CN111750554A - 地热回灌井深层换热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了地热回灌井深层换热系统，涉及地热供暖技术领域。包括采水机构、换热机构和回灌机构，采水机构通过换热机构与回灌机构相连通，换热机构包括第一板式换热器、三通管、第二板式换热器、换热管网和回灌管网。通过设置采水机构、换热机构和回灌机构，整个装置可以通过回灌井额外获得一部分热量，提供更大的供暖面积、经济性，回灌井内形成循环系统，而非单纯的挤压作用，地热水中的颗粒会在井筒内自然流速的作用下，随着循环运移，而非进入地层，造成地层堵塞，影响回灌量，井内循环系统可以冲刷、清洗井壁与井底，保证井筒内部的清洁，从而维护回灌井的回灌能力，减轻衰减。
Description
技术领域
本发明涉及地热供暖技术领域，具体为地热回灌井深层换热系统。
背景技术
热能是来自地球内部的可再生热能，它起源于地球内部的岩浆、以及放射性物质的衰变，这些热量通过地层热传导，源源不断的由下部高温岩层向上部低温岩层传递，储量巨大且可再生。目前地热能从利用形态上可划分成，水热型地热与干热岩两种：
1、现有技术中，水热型地热，通过潜水泵直接提取高温热水，通过地表换热，低温尾水再回灌入地层，整个系统以灌定采、同层回灌，取热不取水，经济效应以及环保效应极高，但是该项目唯一的制约因素即为回灌井回灌量，若无法解决同层100％回灌问题，即使开采井温度再高、水量再大，也不能大量利用。
2、现有技术中，干热岩系统，利用深井换热、或套管换热，地热井通过套管、人工井底，将井筒内与井筒外部地层完全分开，井内与井外不发生物质交换，通过井内下入一根保温管，地表冷水从保温管外的环形空间向下运移，经过地层的逐渐加热，至井底，再经过保温管内部上返至地表，整个系统经过井内循环，将冷水提升至温热水，以便利用，但是对于一个深井换热系统来说，一般情况系可持续的延米换热热量，一般不超过150W/m，若短期施加较高的换热量，换热回水管的温度会迅速降低，且地层需要更长的时间来恢复温度，因此考虑到经济成本，若区域不属于地热高温异常带，那只有当钻井不需要额外投资，且系统运行于低负荷时，该系统在经济上才是可行的。
发明内容
本发明提供了地热回灌井深层换热系统，具备既可防止回灌井底淤积，淤堵滤水管，又可通过流速效应，回灌尾水杂质通过内管带上地表，而非进入地层，确保回灌井回灌量不衰减，额外又从回灌井提取一部分热量，来实现更大的经济效应的优点，以解决采用水热型地热，无法解决同层100％回灌问题以及采用干热岩系统，经济成本投入高的问题。
为实现可防止回灌井底淤积，淤堵滤水管，又可通过流速效应，回灌尾水杂质通过内管带上地表，而非进入地层，确保回灌井回灌量不衰减，额外又从回灌井提取一部分热量，来实现更大的经济效应的目的，本发明提供如下技术方案：地热回灌井深层换热系统，包括采水机构、换热机构和回灌机构，所述采水机构通过换热机构与回灌机构相连通，所述换热机构包括第一板式换热器、三通管、第二板式换热器、换热管网和回灌管网，所述第一板式换热器的一端通过三通管分别与第二板式换热器和换热管网相连筒，所述第二板式换热器远离三通管的一端与回灌管网相连通；
所述回灌机构包括回灌井、换热内管和换热内管配重，所述回灌井的内部设置有换热内管，所述回灌管网远离第二板式换热器的一端与回灌井相连通，所述换热管网远离三通管的一端与换热内管相连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述采水机构包括采水井、潜水泵和采水管，所述采水井的内部设置有潜水泵，所述潜水泵的一端固定设置有采水管。
作为本发明的一种优选技术方案，所述采水管远离潜水泵的一端延伸至采水井的外部并与第一板式换热器相连通。
作为本发明的一种优选技术方案，所述换热内管的底部固定设置有换热内管配重。
作为本发明的一种优选技术方案，所述换热内管远离换热内管配重的一端延伸至回灌井的外部并与换热管网相连通。
与现有技术相比，本发明提供了地热回灌井深层换热系统，具备以下有益效果：
该地热回灌井深层换热系统，通过设置采水机构、换热机构和回灌机构，整个装置可以通过回灌井额外获得一部分热量，提供更大的供暖面积、经济性，回灌井内形成循环系统，而非单纯的挤压作用，地热水中的颗粒会在井筒内自然流速的作用下，随着循环运移，而非进入地层，造成地层堵塞，影响回灌量，井内循环系统可以冲刷、清洗井壁与井底，保证井筒内部的清洁，从而维护回灌井的回灌能力，减轻衰减。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中：1、采水机构；11、采水井；12、潜水泵；13、采水管；2、换热机构；21、第一板式换热器；22、三通管；23、第二板式换热器；24、换热管网；25、回灌管网；3、回灌机构；31、回灌井；32、换热内管；33、换热内管配重。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明公开了地热回灌井深层换热系统，地热回灌井深层换热系统，包括采水机构1、换热机构2和回灌机构3，所述采水机构1通过换热机构2与回灌机构3相连通，所述换热机构2包括第一板式换热器21、三通管22、第二板式换热器23、换热管网24和回灌管网25，第一板式换热器21与第二板式换热器23均为常规结构，其工作原理为现有技术，所述第一板式换热器21的一端通过三通管22分别与第二板式换热器23和换热管网24相连筒，所述第二板式换热器23远离三通管22的一端与回灌管网25相连通；
所述回灌机构3包括回灌井31、换热内管32和换热内管配重33，所述回灌井31的内部设置有换热内管32，所述回灌管网25远离第二板式换热器23的一端与回灌井31相连通，所述换热管网24远离三通管22的一端与换热内管32相连通，通过设置采水机构1、换热机构2和回灌机构3，整个装置可以通过回灌井31额外获得一部分热量，提供更大的供暖面积、经济性，回灌井31内形成循环系统，而非单纯的挤压作用，地热水中的颗粒会在井筒内自然流速的作用下，随着循环运移，而非进入地层，造成地层堵塞，影响回灌量，井内循环系统可以冲刷、清洗井壁与井底，保证井筒内部的清洁，从而维护回灌井31的回灌能力，减轻衰减。
具体的，所述采水机构1包括采水井11、潜水泵12和采水管13，所述采水井11的内部设置有潜水泵12，潜水泵12为常规结构，其工作原理为现有技术，所述潜水泵12的一端固定设置有采水管13，所述采水管13远离潜水泵12的一端延伸至采水井11的外部并与第一板式换热器21相连通。
本实施方案中，通过潜水泵12提取采水井11内部的高温热水，提取至地表面通过第一板式换热器21和第二板式换热器23进行换热。
具体的，所述换热内管32的底部固定设置有换热内管配重33。
本实施方案中，由于PE管密度较轻，换热内管32的底部需加高密度材质换热内管配重33进行配重，换热内管配重33可采用铁块，以确保换热内管32正常下入，并在运营的过程中，不因浮力作用上顶回灌井31口，造成风险。
具体的，所述换热内管32远离换热内管配重33的一端延伸至回灌井31的外部并与换热管网24相连通。
本实施方案中，换热内管32采用PE管，PE材质内管相较于金属管材、保温性较好，能降低热损耗，使回灌尾水至回灌井31内循环加热后保持更高的温度。
本发明的工作原理及使用流程：在使用时，通过潜水泵12提取采水井11内部的高温热水，提取至地表面通过第一板式换热器21和第二板式换热器23进行换，经过第二板式换热器23换热后的尾水通过回灌管网25回灌至回灌井31内，回灌尾水至回灌井31底，再经过换热内管32内部上返至换热管网24，回灌井31内的循环水为地热水，需并入第一板式换热器21之后、第二板式换热器23之前只有两级换热，若存在多级换热，根据出水温度，选择温度接近的位置并入换热管网24；回灌井31换热流量为其回灌能力的四分之一，换热水量太小，单井延米换热值会太低，换热水量太大，循环后的水并入第一板式换热器21后的换热管网24，会较高程度影响第二板式换热器23的换热能效比，通过上述完成对该装置的操作。
综上所述，该地热回灌井深层换热系统，通过设置采水机构1、换热机构2和回灌机构3，整个装置可以通过回灌井31额外获得一部分热量，提供更大的供暖面积、经济性，回灌井31内形成循环系统，而非单纯的挤压作用，地热水中的颗粒会在井筒内自然流速的作用下，随着循环运移，而非进入地层，造成地层堵塞，影响回灌量，井内循环系统可以冲刷、清洗井壁与井底，保证井筒内部的清洁，从而维护回灌井31的回灌能力，减轻衰减。
需要说明的是，在本文中，诸如术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.地热回灌井深层换热系统，包括采水机构(1)、换热机构(2)和回灌机构(3)，其特征在于：所述采水机构(1)通过换热机构(2)与回灌机构(3)相连通，所述换热机构(2)包括第一板式换热器(21)、三通管(22)、第二板式换热器(23)、换热管网(24)和回灌管网(25)，所述第一板式换热器(21)的一端通过三通管(22)分别与第二板式换热器(23)和换热管网(24)相连筒，所述第二板式换热器(23)远离三通管(22)的一端与回灌管网(25)相连通；
所述回灌机构(3)包括回灌井(31)、换热内管(32)和换热内管配重(33)，所述回灌井(31)的内部设置有换热内管(32)，所述回灌管网(25)远离第二板式换热器(23)的一端与回灌井(31)相连通，所述换热管网(24)远离三通管(22)的一端与换热内管(32)相连通。
2.根据权利要求1所述的地热回灌井深层换热系统，其特征在于：所述采水机构(1)包括采水井(11)、潜水泵(12)和采水管(13)，所述采水井(11)的内部设置有潜水泵(12)，所述潜水泵(12)的一端固定设置有采水管(13)。
3.根据权利要求2所述的地热回灌井深层换热系统，其特征在于：所述采水管(13)远离潜水泵(12)的一端延伸至采水井(11)的外部并与第一板式换热器(21)相连通。
4.根据权利要求1所述的地热回灌井深层换热系统，其特征在于：所述换热内管(32)的底部固定设置有换热内管配重(33)。
5.根据权利要求1所述的地热回灌井深层换热系统，其特征在于：所述换热内管(32)远离换热内管配重(33)的一端延伸至回灌井(31)的外部并与换热管网(24)相连通。
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