CN112624460B - 一种地热能回灌井用气体分离装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种地热能回灌井用气体分离装置，包括负压泵和密封壳体，密封壳体的上侧开设有连通其内外的排气孔，排气孔和负压泵的进气口连通，密封壳体的下侧开设有连通其内外的进水孔和出水孔，进水孔的外侧和进水管的上端连接，出水孔的外侧和排水管的上端连接，排水管和密封壳体之间的高度差大于10m；本地热能回灌井用气体分离装置对回灌水进行负压分离气体处理，避免回灌水中的空气造成气相阻堵影响回灌效果，保证热能区的热量的利用率。
Description
技术领域
本发明涉及热能设备技术领域，具体为一种地热能回灌井用气体分离装置。
背景技术
地热能是一种可再生能力有限的自然资源，为保持热储区压力、充分利用能源和减少地热流体直接排放对环境的污染，常通过回灌井将回灌水重新注回热储区。
回灌水由于和空气接触，空气会溶于回灌水中；回灌水进入到回灌层后，回灌水受热使得回灌水中的空气脱离，脱离的空气容易造成气相阻堵影响回灌效果，造成热能区的浪费。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种地热能回灌井用气体分离装置，对回灌水进行负压分离气体处理，避免回灌水中的空气造成气相阻堵影响回灌效果，保证热能区的热量的利用率，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种地热能回灌井用气体分离装置，包括负压泵和密封壳体，密封壳体的上侧开设有连通其内外的排气孔，排气孔和负压泵的进气口连通。
密封壳体的下侧开设有连通其内外的进水孔和出水孔，进水孔的外侧和进水管的上端连接，出水孔的外侧和排水管的上端连接。
排水管的底端和密封壳体内腔的上侧之间的高度差大于10m。
作为本发明的一种优选技术方案，密封壳体内设有转动板，密封壳体内腔的底侧和转动板下端转动连接，转动板位于进水孔和出水孔之间，转动板的上端安装有漂浮件，转动板宽度方向的两侧均与密封壳体的内壁滑动连接，密封壳体内的回灌水从转动板上方流过。
作为本发明的一种优选技术方案，漂浮件包括支杆，支杆的中部和转动板的上端转动连接，支杆的两端均安装有漂浮块。
作为本发明的一种优选技术方案，漂浮块为木材或者轻质塑料材质。
作为本发明的一种优选技术方案，密封壳体内安装有紫外线灯。
作为本发明的一种优选技术方案，紫外线灯安装在转动板上。
作为本发明的一种优选技术方案，排水管的下端安装有单向阀。
作为本发明的一种优选技术方案，密封壳体内腔的底侧固定有超声波发生器。
作为本发明的一种优选技术方案，进水管和密封壳体之间的高度差大于10m。
一种热能回灌井的气体分离方法：
启动前准备：待处理的回灌水通过进水管注入到密封壳体内，密封壳体内的回灌水穿过出水孔进入到排水管内，进水管、排水管内均充满有回灌水；
负压环境：负压泵通电工作，密封壳体内负压，负压范围为0-0.4个大气压，负压环境对排水管底端回灌水的吸力不大于排水管底端处回灌水受到的重力；
气体分离：待处理的回灌水通过进水管持续注入到密封壳体内，密封壳体内回灌水中含有的气体在负压的作用下从回灌水中分离，密封壳体内回灌水的液位上升，负压环境对排水管底端回灌水的吸力小于排水管底端处回灌水受到的重力，经处理过后的回灌水通过排水管排出。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，对回灌水进行负压分离气体处理，避免回灌水中的空气造成气相阻堵影响回灌效果，保证热能区的热量的利用率。
2、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，待处理的回灌水通过进水管持续注入到密封壳体内，密封壳体内回灌水中含有的气体在负压的作用下从回灌水中分离，经处理过后的回灌水通过排水管排出；水管内腔下端处的回灌水受到的负压吸附力小于其重力，排水管内的回灌水不断流出，实现了持续进水、出水，密封壳体内达到要求的负压值后，负压泵只需保持壳体内负压环境既可，不必为排出密封壳体内的回灌水改变密封壳体的负压环境，利用重力完成密封壳体内回灌水的排出，负压环境不必周期改变，降低能耗。。
3、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，当密封壳体注入回灌水，回灌水使漂浮件飘起，漂浮件带动转动板的上端移动，转动板和密封壳体内液面之间的距离保持在一定范围，一方面对进入到密封壳体内的水起到缓冲，降低排水管出水的波动，对排水管的出水速度起到稳流的作用、且降低进水管进水速度波动对回灌水气体负压去除的效果；另一方面，密封壳体内的回灌水从转动板上方流过，流经密封壳体内的水均近距离和负压环境接触，保证流经密封壳体内的水气体去除效果；再一方面，进入到密封壳体的水速度变慢，转动板对水中的颗粒物进行拦阻，水中的颗粒物沉聚在密封壳体内。
4、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，紫外线灯对流经密封壳体的水进行杀菌处理，避免细菌腐蚀管道或者堵塞热储区的缝隙。
5、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，排水管内的回灌水通过单向阀排出，单向阀避免气泡通过排水管的下端进入到密封壳体中，保证密封壳体内负压环境的稳定。
6、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，超声波发生器提高本热能回灌井用气体分离装置对回灌水去除气体的效果。
7、本发明示例的地热能回灌井用气体分离装置，当本地热能回灌井用气体分离装置停止工作时，密封壳体内负压，进水管内的回灌水和排水管内的回灌水位置保持不变，避免外部气体进入到密封壳体内。
附图说明
图1为本发明一实施例结构示意图；
图2为图1的局部剖视结构示意图；
图3为图1的正视剖视结构示意图。
图中：1进水管、2负压泵、3密封壳体、4排水管、5单向阀、6漂浮块、7紫外线灯、8支杆、9超声波发生器、10进水孔、11转动板、12出水孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明作进一步说明。
实施例一：请参阅图1-3，本实施例公开一种地热能回灌井用气体分离装置，包括负压泵2和密封壳体3，密封壳体3用于形成负压环境，密封壳体3可以承受内外气压差；密封壳体3的上侧开设有连通其内外的排气孔，排气孔和负压泵2的进气口连通。
具体地，如图2所示，密封壳体3的下侧开设有连通其内外的进水孔10和出水孔12，进水孔10的外侧和进水管1的上端连接，出水孔12的外侧和排水管4的上端连接。
进一步地，排水管4的底端和密封壳体3内腔的上侧之间的高度差大于10m。
本发明中所使用的负压泵2为现有技术中的常用电子元件，其工作方式及电路结构均为公知技术，在此不作赘述。
负压泵2包括但不限为东莞市莱诺机电科技有限公司的LV 0020 单级旋片真空泵或临朐华利特真空设备厂的2BV系列水环真空泵。
负压泵2通过电缆和外部的空气器电连接，电缆贯穿密封壳体3，且密封壳体3被电缆贯穿处做密封封堵处理。
本实施例的工作过程和原理是：
真空环境下维持最高的水柱理论值为10.336m，但由于水柱上面不是真空，而是这个温度和水柱造成的低真空度压力下的饱和水蒸气压，真空环境下维持最高的水柱为10m左右。
待处理的回灌水通过进水管1注入到密封壳体3内，密封壳体3内的回灌水穿过出水孔12进入到排水管4内，进水管1、排水管4内均充满有回灌水；
负压泵2通电工作，密封壳体3内负压，负压范围为0-0.4个大气压；
待处理的回灌水通过进水管1持续注入到密封壳体3内，密封壳体3内回灌水中含有的气体在负压的作用下从回灌水中分离，经处理过后的回灌水通过排水管4排出。
排水管4内腔下端处的回灌水受到的负压吸附力小于其重力，排水管4内的回灌水不断流出。
本地热能回灌井用气体分离装置实现了持续进水、出水，密封壳体3内达到要求的负压值后，负压泵只需保持壳体内负压环境既可，不必为排出密封壳体3内的回灌水改变密封壳体3的负压环境，利用重力完成密封壳体3内回灌水的排出，负压环境不必周期改变，降低能耗。
排水管4的底端和密封壳体3内腔的上侧之间的高度差大于10m，避免密封壳体3内的回灌水漫顶造成负压泵2内进水。
本地热能回灌井用气体分离装置适用于自然回灌或加压回灌。
密封壳体3外侧形状包括但不限于球体或椭圆体。
实施例二：如图2所示，本实施例公开了一种地热能回灌井用气体分离装置，其结构与实施例一的结构大致相同，不同之处在于，本实施例密封壳体3内设有转动板11，密封壳体3内腔的底侧和转动板11下端转轴或者合页转动连接，转动板11位于进水孔10和出水孔12之间，转动板11的上端安装有漂浮件，转动板11宽度方向的两侧均与密封壳体3的内壁滑动连接，密封壳体3内的回灌水从转动板11上方流过。
当密封壳体3注入回灌水，回灌水使漂浮件飘起，漂浮件带动转动板11的上端移动，转动板11的底端和密封壳体3内液面之间的距离保持在一定范围，一方面对进入到密封壳体3内的水起到缓冲，降低排水管4出水的波动，对排水管4的出水速度起到稳流的作用、且降低进水管1进水速度波动对回灌水气体负压去除的效果；另一方面，密封壳体3内的回灌水从转动板11上方流过，流经密封壳体3内的水均近距离和负压环境接触，保证流经密封壳体3内的水气体去除效果；再一方面，进入到密封壳体3的水速度变慢，转动板11对水中的颗粒物进行拦阻，水中的颗粒物沉聚在密封壳体3内。
优选的，漂浮件包括支杆8，支杆8的中部和转动板11的上端通过合页或者连接绳转动连接，支杆8的两端均安装有漂浮块6；漂浮块6漂浮在密封壳体3内的回灌水上，漂浮块6通过支杆8带动转动板11的上端移动，使得转动板11上端的底端和密封壳体3内液面之间的距离保持在一定范围；支杆8和两个漂浮块6使转动板11上端的底端和密封壳体3内液面之间的距离可以做到很小。
漂浮块6为木材或者轻质塑料材质。
实施例三：如图2和图3所示，本实施例公开了一种地热能回灌井用气体分离装置，在实施例一或实施例二的基础上，本实施例密封壳体3内安装有紫外线灯7；紫外线灯7的电缆贯穿密封壳体3并与密封壳体3外侧的控制器电连接。
紫外线灯7对流经密封壳体3的水进行杀菌处理，避免细菌腐蚀管道或者堵塞热储区的缝隙。
铁细菌：能从氧化二价铁中得到能量的一群细菌，形成的氢氧化铁可在细菌膜鞘的内部或外部储存，会腐蚀管道。
腐生菌：是“异养”型的细菌，在一定条件下，它们从有机物中得到能量，产生粘性物质，与某些代谢产物累积沉淀可造成堵塞
硫酸盐还原菌：指在一定条件下能够将硫酸根离子还原成二价硫离子，进而形成硫化氢，对金属有很大腐蚀作用的一类细菌，腐蚀反应中产生的硫化铁沉淀可造成堵塞。
优选的，紫外线灯7安装在转动板11上；紫外线灯7可随转动板11转动而移动，保证其对回灌水的杀菌效果。
实施例四：如图1所示，本实施例公开了一种地热能回灌井用气体分离装置，在实施例、实施例二或实施例三的基础上，本实施例排水管4的下端安装有单向阀5；排水管4内的回灌水通过单向阀5排出，单向阀5避免气泡通过排水管4的下端进入到密封壳体3中，保证密封壳体3内负压环境的稳定。
实施例五：如图2和图3所示，本实施例公开了一种地热能回灌井用气体分离装置，在实施例一、实施例二、实施例三或实施例四的基础上，本实施例密封壳体3内腔的底侧固定有超声波发生器9，超声波发生器9浸没在密封壳体3内回灌水中；超声波发生器9使回灌水内局部出现拉应力而形成负压，压强的降低使原来溶于液体的气体过饱和，而从液体逸出，成为小气泡；另一原因是强大的拉应力把液体“撕开”成一空洞，称为空化。空洞内为液体蒸气或溶于液体的气体，甚至可能是真空。
超声波发生器9提高本热能回灌井用气体分离装置对回灌水去除气体的效果。
实施例六：如图1和图2所示，本实施例公开了一种地热能回灌井用气体分离装置，在实施例一、实施例二、实施例三、实施例四或实施例五的基础上，本实施例进水管1的底端和密封壳体3之间的高度差大于10m；当本地热能回灌井用气体分离装置停止工作时，密封壳体3内负压，进水管1内的回灌水和排水管4内的回灌水位置保持不变，避免外部气体进入到密封壳体3内。
实施例七：如图1-3所示，本实施例公开了一种热能回灌井的气体分离方法：
启动前准备：待处理的回灌水通过进水管1注入到密封壳体3内，密封壳体3内的回灌水穿过出水孔12进入到排水管4内，进水管1、排水管4内均充满有回灌水；
负压环境：负压泵2通电工作，密封壳体3内负压，负压范围为0-0.4个大气压，负压环境对排水管4底端回灌水的吸力不大于排水管4底端处回灌水受到的重力；
气体分离：待处理的回灌水通过进水管1持续注入到密封壳体3内，密封壳体3内回灌水中含有的气体在负压的作用下从回灌水中分离，密封壳体3内回灌水的液位上升，负压环境对排水管4底端回灌水的吸力小于排水管4底端处回灌水受到的重力，经处理过后的回灌水通过排水管4排出。
排水管4的底端和密封壳体3之间的高度差大于10m；控制进水管1注水速度情况下，密封壳体3内不会填充满回灌水。
上述各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，对于本领域的普通技术人员而言，其他的任何未背离本发明原理下所作的变化、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：包括负压泵（2）和密封壳体（3），所述密封壳体（3）的上侧开设有连通其内外的排气孔，所述排气孔和负压泵（2）的进气口连通；
所述密封壳体（3）的下侧开设有连通其内外的进水孔（10）和出水孔（12），所述进水孔（10）的外侧和进水管（1）的上端连接，所述出水孔（12）的外侧和排水管（4）的上端连接；
排水管（4）的底端和密封壳体（3）内腔上侧之间的高度差大于10m；
所述密封壳体（3）内设有转动板（11），所述密封壳体（3）内腔的底侧和转动板（11）下端转动连接，转动板（11）位于进水孔（10）和出水孔（12）之间，转动板（11）的上端安装有漂浮件，转动板（11）宽度方向的两侧均与密封壳体（3）的内壁滑动连接，密封壳体（3）内的回灌水从转动板（11）上方流过。
2.根据权利要求1所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述漂浮件包括支杆（8），支杆（8）的中部和转动板（11）的上端转动连接，支杆（8）的两端均安装有漂浮块（6）。
3.根据权利要求2所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述漂浮块（6）优选为木材或者轻质塑料材质。
4.根据权利要求1所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述密封壳体（3）内安装有紫外线灯（7）。
5.根据权利要求4所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述紫外线灯（7）安装在转动板（11）上。
6.根据权利要求1-5任一项所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述排水管（4）的下端安装有单向阀（5）。
7.根据权利要求1所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述密封壳体（3）内腔的底侧固定有超声波发生器（9）。
8.根据权利要求1-5任一项所述的地热能回灌井用气体分离装置，其特征在于：所述进水管（1）的底端和密封壳体（3）内腔的上侧之间的高度差大于10m。
9.一种热能回灌井的气体分离方法，其特征在于：
用于操作权利要求1所述的地热能回灌井用气体分离装置；
启动前准备：待处理的回灌水通过进水管（1）注入到密封壳体（3）内，密封壳体（3）内的回灌水穿过出水孔（12）进入到排水管（4）内，进水管（1）、排水管（4）内均充满有回灌水；
负压环境：负压泵（2）通电工作，密封壳体（3）内负压，负压范围为0-0.4个大气压，负压环境对排水管（4）底端回灌水的吸力不大于排水管（4）底端处回灌水受到的重力；
气体分离：待处理的回灌水通过进水管（1）持续注入到密封壳体（3）内，密封壳体（3）内回灌水中含有的气体在负压的作用下从回灌水中分离，密封壳体（3）内回灌水的液位上升，负压环境对排水管（4）底端回灌水的吸力小于排水管（4）底端处回灌水受到的重力，经处理过后的回灌水通过排水管（4）排出。
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