CN113003737B - 一种地热流体除垢及防垢一体化系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地热流体除垢及防垢一体化系统，包括主动结垢单元和地热利用单元，主动结垢单元包括防垢装置、地热供水管、地热进水管、过滤装置和第一液泵，第一液泵用于设置在地热井中，过滤装置进水端通过地热进水管与第一液泵连接，出水端通过管道与防垢装置进水端连接；地热供水管与防垢装置的出水端连接；地热利用单元包括过滤器和换热器，过滤器与地热供水管连接，过滤器出水端与换热器连接，换热器的出水端连接有地热回水管。本发明在实际的使用中具有较好的防垢效果，能够更好的提高热能的利用效率，且同时具有较好的除垢效果。

Description

一种地热流体除垢及防垢一体化系统

技术领域

本发明涉及一种地热利用技术领域，具体涉及一种地热流体除垢及防垢一体化系统。

背景技术

地热是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃～1300℃，天然温泉的温度大多在60℃以上，有的甚至高达100℃～140℃。这说明地球是一个庞大的热库，蕴藏着巨大的热能。这种热量渗出地表，于是就有了地热。地热能是一种清洁能源，是可再生能源，其开发前景十分广阔。

在地热利用过程中，特别是中高温地热井，在生产过程中都会出现不同程度的结垢问题，阻碍了地热能的高效经济利用。

因此，如何防止设备及管道结垢，以及地热资源的再利用，是我们亟需解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其具有较好的防垢效果，能够更好的提高热能的利用效率，且同时具有较好的除垢效果。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种地热流体除垢及防垢一体化系统，包括主动结垢单元和地热利用单元，

主动结垢单元包括防垢装置、地热供水管、地热进水管、过滤装置和第一液泵，第一液泵用于设置在地热井中，过滤装置进水端通过地热进水管与第一液泵连接，出水端通过管道与防垢装置进水端连接；地热供水管与防垢装置的出水端连接；

地热利用单元包括过滤器和换热器，过滤器与地热供水管连接，过滤器出水端与换热器连接，换热器的出水端连接有地热回水管。

进一步优化，地热供水管上设置有第二阀门，地热回水管上设置有第三阀门；地热流体除垢及防垢一体化系统还包括冲洗系统，冲洗系统包括冲洗管，冲洗管两端分别与地热供水管及地热回水管连接，在冲洗管上设置有第五液泵及搅拌装置；

过滤器通过法兰盘连接在地热供水管上。

其中，搅拌装置包括罐体、设置在罐体内的搅拌组件，罐体上设置有加料口，搅拌组件包括电机、搅拌轴、第一搅拌杆、第二搅拌杆、第三搅拌杆和滑套，搅拌轴转动安装在罐体上，电机安装在罐体上后与所述搅拌轴连接；第一搅拌杆的两端部分别铰接有一所述第二搅拌杆，所述滑套两侧分别铰接有所述第三搅拌杆，每一个第二搅拌杆均对应一个第三搅拌杆，第二搅拌杆与第三搅拌杆之间通过铰接的方式相连。

进一步优化，加料口包括药剂加料口和注水口。

进一步优化，加料口还包括泥沙加料口。

其中，第一搅拌杆为弧型杆。

进一步优化，滑套下端设置有延伸部，延伸部上设置有螺旋搅拌叶

进一步优化，过滤装置包括外壳和设置在外壳内部的若干通过可拆卸方式设置的过滤网，外壳上设置有进水口和出水口，进水口通过地热供水管与第一液泵连接，出水口通过管道与防垢装置进水端连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明主要由主动结垢单元和地热利用单元组成，在实际的使用中，通过第一液泵将地热井中的热水泵送至过滤装置处进行初步的过滤，将地热水中的泥沙过滤清除，然后使地热水进入防垢装置中进行主动结垢，使得地热水中的钙镁离子形成水垢，以降低地热水中钙镁离子中的浓度；然后将地热送至过滤器中进行再次过滤，然后进入换热器中进行换热，将地热水中的热能置换出来，进而实现地热水的利用；本发明通过设置的，防垢装置能够有效的降低地热水中钙镁离子的浓度，采用使用前主动结垢的方式，使得地热水中的钙镁离子在防垢装置中形成水垢，这样既可在后续利用地热的过程中，通过大幅度降低地热水的矿化度，防止设备及管道结垢，有利于后续设备的换热；进而提高地热中热能的利用率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明整体结构示意图。

图2为本发明中所述地热利用单元整体结构示意图。

图3为本发明主动结垢单元整体结构示意图。

图4为本发明搅拌装置整体结构示意图。

图5为本发明所述所述横板整体结构示意图。

附图标记：

1-主动结垢单元，2-地热利用单元，3-防垢装置，4-地热供水管，5-地热进水管，6-过滤装置，7-第一液泵，8-过滤器，9-换热器，10-地热回水管，11-第二阀门，12-第三阀门，13-冲洗系统，14-冲洗管，15-第五液泵，16-搅拌装置，17-法兰盘，18-罐体，19-搅拌组件，20-电机，21-搅拌轴，22-第一搅拌杆，23-第二搅拌杆，24-第三搅拌杆，25-滑套，26-加料口，27-注水口，28-延伸部，29-螺旋搅拌叶，30-主动结垢池，31-池体，32-盖体，33-主动结垢组件，34-喷淋组件，35-第二液泵，36-挡板，37-第一结垢组件，38-第二结垢组件，39-横板，40-竖板，41-主动结垢管，42-第一流道，43-第二流道，44-通孔，45-喷头，46-喷淋管，47-第二管道，48-第三液泵，49-排水管，50-第四液泵，51-第一阀门，52-地热井。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本发明的保护范围。

实施例一

参看图1-图5，本实施例公开了一种地热流体除垢及防垢一体化系统，包括主动结垢单元1和地热利用单元2，

主动结垢单元1包括防垢装置3、地热供水管4、地热进水管5、过滤装置6和第一液泵7，第一液泵7用于设置在地热井52中，过滤装置6进水端通过地热进水管5与第一液泵7连接，出水端通过管道与防垢装置3进水端连接；地热供水管4与防垢装置3的出水端连接；

地热利用单元2包括过滤器8和换热器9，过滤器8与地热供水管4连接，过滤器8出水端与换热器9连接，换热器9的出水端连接有地热回水管10。

本发明主要由主动结垢单元1和地热利用单元2组成，在实际的使用中，通过第一液泵7将地热井52中的热水泵送至过滤装置6处进行初步的过滤，将地热水中的泥沙过滤清除，然后使地热水进入防垢装置3中进行主动结垢，使得地热水中的钙镁离子形成水垢，以降低地热水中钙镁离子中的浓度；然后将地热送至过滤器8中进行再次过滤，然后进入换热器9中进行换热，将地热水中的热能置换出来，进而实现地热水的利用；本发明通过设置的防垢装置3能够有效的降低地热水中钙镁离子的浓度，采用使用前主动结垢的方式，使得地热水中的钙镁离子在防垢装置3中形成水垢，这样既可在后续利用地热的过程中，通过大幅度降低地热水的矿化度，防止设备及管道结垢，有利于后续设备的换热；进而提高地热水中热能的利用率。

进一步优化，地热供水管4上设置有第二阀门11，地热回水管10上设置有第三阀门12；地热流体除垢及防垢一体化系统还包括冲洗系统13，冲洗系统13包括冲洗管14，冲洗管14两端分别与地热供水管4及地热回水管10连接，在冲洗管14上设置有第五液泵15及搅拌装置16；

过滤器8通过法兰盘17连接在地热供水管4上；第五液泵与第三阀门之间设置有第五阀门，第二阀门与搅拌装置之间设置有第四阀门；

冲洗时，将过滤器8的进水端及出水端封闭。

通过设置的防垢装置3能够有效的降低地热水中的钙镁离子的浓度，但是，在长期的使用或者一端时间暂停使用后，管道中仍会形成水垢影响设备的正常使用；因此，需要定期对管道进行除垢。

通过设置的冲洗系统13，能够对管道内部进行冲洗，使得附着在管道及设备上的水垢实现清除的目的。

将除垢剂加入搅拌装置16中，并加入水进行搅拌后形成除垢液，需要除垢时，只需要将第三阀门12、第二阀门11关闭,第四阀门、第五阀门打开，启动第五液泵15即可，此时在第五液泵15的作用下，形成一个封闭式的循环系统，使得除垢液流经换热器9和过滤器8，进而对换热器9及过滤器8的内部进行除垢。

其中，搅拌装置16包括罐体18、设置在罐体18内的搅拌组件19，罐体18上设置有加料口，搅拌组件19包括电机20、搅拌轴21、第一搅拌杆22、第二搅拌杆23、第三搅拌杆24和滑套25，搅拌轴21转动安装在罐体18上，电机20安装在罐体18上后与所述搅拌轴21连接；第一搅拌杆22的两端部分别铰接有一所述第二搅拌杆23，所述滑套25两侧分别铰接有所述第三搅拌杆24，每一个第二搅拌杆23均对应一个第三搅拌杆24，第二搅拌杆23与第三搅拌杆24之间通过铰接的方式相连。

这样，通过设置的搅拌组件19能够使得除垢剂充分的溶解在罐体18内，同时，在实际的搅拌过程中，滑套25处于动态的状态，通过控制电机20的转速来调整滑套25的位置，进而实现对溶液的充分搅拌。

其中，加料口包括药剂加料口26和注水口27。

进一步优化，加料口还包括泥沙加料口，这样，在实际的使用中，可以通过加入细沙的方式，来提高除垢的效果。

其中，第一搅拌杆22为弧型杆。

进一步优化，滑套25下端设置有延伸部28，延伸部28上设置有螺旋搅拌叶29；这样，在螺旋搅拌叶29的作用下，能够使得在配制除垢液的时候，对溶液进行充分搅拌，使得除垢剂能够更好的溶解在水中形成质量较佳的除垢液。

其中，过滤装置6包括外壳和设置在外壳内部的若干通过可拆卸方式设置的过滤网，外壳上设置有进水口和出水口，进水口通过地热进水管5与第一液泵7连接，出水口通过管道与防垢装置3进水端连接。

由于地热水中夹杂有泥沙和颗粒状杂质，通过设置可拆卸的过滤网，在实际的使用中便于更换过滤网。

需要说明的是，本实施例中，防垢装置3的具体结构如下：

防垢装置3，包括嵌设在地面上的主动结垢池30、设置在主动结垢池30内的主动结垢组件33和喷淋组件34、设置在主动结垢池30内的第二液泵35，第二液泵35与地热供水管4连接；

主动结垢池30包括池体31和盖体32，盖体32用于将池体31进行封闭；池体31包括内层和外层，内层由防锈材料制成，外层有多层，每层均由保温隔热材料制成；

在实际的使用中，通过第一液泵7进行抽取地热水，并通过设置的过滤装置6对地热水进行初步过滤，将地热水中的泥沙等体积较大的颗粒状杂质进行过滤；然后经过初步过滤后的地热水进入主动结垢池30中，并在主动结垢池30中进行缓慢流动，使得地热水中的水垢进行沉降和吸附，降低地热水中的钙镁离子浓度；通过将地热水中的钙镁离子浓度降低，这样既可在后续利用地热的过程中，防止设备及管道结垢，有利于后续设备的换热；进而提高地热中热能的利用率；

并且，主动结垢池30包括池体31和盖体32，盖体32用于将池体31进行封闭；池体31包括内层和外层，内层由防锈材料制成，外层有多层，每层均由保温隔热材料制成；这样能够防止热量损失，造成热量的流失；同时，通过设置的喷淋组件34能够对主动结垢池30及主动结垢组件33进行冲洗，当然，为了提高冲洗的效果，可以采用除垢剂进行冲洗，进而实现防垢及除垢的目的，便于后续设备充分利用热能。

过滤装置6中的过滤网与外壳采用可拆卸的方式进行连接，在后期的使用中，更换过滤网更加方便。

其中，主动结垢组件33包括挡板36、若干第一结垢组件37和第二结垢组件38，挡板36设置有池体31内并将池体31分为左侧及右侧区域，第一结垢组件37及第二结垢组件38相互交错设置在右侧区域内，左侧区域及右侧区域通过设置在挡板36上的流水孔连通，第一结垢组件37及第二结垢组件38用于使左侧区域中的地热水主动结垢。

这样，通过设置的挡板36能够将地热水进行阻挡，使得地热水在主动结垢池30中的流动更加缓慢，便于水垢的形成，以便于快速降低地热水中的钙镁离子浓度。

其中，在本实施例中，第一结垢组件37与第二结垢组件38的结构相同，第一结垢组件37及第二结垢组件38均包括横板39、竖板40和若干主动结垢管41，横板39与竖板40垂直连接，若干主动结垢管41设置在横板39上，主动结垢管41为空心管；

第一、二结垢组件中竖板40及横板39侧面均与池体31内部连接，第一结垢组件37中横板39靠近盖体32，且该横板39与盖体32之间形成第一流道42，第一结垢组件37中竖板40与池体31底部连接；第二结垢组件38中横板39靠近池体31底部，且该横板39与池体31底部形成第二流道43，第二结垢组件38中竖板40能够与盖体32接触；位于最左端的第一结垢组件37中横板39的左端与挡板36连接，第二结垢组件38中的横板39与其左侧的第一结垢组件37中竖板40连接，第一结垢组件37中横板39与其左侧的第二结垢组件38中竖板40连接。

这样通过设置第一、二结垢组件，能够使得地热水在保温的情况下在主动结垢池30中缓慢的流动，设置的空心主动结垢管41，能够增大地热水的接触面积，能够更好的形成水垢，以降低水中钙镁离子的浓度；

经过挡板36阻拦后的地热水流速降低，依次流经交错设置的第一结垢组件37及第二结垢组件38，能够有效的延长地热水在主动结垢池30中的流动时间，提高结垢效率；地热水，进入主动结垢池30后，首先将主动结垢池30填充满，然后从最左端的第一结垢组件37中主动结垢管41中部流出，进入横板39与盖体32之间的第一流道42，然后从第一流道42进入第二结垢组件38中主动结垢管41中人后进入横板39与池体31底部形成的第二流道43中，如此，即可使得地热水在流动的过程中，钙镁离子形成水垢吸附在横板39、竖板40及主动结垢管41的内壁及外壁上。

进一步优化，在第一结垢组件37及第二结垢组件38中横板39上设置有若干通孔44，通过设置的通孔44使得地热水不仅能够从主动结垢管41进入第一流道42或者第二流道43中，同时，还能够从通孔44处进入第一流道42及第二流道43中，进而使得主动结垢管41外侧的地热水呈流动状态，以便于提高结垢效率。

防垢装置3主要用于地热水的前期处理，能够有效的降低地热水中的钙镁离子的浓度，在后续利用地热资源的过程中，能够有效的防止出现结垢的情况。

进一步优化，主动结垢管41通过可拆卸方式设置在第一、二组件中横板39上；在后期便于对主动结垢管41进行更换。

进一步限定，主动结垢管41通过螺纹安装在第一、二组件中横板39上。

其中，主动结垢管41上设置有外螺纹，横板39上设置有螺纹孔，主动结垢管41通过外螺纹及螺纹孔配合后固定安装在横板39上。

在本实施例中，喷淋组件34包括设置在盖体32上的若干喷淋管46，每一根喷淋管46上均设置有一喷头45，喷头45的喷水端正对主动结垢组件33，喷淋管46通过第一管道与水源连接，第二管道47上设置有第三液泵48。

其中，池体31底部设置有排水管49，排水管49与一第四液泵连接50，排水管49上设置有第一阀门51。

在实际的使用中，第三液泵48与罐体18的出液端连接；通过在第三液泵48的作用下形成高压水，通过高压除垢水对其喷射进行除垢，并且，能够使得主动结垢池30内部的水垢快速脱落，并且，在实际的使用中还可以通过浸泡的方式来进行除垢；除垢操作完毕后，打开第一阀门51并启动第四液泵50，将主动结构池中的除垢污水排出即可。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：包括主动结垢单元和地热利用单元，

主动结垢单元包括防垢装置、地热供水管、地热进水管、过滤装置和第一液泵，第一液泵用于设置在地热井中，过滤装置进水端通过地热进水管与第一液泵连接，出水端通过管道与防垢装置进水端连接；地热供水管与防垢装置的出水端连接；

地热利用单元包括过滤器和换热器，过滤器与地热供水管连接，过滤器出水端与换热器连接，换热器的出水端连接有地热回水管；地热供水管上设置有第二阀门，地热回水管上设置有第三阀门；地热流体除垢及防垢一体化系统还包括冲洗系统，冲洗系统包括冲洗管，冲洗管两端分别与地热供水管及地热回水管连接，在冲洗管上设置有第五液泵及搅拌装置；过滤器通过法兰盘连接在地热供水管上；

第五液泵与第三阀门之间设置有第五阀门，第二阀门与搅拌装置之间设置有第四阀门；

冲洗时，将过滤器的进水端及出水端封闭；通过设置的防垢装置能够有效的降低地热水中的钙镁离子的浓度；

通过设置的冲洗系统，能够对管道内部进行冲洗，使得附着在管道及设备上的水垢实现清除的目的；将除垢剂加入搅拌装置中，并加入水进行搅拌后形成除垢液，需要除垢时，只需要将第三阀门、第二阀门关闭,第四阀门、第五阀门打开，启动第五液泵即可，此时在第五液泵的作用下，形成一个封闭式的循环系统，使得除垢液流经换热器和过滤器，进而对换热器及过滤器的内部进行除垢；

防垢装置包括嵌设在地面上的主动结垢池、设置在主动结垢池内的主动结垢组件和喷淋组件、设置在主动结垢池内的第二液泵，第二液泵与地热供水管连接；

主动结垢池包括池体和盖体，盖体用于将池体进行封闭；池体包括内层和外层，内层由防锈材料制成，外层有多层，每层均由保温隔热材料制成；能够防止热量损失，造成热量的流失；

通过第一液泵进行抽取地热水，并通过设置的过滤装置对地热水进行初步过滤，将地热水中的体积较大的颗粒状杂质进行过滤；然后经过初步过滤后的地热水进入主动结垢池中，并在主动结垢池中进行缓慢流动，使得地热水中的水垢进行沉降和吸附，降低地热水中的钙镁离子浓度；通过将地热水中的钙镁离子浓度降低，这样即可在后续利用地热的过程中，防止设备及管道结垢，有利于后续设备的换热；进而提高地热中热能的利用率；

过滤装置中的过滤网与外壳采用可拆卸的方式进行连接，在后期的使用中，更换过滤网更加方便；

其中，主动结垢组件包括挡板、若干第一结垢组件和第二结垢组件，挡板设置有池体内并将池体分为左侧及右侧区域，第一结垢组件及第二结垢组件相互交错设置在右侧区域内，左侧区域及右侧区域通过设置在挡板上的流水孔连通，第一结垢组件及第二结垢组件用于使左侧区域中的地热水主动结垢；

这样，通过设置的挡板能够将地热水进行阻挡，使得地热水在主动结垢池中的流动更加缓慢，便于水垢的形成，以便于快速降低地热水中的钙镁离子浓度；

第一结垢组件与第二结垢组件的结构相同，第一结垢组件及第二结垢组件均包括横板、竖板和若干主动结垢管，横板与竖板垂直连接，若干主动结垢管设置在横板上，主动结垢管为空心管；

第一、二结垢组件中竖板及横板侧面均与池体内部连接，第一结垢组件中横板靠近盖体，且该横板与盖体之间形成第一流道，第一结垢组件中竖板与池体底部连接；第二结垢组件中横板靠近池体底部，且该横板与池体底部形成第二流道，第二结垢组件中竖板能够与盖体接触；位于最左端的第一结垢组件中横板的左端与挡板连接，第二结垢组件中的横板与其左侧的第一结垢组件中竖板连接，第一结垢组件中横板与其左侧的第二结垢组件中竖板连接。

2.根据权利要求1所述的一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：搅拌装置包括罐体、设置在罐体内的搅拌组件，罐体上设置有加料口，搅拌组件包括电机、搅拌轴、第一搅拌杆、第二搅拌杆、第三搅拌杆和滑套，搅拌轴转动安装在罐体上，电机安装在罐体上后与所述搅拌轴连接；第一搅拌杆的两端部分别铰接有一所述第二搅拌杆，所述滑套两侧分别铰接有所述第三搅拌杆，每一个第二搅拌杆均对应一个第三搅拌杆，第二搅拌杆与第三搅拌杆之间通过铰接的方式相连。

3.根据权利要求2所述的一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：加料口包括药剂加料口和注水口。

4.根据权利要求3所述的一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：加料口还包括泥沙加料口。

5.根据权利要求2所述的一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：第一搅拌杆为弧型杆。

6.根据权利要求2所述的一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：滑套下端设置有延伸部，延伸部上设置有螺旋搅拌叶。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的一种地热流体除垢及防垢一体化系统，其特征在于：过滤装置包括外壳和设置在外壳内部的若干通过可拆卸方式设置的过滤网，外壳上设置有进水口和出水口，进水口通过地热供水管与第一液泵连接，出水口通过管道与防垢装置进水端连接。

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