CN111912126A - 一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，包括外套管和同轴设置在外套管内侧的隔热内管，外套管底端内侧同轴设有倒锥形开口，隔热内管底端同轴固定有锥形堵头；隔热内管下部径向开有进水口，隔热内管上端伸出外套管且安装有出水过滤装置。本发明能够在不抽取地下热水的前提下，只换取中深层地热能，实现中深层地热资源的可持续开发利用；设置出水过滤装置，去除水中的泥沙等杂质，避免由于水中杂质导致设备损坏，避免堵塞，可在不停泵情况下，清理杂质；在外套管的内侧壁布置换热环网，增加换热面积，增加单井的取热量，提高地面供热系统的供热能力；隔热内管采用气凝胶作为隔热层，隔热效果好，减少回水管热损失。
Description
技术领域
本发明涉及地热能应用技术领域，特别是一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器。
背景技术
地热具有清洁环保、稳定性好、可循环利用等特点，是一种现实并具竞争力的可再生能源。中国水热型地热资源总量折合标煤1.25万亿吨，年可采量折合标煤18.65亿吨。以中低温为主（资源总量1.23万亿吨，年可采18.47亿吨），高温为辅（资源总量141 亿吨，年可采0.18亿吨）。目前，中深层地热集中供暖技术相对较为成熟。截至2015年底，我国中深层地热供暖面积已达到1亿平米。河北、天津等省市地热供暖面积均已超2000万平米。
目前的同轴套管换热器研究也面临着许多急需解决的问题，如同轴度精度不高，回水管的散热损失严重，回水温度不高，地热资源综合利用效率低以及回水中泥沙杂质较多导致热泵设备损坏或管道堵塞等等。
发明内容
本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器。
实现上述目的本发明的技术方案为，一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，包括外套管和同轴设置在外套管内侧的隔热内管，所述外套管底端内侧同轴设有倒锥形开口，所述隔热内管底端同轴固定有锥形堵头；所述锥形堵头包括与倒锥形开口适配的倒锥形筒，所述倒锥形筒顶端与隔热内管底端固定连接，所述倒锥形筒上套装有与倒锥形开口内壁贴合以密封倒锥形开口的密封套，所述倒锥形筒底端固定有用于限制密封套脱落的限位环；所述隔热内管下部径向开有进水口，所述隔热内管上端伸出外套管且安装有出水过滤装置。
优选地，所述出水过滤装置包括主过滤管道和收集箱，所述主过滤管道与隔热内管连通，沿回流方向在主过滤管道的水平段内设有粗过滤网和精过滤网，所述收集箱上竖直安装有与收集箱连通的粗过滤管道和精过滤管道，所述粗过滤管道和精过滤管道分别设置在粗过滤网和精过滤网上游，所述粗过滤管道和精过滤管道上均安装有两个上下两层间隔设置的蝶阀，两个上层蝶阀与两个下层蝶阀启闭状态相反，所述收集箱上固定安装有轴座和减速步进电机，所述轴座上转动安装有转轴，所述减速步进电机与转轴传动连接；还包括与转轴及各蝶阀连接的不完全齿轮传动机构，所述转轴通过不完全齿轮传动机构驱动各蝶阀启闭，使两个上层的蝶阀在两个下层蝶阀关闭状态下同步启闭，或使两个下层的蝶阀在两个上层蝶阀关闭状态下同步启闭。
优选地，所述不完全齿轮传动机构包括两个上下两层间隔安装在转轴上且分别与上下两层蝶阀对应的不完全端面齿盘，所述不完全端面齿盘的端面上均安装有两个拨板，所述蝶阀的阀杆上均安装有不完全齿轮，两个上层蝶阀连接的不完全齿轮相向设置且与上层不完全端面齿盘间歇啮合，两个下层蝶阀连接的不完全齿轮相向设置且与下层不完全端面齿盘间歇啮合，所述不完全齿轮端面上均安装有与拨板配合的拨杆，所述拨板与拨杆接触配合以驱动不完全齿轮与不完全端面齿盘啮合。
优选地，所述外套管内壁固定有换热环网，所述换热环网的轴线与外套管的轴线同轴。
优选地，所述换热环网材质为铜。
优选地，所述外套管底部呈逐渐收窄的倒锥形状。
优选地，所述隔热内管包括内侧内管和外侧内管，所述外侧内管同轴套装在内侧内管内侧且位于进水口上方，所述内侧内管和外侧内管间设有隔热层，所述隔热层通过安装在内侧内管和外侧内管上下端的密封环体密封。
优选地，所述隔热层填充有保温隔热材料。
优选地，所述保温隔热材料为气凝胶。
本发明的有益效果：
1、通过在外套管内注入循环水，循环水于外套管换热向下流动，吸收高温岩土层，再由隔热内管回流至地层上的地源热泵机组，地源热泵机与室内的空调末端系统进行热交换，为地面供热系统提供连续稳定热源，热交换后的水循环注入外套管，如此往复形成循环，能够在不抽取地下热水的前提下，只换取中深层地热能，实现中深层地热资源的可持续开发利用；
2、通过设置出水过滤装置，去除水中的泥沙等杂质，避免由于水中杂质导致设备损坏，采用两级过滤方式，过滤效果好，避免堵塞，可在不停泵情况下，清理杂质；
3、在外套管的内侧壁布置换热环网，增加换热面积，循环水在向下流动可与换热环网接触吸热，并能得到充分扰动，提高换热器的换热效率，增加单井的取热量，提高地面供热系统的供热能力，降低系统的综合成本；
4、外套管便于下放至预留锚孔，密封性能好，外套管与隔热内管同轴度高，使用寿命长；
5、隔热内管采用气凝胶作为隔热层，隔热效果好，减少回水管热损失。
附图说明
图1是本发明换热器的结构示意图；
图2是外套管和换热环网的结构示意图；
图3是图1中过滤装置的结构示意图；
图4是图1中A的局部放大图；
图5是图1中B的局部放大图；
图6是不完全齿轮传动机构的结构示意图；
图7是上层不完全端面齿盘与不完全齿轮啮合过程示意图；
图8是图8过程中下层不完全端面齿盘与不完全齿轮位置关系的示意图；
图9是过滤装置的局部示意图；
图10是本发明换热器的截面图；
图中，1、外套管；11、倒锥形开口；2、隔热内管；21、进水口；22、内侧内管；23、外侧内管；24、隔热层；25、密封环体；3、锥形堵头；31、倒锥形筒；32、密封套；33、限位环；4、过滤装置；41、主过滤管道；411、粗过滤网；412、精过滤网；42、收集箱；43、粗过滤管道；44、精过滤管道；45、蝶阀；46、轴座；47、减速步进电机；48、转轴；49、不完全齿轮传动机构；491、不完全端面齿盘；491a、环形壁；491b、端面齿；492、拨板；493、不完全齿轮；494、拨杆；5、换热环网。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-3所示:一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，包括外套管1和同轴设置在外套管1内侧的隔热内管2，外套管1选用镀锌钢管，导热效果好、强度高、耐腐蚀性能佳，便于使换热器于中深地层内长期使用；为便于将外套管1打入中深地层，减少外套管1打入中深地层过程中水及泥浆对外套管1的压力，在外套管1底端内侧同轴设有倒锥形开口11，使外套管1轻松打入预留锚孔内，后续再对外套管1进行洗井操作，利用洗井设备将外套管1内的水及泥沙等抽出即可；为避免循环水混入底部泥沙，在隔热内管2底端同轴固定有锥形堵头3以封闭倒锥形开口11；锥形堵头3包括与倒锥形开口11适配的倒锥形筒31，倒锥形筒31顶端与隔热内管2底端固定连接，倒锥形筒31上套装有与倒锥形开口11内壁贴合以密封倒锥形开口11的密封套32，倒锥形筒31底端固定有用于限制密封套32脱落的限位环33；洗井操作后下放隔热内管2，在隔热内管2和堵头自身重力的作用下，密封套32压紧贴合倒锥形开口11从而封闭倒锥形开口11，防止地层内的泥浆由倒锥形开口11进入换热器内对循环水造成污染，倒锥形开口11和倒锥形筒31的设计不仅可以起到良好的密封效果，而且在水压压力作用下，可以更好地压紧固定锥形堵头3，保持隔热内管2与外套管1的同轴稳定，隔热内管2下部径向开有进水口21，隔热内管2上端伸出外套管1且安装有出水过滤装置4，循环水由外套管1上部循环进水端进水，向下流动过程中与外套管1换热升温，由进水口21进入隔热内管2并向上抽出至地层上的地源热泵机组，地源热泵机与室内的空调末端系统进行热交换，从而实现对建筑物的制冷或制热，通过设置出水过滤装置4，去除水中的泥沙等杂质，避免由于水中杂质导致设备损坏。
作为本发明的优选方案，为提高过滤效果，避免堵塞，设置出水过滤装置4，如图3和图7-9所示，出水过滤装置4包括主过滤管道41和收集箱42，收集箱42设置在地面上，主过滤管道41与隔热内管2连通，主过滤管道41具有水平段，沿回流方向在主过滤管道41的水平段内设有粗过滤网411和精过滤网412，粗过滤网411和精过滤网412对循环水进行一级粗过滤和二级精过滤，粗过滤网411的滤网孔径大于精过滤网412的滤网孔径，粗过滤网411主要过滤循环水中的大颗粒砂石，精过滤网412主要过滤循环水中的小颗粒泥沙，通过分级过滤，可避免堵塞；在收集箱42上竖直安装有与收集箱42连通的粗过滤管道43和精过滤管道44，粗过滤管道43和精过滤管道44分别设置在粗过滤网411和精过滤网412上游，粗过滤管道43和精过滤管道44上均安装有两个上下两层间隔设置的蝶阀45，两个上层蝶阀45与两个下层蝶阀45启闭状态相反，两个下层在大多数时间里都是闭合状态，两个上层蝶阀45在大多数时间里都是开启状态，粗过滤网411拦截的大颗粒砂石会积聚在粗过滤管道43内的下层蝶阀45的蝶板上，精过滤网412拦截的小颗粒泥沙会积聚在精过滤管道44内的下层蝶阀45的蝶板上；收集箱42上固定安装有轴座46和减速步进电机47，轴座46上转动安装有转轴48，减速步进电机47与转轴48传动连接，减速步进电机47与转轴48通过传动组件与转轴48传动连接，传动组件可以是皮带传动组件，包括与减速步进电机47输出端连接的主动皮带轮、安装在转轴48上的从动皮带轮及与主动皮带轮和从动皮带轮张紧连接的传动皮带；还包括与转轴48及各蝶阀45连接的不完全齿轮493传动机构49，转轴48通过不完全齿轮493传动机构49驱动各蝶阀45启闭，使两个上层的蝶阀45在两个下层蝶阀45关闭状态下同步启闭，或使两个下层的蝶阀45在两个上层蝶阀45关闭状态下同步启闭；两个上层的蝶阀45同步封闭，以隔断粗过滤管道43和精过滤管道44下部与主过滤管道41的通路，避免将循环水与杂质一同运出，两个下层的蝶阀45在两个上层蝶阀45关闭时同步开启，杂质受自重下落排出至收集箱42，便于排出杂质，避免粗过滤管道43和精过滤管道44中杂质过多导致主过滤管道41堵塞，使循环水流动通畅，同时在进行杂质清理时，水泵无需停止工作，大大提高了地热的利用效率。
进一步的，如图3、图6-8所示，为实现两个下层蝶阀45在关闭状态，两个上层蝶阀45的同步启闭，或在两个上层蝶阀45关闭状态下，两个下层蝶阀45的同步启闭，设置不完全齿轮493传动机构49，不完全齿轮493传动机构49包括两个上下两层间隔安装在转轴48上且分别与上下两层蝶阀45对应的不完全端面齿盘491，不完全端面齿盘491的端面上均安装有两个拨板492，蝶阀45的阀杆上均安装有不完全齿轮493，两个上层蝶阀45连接的不完全齿轮493相向设置且与上层不完全端面齿盘491间歇啮合，两个下层蝶阀45连接的不完全齿轮493相向设置且与下层不完全端面齿盘491间歇啮合，不完全齿轮493端面上均安装有与拨板492配合的拨杆494，拨板492与拨杆494接触配合以驱动不完全齿轮493与不完全端面齿盘491啮合；上下层的两个不完全端面齿盘491结构相同，在其上端面外缘的环形壁491a上具有两个沿轴线对称的端面齿491b，将不完全端面齿盘491四等分，则端面齿491b位于两个相对的象限内，端面齿491b的顶端与环形壁491a顶端平齐，上层的不完全端面齿盘491与下层的不完全端面齿盘491角度交错90度设置；在过滤状态下，下层蝶阀45关闭，上层蝶阀45打开；在清理杂质时，减速步进电机47驱动转轴48逆时针慢速旋转90度，上层的不完全端面齿盘491的拨板492推动运动拨杆494，上层的不完全端面齿盘491的端面齿491b与两个上层蝶阀45连接的不完全齿轮493经历非啮合-啮合-非啮合的过程，在啮合期间，不完全齿轮493转动并带动上层蝶阀45的阀杆、阀芯旋转270度，使阀芯由竖直开启态运动至水平封闭态-竖直开启态-水平封闭态，从而使上层蝶阀45关闭；减速步进电机47驱动转轴48再次逆时针慢速旋转90度，下层不完全端面齿盘491的端面齿491b与两个下层蝶阀45连接的不完全齿轮493经历非啮合-啮合-非啮合的过程，在啮合期间，不完全齿轮493转动并带动下层蝶阀45的阀杆、阀芯旋转270度，使阀芯由竖直开启态运动至水平封闭态-竖直开启态-水平封闭态，期间，杂质落入收集箱42内，上述过程中，上层的拨板492与拨杆494远离，不完全齿轮493与端面齿远离不再啮合，上层的不完全齿轮493的缺齿位置与不完全端面齿盘491的环形壁491a相向，从而使上层的不完全齿轮493不受上层不完全端面齿盘491的驱动，上层蝶阀45保持封闭状态，避免将循环水与杂质一同运出；不完全端面齿盘491每旋转180度，完成一次杂质清理；再次清理杂质时，同上述原理相同。
优选地，为提高换热效率，增加换热面积，同时使隔热内管2保持稳定，如图2和图10所示，在外套管1内壁固定有换热环网5，换热环网5由上至下间隔设置，换热环网5的轴线与外套管1的轴线同轴，隔热内管2插装在换热环网5间，隔热内管2外壁与换热环网5内环间留有间隙，以便于下放隔热内管2，换热环网5与外套管1焊接连接，换热环网5通过外套管1传递的热量吸收地热能；由于外套管1内的循环水只能与外套管1接触换热，换热面积小，因此设置换热环网5，使位于外套管1和隔热内管2间的循环水可与换热环网5接触换热，增加换热面积，使循环水吸收更多的地热能。
优选地，为提高换热效率，换热环网5宜采用导向性能好的金属，因此换热环网5采用为铜质的方案，当然换热环网5也可采用其他如钢等金属。
优选地，如图1-2所示，为减少外套管1下放至预留锚孔时的阻力，将外套管1底部设置成呈逐渐收窄的倒锥形状，这样的设计有利于整个换热器的定心。
优选地，为减少隔热内管2内循环水在上升过程中与外界的换热量，隔热内管2采用隔热材料，在本实施方案中隔热内管2包括内侧内管22和外侧内管23，内侧内管22和外侧内管23均可采用PE管，外侧内管23同轴套装在内侧内管22内侧且位于进水口21上方，内侧内管22和外侧内管23间设有隔热层24，隔热层24通过安装在内侧内管22和外侧内管23上下端的密封环体25密封，隔热层24填充有保温隔热材料，保温隔热材料优选为气凝胶，也可为玻璃微珠材料，具有良好的保温隔热功能。
上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，包括外套管（1）和同轴设置在外套管（1）内侧的隔热内管（2），其特征在于，所述外套管（1）底端内侧同轴设有倒锥形开口（11），所述隔热内管（2）底端同轴固定有锥形堵头（3）；所述锥形堵头（3）包括与倒锥形开口（11）适配的倒锥形筒（31），所述倒锥形筒（31）顶端与隔热内管（2）底端固定连接，所述倒锥形筒（31）上套装有与倒锥形开口（11）内壁贴合以密封倒锥形开口（11）的密封套（32），所述倒锥形筒（31）底端固定有用于限制密封套（32）脱落的限位环（33）；所述隔热内管（2）下部径向开有进水口（21），所述隔热内管（2）上端伸出外套管（1）且安装有出水过滤装置（4）。
2.根据权利要求1所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述出水过滤装置（4）包括主过滤管道（41）和收集箱（42），所述主过滤管道（41）与隔热内管（2）连通，沿回流方向在主过滤管道（41）的水平段内设有粗过滤网（411）和精过滤网（412），所述收集箱（42）上竖直安装有与收集箱（42）连通的粗过滤管道（43）和精过滤管道（44），所述粗过滤管道（43）和精过滤管道（44）分别设置在粗过滤网（411）和精过滤网（412）上游，所述粗过滤管道（43）和精过滤管道（44）上均安装有两个上下两层间隔设置的蝶阀（45），两个上层蝶阀（45）与两个下层蝶阀（45）启闭状态相反，所述收集箱（42）上固定安装有轴座（46）和减速步进电机（47），所述轴座（46）上转动安装有转轴（48），所述减速步进电机（47）与转轴（48）传动连接；还包括与转轴（48）及各蝶阀（45）连接的不完全齿轮（493）传动机构（49），所述转轴（48）通过不完全齿轮（493）传动机构（49）驱动各蝶阀（45）启闭，使两个上层的蝶阀（45）在两个下层蝶阀（45）关闭状态下同步启闭，或使两个下层的蝶阀（45）在两个上层蝶阀（45）关闭状态下同步启闭。
3.根据权利要求2所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述不完全齿轮（493）传动机构（49）包括两个上下两层间隔安装在转轴（48）上且分别与上下两层蝶阀（45）对应的不完全端面齿盘（491），所述不完全端面齿盘（491）的端面上均安装有两个拨板（492），所述蝶阀（45）的阀杆上均安装有不完全齿轮（493），两个上层蝶阀（45）连接的不完全齿轮（493）相向设置且与上层不完全端面齿盘（491）间歇啮合，两个下层蝶阀（45）连接的不完全齿轮（493）相向设置且与下层不完全端面齿盘（491）间歇啮合，所述不完全齿轮（493）端面上均安装有与拨板（492）配合的拨杆（494），所述拨板（492）与拨杆（494）接触配合以驱动不完全齿轮（493）与不完全端面齿盘（491）啮合。
4.根据权利要求1所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述外套管（1）内壁固定有换热环网（5），所述换热环网（5）的轴线与外套管（1）的轴线同轴。
5.根据权利要求4所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述换热环网（5）材质为铜。
6.根据权利要求1所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述外套管（1）底部呈逐渐收窄的倒锥形状。
7.根据权利要求1所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述隔热内管（2）包括内侧内管（22）和外侧内管（23），所述外侧内管（23）同轴套装在内侧内管（22）内侧且位于进水口（21）上方，所述内侧内管（22）和外侧内管（23）间设有隔热层（24），所述隔热层（24）通过安装在内侧内管（22）和外侧内管（23）上下端的密封环体（25）密封。
8.根据权利要求7所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述隔热层（24）填充有保温隔热材料。
9.根据权利要求8所述的一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，其特征在于，所述保温隔热材料为气凝胶。
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| CN114017934A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-02-08 | 中材(北京)地热能科技有限公司 | 一种同轴套管换热器管底自封装置 |
| WO2023050914A1 (zh) * | 2021-09-28 | 2023-04-06 | 等熵循环(北京)新能源科技有限公司 | 一种具有绝热构造的多腔绝热导流管 |
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2020
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Cited By (3)
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|---|---|---|---|---|
| CN114017934A (zh) * | 2021-09-17 | 2022-02-08 | 中材(北京)地热能科技有限公司 | 一种同轴套管换热器管底自封装置 |
| CN114017934B (zh) * | 2021-09-17 | 2024-04-19 | 中材(北京)地热能科技有限公司 | 一种同轴套管换热器管底自封装置 |
| WO2023050914A1 (zh) * | 2021-09-28 | 2023-04-06 | 等熵循环(北京)新能源科技有限公司 | 一种具有绝热构造的多腔绝热导流管 |
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