾水中气泡的消泡处理，以有效配合排气设备防止管道发生气堵问题，并降低系统整体成本。该回灌系统的工作过程如下：

1、在正式启动回灌之前，先启动回灌井80内的潜水电泵，以辅助回灌井80进行回扬洗井，直至水质纯净、无杂质或水温无明显变化时关闭潜水电泵，从而避免回灌井80内发生一系列氧化、腐蚀、细菌生成等变化的存水随回灌水压入到热储层中，导致热储层污染、寿命受损问题；

2、地热水由开采井50中的管道通过除砂器501的除污处理，以及在电磁流量计一502的实时监测下，进入换热主体60实现换热供暖；

3、经过换热主体完成换热供暖的地热尾水通过管道进入粗效过滤部分10，三袋式过滤器102将冲刷掉管道及系统中残留的相对直径较大颗粒的地热尾水进行过滤，以减轻精密过滤部分20的工作负担，同时保证在工作压力为0.8MPa时其的处理水量为每小时80立方米，且使得过滤精度达到50μm，该过程中，还可由进水口压力表一101与出水口压力表一103，实时判断三袋式过滤器102的工作情况，并确定反冲洗的时间，以实现粗效过滤的良好进行；

4、通过粗效过滤部分10处理后的地热尾水再进入精密过滤部分20，棉纤维缠绕滤芯204对回灌地热尾水中大小不同的颗粒进行分层滤截，以达到深层过滤的效果，有效实现对水中悬浮物、滋生的部分细菌以及微生物等的滤除，该过程中，不锈钢骨架203可辅助增加棉纤维缠绕滤芯204的承压能力，而由进水口压力表二201与出水口压力表二205，则能够实时判断精密过滤部分20的工作情况，以根据压差的变化判断精密过滤部分20的工作状态；

5、由于回灌加压部分70的作用，管道中地热尾水的流速和压力产生变化，则使得地热尾水中的一部分气体释放出来，当该地热尾水流经排气部分30时，自动排气阀301可将排气罐内聚集到一定程度的挥发气体释放至罐体外，以降低罐体内的压力，保证安全性能，实现对水中释放气体的排除；

6、经排气部分30处理后的地热尾水难以保证水中气泡的良好消除，仍易发生气堵问题，故地热尾水由机械消泡部分40的进水口401进入消泡罐402，在消泡板组403及其上阶梯状倒圆台通孔4032的压力变化作用下，使得地热尾水中的气泡被消除，从而有效防止因气泡产生的气堵问题；

7、最后，地热尾水再在后期管道上的除污器801的辅助下，进一步清除此时地热尾水中含有的管道杂质和污垢，保证回灌至回灌井80中水质的洁净，同时，回灌加压部分70的加压泵701可实现回灌系统中的后期压力回灌，保证回灌系统的顺畅运行，提高回灌效率，而电磁流量计二702可实时检测管道中地热尾水的流速情况，以进一步整个系统的安全良好回灌。

以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (10)

1.一种孔隙型地热尾水回灌处理设备，其特征在于：所述孔隙型地热尾水回灌处理设备包括粗效过滤部分、精密过滤部分、排气部分和机械消泡部分，所述粗效过滤部分、所述精密过滤部分、所述排气部分与所述机械消泡部分通过管道依次连接。

2.根据权利要求1所述的孔隙型地热尾水回灌处理设备，其特征在于：所述机械消泡部分设置为包括进水口、消泡罐、消泡板组和出水口，所述进水口设置于所述消泡罐的侧壁上部分，且该进水口设置为连通所述排气部分的输出端，所述消泡罐的内腔上部分设置所述消泡板组，且该消泡罐的侧壁下部分设置所述出水口。

3.根据权利要求2所述的孔隙型地热尾水回灌处理设备，其特征在于：所述消泡板组设置为多组倾斜消泡板，相邻所述倾斜消泡板上下相对应设置，所述倾斜消泡板上均匀设置若干结构相同的阶梯状倒圆台通孔。

4.根据权利要求1所述的孔隙型地热尾水回灌处理设备，其特征在于：所述粗效过滤部分设置为过滤精度50μm，且该粗效过滤部分设置为包括进水口压力表一、三袋式过滤器和出水口压力表一，所述进水口压力表一设置于所述三袋式过滤器的进水端上，所述三袋式过滤器的出水端设置为连通所述精密过滤部分的输入端，所述三袋式过滤器上设置一反冲洗水排污口，且该三袋式过滤器的出水端上设置所述出水口压力表一。

5.根据权利要求1所述的孔隙型地热尾水回灌处理设备，其特征在于：所述精密过滤部分设置为过滤精度3～5μm，且该精密过滤部分设置为包括进水口压力表二、316不锈钢壳体、不锈钢骨架、棉纤维缠绕滤芯和出水口压力表二，所述进水口压力表二设置于所述316不锈钢壳体的进水端上，所述316不锈钢壳体的进水端设置为连通所述粗效过滤部分的输出端，且该316不锈钢壳体的出水端设置为连通所述排气部分的输入端，所述不锈钢骨架的内腔共轴线设置所述316不锈钢壳体，且该不锈钢骨架的内腔共轴线设置所述棉纤维缠绕滤芯，所述出水口压力表二设置于所述316不锈钢壳体的出水端上。

6.根据权利要求1所述的孔隙型地热尾水回灌处理设备，其特征在于：所述排气部分设置为排气罐，所述排气罐的罐体顶部设置自动排气阀。

7.一种应用回灌处理设备的回灌系统，其特征在于：所述应用回灌处理设备的回灌系统包括开采井、换热主体、回灌处理设备、回灌加压部分和回灌井，所述开采井、所述换热主体、所述回灌处理设备、所述回灌加压部分与所述回灌井之间通过管道依次连接，所述开采井与所述回灌井设置于热储层。

8.根据权利要求7所述的，其特征在于：所述开采井与所述换热主体之间的管道上依次设置除砂器和电磁流量计一。

9.根据权利要求7所述的，其特征在于：所述回灌加压部分与所述回灌井之间的管道上还设置除污器。

10.根据权利要求9所述的，其特征在于：所述回灌加压部分设置为包括加压泵和电磁流量计二，所述加压泵的输入端设置为通过管道连接所述回灌处理设备的输出端，且该加压泵的输出端设置为通过管道连接所述电磁流量计二的输入端，所述电磁流量计二的输出端设置为通过管道连接所述除污器的输入端。