CN113357700A - 一种复合型中深层无干扰地热供热系统 - Google Patents

一种复合型中深层无干扰地热供热系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了复合型中深层无干扰地热供热系统，属于中深层地热能开发利用技术领域，包括：至少一口中深层水热型地热井、深井潜水泵、旋流除砂器、第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器、热泵装置、水处理装置、热源循环水泵、用户循环水泵和至少一口增强型中深层无干扰地热井；深井潜水泵设置于中深层水热地热井一开泵室段内，且深井潜水泵通过管路与旋流除砂器相连；旋流除砂器与第一板式换热器相连；第一板式换热器、第二板式换热器相连、水处理装置和增强型中深层无干扰地热井的进水口依次相连。本发明通过中深层水热型地热井和增强型无干扰地热井的联合工作，有效解决了中深层地热能利用中的“取热不取水”难题。

Description

一种复合型中深层无干扰地热供热系统
技术领域
本发明涉及中深层地热开发利用技术领域，具体涉及一种复合型中深层无干扰地热供热系统。
背景技术
现有的中深层地热开发方式，主要分为两种，一种为中深层水热型地热开发利用模式，一种为中深层无干扰地热开发利用模式。
中深层水热型砂岩地热开发利用模式是以抽取地下深部热水至地面经过板式换热器一次换热提取高温段热量后，低温段热量再通过热泵利用。换热完毕后，地热尾水回灌至回灌井中。此种方式在砂岩热储层物性较差区域很难实现1:1回灌，严重制约了中深层砂岩地热开发利用的发展。
中深层无干扰地热开发利用模式是在地热井内设套管换热器，介质水从外管进入地热井，与周围岩土换热后，再通内管输至地面，经热泵取热后，介质水再由外管进入地热井。由于采用间接换热方式，单井换热量很低，很难满足集中供热需求。从经济性角度出发，该方式初投资大，运行费用高。
目前国内外解决中深层水热型砂岩热储回灌困难和中深层无干扰地热开发效率低的方式主要有以下几种途径：
针对中深层水热型砂岩热储回灌困难问题，各地政府相继出台有关法规政策。对于完全不能回灌的地热井采取关停措施，对于能回灌的地热井采取“以灌定采”的方式进行开发利用。有些地区已完全禁止中深层水热型地热开发利用，鼓励中深层无干扰地热开发利用。此种方式不能从根本解决砂岩热储回灌困难的问题。
针对中深层无干扰地热开发效率低的问题，一种做法是通过选择导热系数低的材质作为中心管，降低内外管之间的换热散失；另一种做法是改变下套管换热器的结构，进行强化换热。这两种方式没有从根本上解决换热环节中岩土热阻大的问题，无法有效提升中深层无干扰地热开发效率低的问题。
新型内容
本发明针对上述问题，提供一种复合型中深层无干扰地热供热系统。
本发明采用的技术方案为：一种复合型中深层无干扰地热供热系统，包括：至少一口中深层水热型地热井、深井潜水泵、旋流除砂器、第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器、热泵装置、水处理装置、热源循环水泵、用户循环水泵、地热循环水泵和至少一口增强型中深层无干扰地热井；
所述深井潜水泵设置于中深层水热地热井一开泵室段内；
所述深井潜水泵设置于中深层水热地热井一开泵室段内，且深井潜水泵通过管路与旋流除砂器相连；
所述旋流除砂器与第一板式换热器相连；所述第一板式换热器与第二板式换热器相连，所述第二板式换热器、第三板式换热器与热泵装置相连；
所述第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器与地热循环水泵相连；所述地热循环水泵与水处理装置相连；所述水处理装置与增强型中深层无干扰地热井的进水口相连；所述增强型中深层无干扰地热井的出水口与第三板式换热器的进水口相连；
其中，所述第一板式换热器的低温侧与供暖用户相连；所述热泵装置与供暖用户相连。
进一步地，所述中深层水热型地热井与增强型中深层无干扰地热井联合工作，前者作为后者的补水井，后者作为前者的回灌井。
更进一步地，所述中心管下入增强型中深层无干扰地热井井底位置。
更进一步地，所述中深层水热地热井井口设置有压力监测器、温度检测器和流量监测器。
更进一步地，所述水处理装置设置在第一板式换热器、第二板式换热器、第三板式换热器与增强型中深层无干扰地热井之间，连接管道上均设有控制阀门。
更进一步地，所述增强型中深层无干扰地热井的出水口与第三板式换热器的进水口通过管道相连，第三板式换热器的出水口与中深层无干扰地热井的进水口通过管道及水泵相连。
更进一步地，所述中深层水热型地热井采用60目包网缠丝滤水管进行完井。
更进一步地，所述旋流除砂器为除砂精度达到直径大于0.1mm。
更进一步地，所述第一板式换热器、第二板式换热器和第三板式换热器均为钛合金材质板式换热器。
更进一步地，所述水处理装置为两级过滤装置。
本发明的优点：
1、通过中深层水热型地热井和增强型无干扰地热井的联合配备，有效提高了中深层无干扰地热系统的热效率，增加了中深层水热地热井的回灌效果，降低了投资成本。
2、通过板换串联，连接热泵体温梯级利用，提高了中深层地热的热效率。
3、通过两级过滤装置，有效过滤不同粒径的沉淀物，降低细小颗粒杂质的通过率，降低地热井的堵塞程度。
4、通过滤水管完井的增强型中深层无干扰地热井，能有效增加地热井的换热量。
5、通过增强型中深层无干扰地热井下入的连续油管，提高了回灌量。
6、整套工艺系统设计简单，操作简便，运行维护方便。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是本发明实施例的供热系统示意图。
附图标记：
1为中深层水热型地热井，2为深井潜水泵，3为旋流除砂器，4-1为第一板式换热器，4-2为第二板式换热器，4-3为第三板式换热器，5为热泵装置，6为水处理装置，7为增强型中深层无干扰地热井，8-1为热源循环水泵，8-2为用户循环水泵、8-3为地热循环水泵。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例一、
参见图1，如图1所示，一种中深层水热型与增强型无干扰型地热联合供热系统，包括：至少一口中深层水热型地热井1、深井潜水泵2、旋流除砂器3、第一板式换热器4-1、第二板式换热器4-2、第二板式换热器4-3、热泵装置5、水处理装置6、至少一口增强型中深层无干扰地热井7、热源循环水泵8-1、用户循环水泵8-2和地热循环水泵8-3；
所述深井潜水泵2设置于中深层水热地热井1一开泵室段内，且深井潜水泵2通过管路与旋流除砂器3相连；
所述旋流除砂器3与第一板式换热器4-1相连；所述第一板式换热器4-1与第二板式换热器4-2相连，所述第二板式换热器4-2与热泵装置5相连；所述第三板式换热器4-3与热泵装置5相连；
所述第一板式换热器4-1、第二板式换热器4-2、第三板式换热器4-3与地热循环水泵8-3相连；所述地热循环水泵8-3与水处理装置6相连；所述水处理装置6与增强型中深层无干扰地热井7的进水口相连；所述增强型中深层无干扰地热井7的出水口与第三板式4-3换热器的进水口相连；
其中，所述第一板式换热器4-1的低温侧与供暖用户相连；所述热泵装置5与供暖用户相连。
需要说明的是，本发明的主要目的在于解决中深层中深层水热型砂岩热储回灌困难，中深层无干扰地热开发效率低、热量衰减快的问题。
其中，该供热系统包括：中深层水热型地热井、地热深井潜水泵、旋流除砂器、板式换热器、热泵装置、水处理装置、管道循环泵、增强型中深层无干扰地热井及连接所有装置所需的管路。
所述的中深层水热地热井是具有开采地下热水功能的地热井；所述的深井潜水泵是具有一定扬程和流量的耐高温潜水泵，用于开采地下热水。
另外，所述的增强型中深层无干扰地热井与水处理装置通过管道相连，增强型中深层无干扰地热井中心管连接下入井底位置，增加换热效率和提高回灌量，增强型中深层无干扰地热井井口装置出水口与板式换热器进水口通过管道连接，解决在地层换热提温后地热水进入供热系统进行循环换热。
最后，无干扰地热井应通过另外1台换热器第三板式换热器与热泵相连；增强型中深层无干扰地热井的循环水量与中深层水热地热井无关，可以自主调节；中深层水热地热井的来水仅作为增强型中深层无干扰地热井的补水
本发明的一实施例中，所述中心管下入增强型中深层无干扰地热井7井底位置。
本发明的一实施例中，所述中深层水热地热井1井口设置有压力监测器、温度检测器和流量监测器。
本发明的一实施例中，所述水处理装置6设置在第一板式换热器4-1、第二板式换热器4-2、第三板式换热器4-3与增强型中深层无干扰地热井7之间，连接管道上均设有控制阀门。
需要说明的是，所述的板式换热器至少设置两台，通过管道串、并联，其中板式换热器与热泵装置连接，解决在入住率较低情况下，可只启动板式换热器，提高地热水的热利用率。
本发明的一实施例中，所述中深层水热型地热井1采用60目包网缠丝滤水管进行完井。
其中，中深层无干扰地热井为包60目网缠丝滤水管完井，换热段(回灌段)以上采取水泥全封固止水，井中设置连续油管下至井底，井口装置同时设置进水口(连接连续油管)和出水口(连接二级板换入口)。
本发明的一实施例中，所述旋流除砂器3为除砂精度达到直径大于0.1mm。
本发明的一实施例中，所述第一板式换热器4-1、第二板式换热器4-2和第三板式换热器4-3均为钛合金材质板式换热器。
其中，板式换热器为具有抗腐蚀效果的钛合金材质的板式换热器。
本发明的一实施例中，所述水处理装置6为两级过滤装置。
其中，水处理装置为两级过滤装置，有效过滤不同粒径的沉淀物，降低细小颗粒杂质的通过率，降低地热井的堵塞程度。
实施例二、
如有一套中深层水热型与无干扰联合供热系统，结合图1，具体实施说明如下：在工作时，将中深层水热地热井1作为地热开采井，增强型中深层无干扰地热井7作为换热回灌井。整个供热过程分为两种情况，具体如下：
第一种，地热水从中深层水热地热井1内通过深井潜水泵2抽出后，通过旋流除砂器3除砂后输入至机房内板式换热器4，在用热单位需热量较小情况下，仅启动板式换热器4-1，地热水换热后通过水处理装置6，进入增强型中深层无干扰地热井7，此时增强型中深层无干扰地热井7作为回灌井进行配置。
第二种，地热水从中深层水热地热井1内通过深井潜水泵2抽出后，通过旋流除砂器3除砂后输入至机房内板式换热器，在用热单位达到设计工况下，地热水进入板式换热器4-1进行一次换热，换热后尾水再进入板式换热器4-2和热泵装置5进行二次换热，换热后尾水通过水处理装置6进入至增强型中深层无干扰地热井7，此时增强型中深层无干扰地热井7既作为回灌井，又作为换热井。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，包括：至少一口中深层水热型地热井(1)、深井潜水泵(2)、旋流除砂器(3)、第一板式换热器(4-1)、第二板式换热器(4-2)、第三板式换热器(4-3)、热泵装置(5)、水处理装置(6)、热源循环水泵(8-1)、用户循环水泵(8-2)、地热循环水泵(8-3)和至少一口增强型中深层无干扰地热井(7)；
所述深井潜水泵(2)设置于中深层水热地热井(1)一开泵室段内，且深井潜水泵(2)通过管路与旋流除砂器(3)相连；
所述旋流除砂器(3)与第一板式换热器(4-1)相连；所述第一板式换热器(4-1)与第二板式换热器(4-2)相连，所述第二板式换热器(4-2)与热泵装置(5)相连；所述第三板式换热器(4-3)与热泵装置5相连；
所述第一板式换热器(4-1)、第二板式换热器(4-2)、第三板式换热器(4-3)与地热循环水泵(8-3)相连；所述地热循环水泵(8-3)与水处理装置(6)相连；所述水处理装置(6)与增强型中深层无干扰地热井(7)的进水口相连；所述增强型中深层无干扰地热井(7)的出水口与第三板式换热器(4-3)的进水口相连；
其中，所述第一板式换热器(4-1)的低温侧与供暖用户相连；所述热泵装置(5)与供暖用户相连。
2.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述中深层水热型地热井(1)与增强型中深层无干扰地热井(7)联合工作，前者作为后者的补水井，后者作为前者的回灌井。
3.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，中心管下入增强型中深层无干扰地热井(7)井底位置。
4.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述中深层水热地热井(1)井口设置有压力监测器、温度检测器和流量监测器。
5.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述水处理装置(6)设置在第一板式换热器(4-1)、第二板式换热器(4-2)、第三板式换热器(4-3)与增强型中深层无干扰地热井(7)之间，连接管道上均设有控制阀门。
6.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述中深层水热型地热井(1)采用60目包网缠丝滤水管进行完井。
7.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述旋流除砂器(3)为除砂精度达到直径大于0.1mm。
8.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述第一板式换热器(4-1)、第二板式换热器(4-2)和第三板式换热器(4-3)为钛合金材质板式换热器。
9.根据权利要求1所述的复合型中深层无干扰地热供热系统，其特征在于，所述水处理装置(6)为两级过滤装置。
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