CN201858918U

CN201858918U - 万米单深井重力热管传热装置

Info

Publication number: CN201858918U
Application number: CN2010202762454U
Authority: CN
Inventors: 龚智勇
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-30
Filing date: 2010-07-30
Publication date: 2011-06-08
Anticipated expiration: 2020-07-30

Abstract

本实用新型涉及的是万米单深井重力热管传热装置，属于将地热能远距离传递至地面的装置，这种万米单深井重力热管传热装置的吸热蒸发器安装地热井的底部，传热管一端连接吸热蒸发器，另一端连接至地面安放的放热器；传热管外有真空保温管，传热管位于地热井内的部分，其与真空保温管之间还有辅助重力热管，辅助重力热管是真空的，其下端的吸热段深入吸热蒸发器内或环绕在吸热蒸发器外，其内装有蒸发介质。本实用新型传热管在上万米的传热过程中处于辅助重力热管内热浪的包绕下，热力损失少，可确保高温高压热能潜热气体高速冲向地面。

Description

万米单深井重力热管传热装置

技术领域：本实用新型涉及的是将地表下1万多米以下深处蕴藏于干热岩石浆体中的高品位上千度的巨大热能资源(地热能)远距离的传递至地面的装置，具体涉及的是万米单深井重力热管传热装置。

背景技术：地球地表下3万多米的深度是以上于度高温形态存在的，主要是蕴藏在岩石浆体之中，而这一高温热能主要是来自地球中心部距离地面6300多公里6000多度原子核不断的衰变，所发生的热核反应通过传导、对流、辐射的形式传向地表散发至大气层太空宇宙之中负270多度的无限低温环境(依据热力学理论，热只能向冷的方向传导)，为了获取地热能，利用地热井将地下热水抽取上来，或采用地热井及重力真空热管将地热能传导至地面，现有的重力真空热管由吸热蒸发器、传热管、放热器构成，吸热蒸发器安装在井的底部，吸热蒸发器产生的蒸汽通过传热管被传导到地面安装的放热器中，放热器一般被安装在装有低沸点介质的罐中，蒸汽在放热器内放热冷凝将热量传导到罐内的介质中，再加以利用，而放热器中的介质被冷凝后，在重力的作用下，沿传热管管壁流回到吸热蒸发器中，不断循环往复将地热能传导到地面。地热井越深，所获取的温度值就越大，但地热井越深，在向地面传导地热能的过程中热量损失越大，当地热井深度达到万米以下，上述重力真空热管在传导地热能的过程中也要损失很多，造成很大的浪费。

发明内容：本实用新型的目的是提供一种万米单深井重力热管传热装置，它用于解决现有的重力真空热管在传导深度达万米以下的地热能存在热量损失大的问题。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：这种万米单深井重力热管传热装置，它的吸热蒸发器安装地热井的底部，传热管一端连接吸热蒸发器，另一端连接至地面安放的放热器；传热管外有真空保温管，传热管位于地热井内的部分，其与真空保温管之间还有辅助重力热管，辅助重力热管是真空的，其下端的吸热段深入吸热蒸发器内或环绕在吸热蒸发器外，其内装有蒸发介质。

一种万米单深井重力热管传热装置，它的吸热蒸发器安装地热井的底部，传热管一端连接吸热蒸发器，另一端连接至地面并从地面伸出；传热管外有真空保温管，传热管位于地热井内的部分，其与真空保温管之间还有辅助重力热管，辅助重力热管是真空的，其下端的吸热段深入吸热蒸发器内或环绕在吸热蒸发器外，其内装有蒸发介质。

上述方案中吸热蒸发器内的蒸发介质或水是重力热管空间环境的15％-20％左右，吸热蒸发器是直径在200毫米至500毫米之间或者在500毫米以上、长度在500米至1000米之间或者在1000米以上的巨型大面积集热吸热传换器，是垂直于地表的。

上述方案中的放热器是多管多环的，各环状管为同心的，从里到外依次排列，这样一圈凹一圈凸的设置，可起到增加放热器的换热面积，降低其建设高度、减少投资成本的作用。

上述方案中的传热管上安装稳压罐，具体是稳压罐安装在地面与蒸汽轮机之间的传热管上。

上述方案中的真空保温管与地热井之间有隔温材料。

上述方案中吸热蒸发器与地热井之间注入导热填充物，这样可以确保吸热蒸发器段器壁的热传效率。

有益效果：

本实用新型中传热管在上万米的传热过程中，辅助重力热管用以克服传热管传递过程中的不利因素，一是阻隔了冷源潜入，防止其传导对流发生，二是对传热管中高速流动着的潜热蒸汽进行二次连续再加热，确保高温高压热能潜热气体高速冲向放热器或地面。

附图说明：

图1是本实用新型实施例1的结构示意图；

图2是辅助重力热管工作原理图；

图3是本实用新型实施例2的结构示意图；

图4是实施例2应用于发电的装置结构图。

1吸热蒸发器、2传热管、3放热器、4地热井、5抽真空阀组、6真空保温管、7回液管、8单向阀、9辅助重力热管、10导热填充物、11排气管、12隔温材料、13蒸汽轮机、14发电机、15散热塔、16冷却器、17单向阀、18循环泵、19蒸发介质或水、20稳压罐

具体实施方式：

结合附图对本实用新型做进一步说明：

实施例1：

图1是本实用新型实施例1的结构示意图，如图所示，这种万米单深井重力热管传热装置，它由吸热蒸发器1、传热管2、放热器3、真空保温管6构成，它是真空封闭的环境，吸热蒸发器1安装在深度达万米的地热井4的底部，是直径在200毫米至500毫米之间或者在500毫米以上、长度在500米至1000米之间或者在1000米以上的巨型大面积集热吸热传换器，是垂直于地表的，吸热蒸发器1内的蒸发介质或水19是热管密闭空间环境的15％-20％左右，吸热蒸发器1与地热井4之间填充导热填充物10；传热管2的一端连接吸热蒸发器1，另一端连接放热器3，传热管2是吸热蒸发器1产生的高温蒸汽高速冲向放热器3的通道，高温蒸汽在放热器3内放热后冷凝并经传热管2流回吸热蒸发器1，往复循环；传热管2外有真空保温管6，传热管2位于地热井3内的部分，其与真空保温管6之间还有辅助重力热管9，辅助重力热管9是真空的，下端深入吸热蒸发器1三分之一处，其内装有蒸发介质，蒸发介质其密闭空间环境的15％-20％左右，该蒸发介质的沸点小于吸热蒸发器1内蒸发介质的沸点。真空保温管6与地热井4之间有隔温材料12。

本实用新型井下部分装置的制备过程是：先钻一口大口径深井，将吸热蒸发器1、传热管2在地面预制加工后，分段依次通过管箍连接封焊打压顺至井底，辅助重力热管9、真空保温管6也是分段预制依次用管箍螺纹再焊的办法顺至井下，整体抽真空或压入工质或水，通过地面上的抽真空阀组5完成，主体材质主要采用耐高温抗腐蚀的材料预制。

图2是辅助重力热管工作原理图，如图所示，辅助重力热管9中的蒸发介质吸收地热能后汽化，潜热蒸汽携带着高温热能在真空负压环境中的辅助重力热管9中升腾，使传热管2处于热浪的包围中，潜热蒸汽上升的过程中，真空保温管6首先起到了真空隔热作用，当仍有部分冷气流侵入时，也是与辅助重力热管9发生热交换，从而使传热管2得到有效的保护，减少传热管2远距离传输热能过程中的损失，确保高温高压热能潜热气体高速冲向地面。当蒸汽在辅助重力热管9中升腾至地面并在管壁处冷凝形成液体时，它沿管壁在重力作用下流回底部，再次进行循环，此时可以伴热保温；当然也存在着辅助重力热管9中的蒸汽不凝结，始终以蒸汽形式存在的状态，此状态即可实现向传热管2补充热量。

实施例2：

图3是本实用新型实施例2的装置结构示意图，这种万米单深井重力热管传热装置，它的吸热蒸发器1安装在深度达万米的地热井4的底部，吸热蒸发器1内充满蒸发介质或水19，吸热蒸发器1内的蒸发介质或水是热管空间环境的15％-20％左右，传热管2一端连接吸热蒸发器1，吸热蒸发器1与地热井4之间填充导热填充物10，蒸发介质为低沸点介质；传热管2外有真空保温管6，传热管2位于地热井4内的部分，其与真空保温管6之间还有辅助重力热管9，它们是远距离上万米的，辅助重力热管9是真空的，下端深入吸热蒸发器1三分之一处，上部至地表范围内即可，其内装有蒸发介质，真空保温管6上有抽真空阀，辅助重力热管9内的蒸发介质其密闭空间环境的15％-20％左右，辅助重力热管9将传热管2包绕在其中。

图4是实施例2应用于发电的装置结构图，该万米单深井重力热管传热装置用于发电时，将吸热蒸发器1与传热管2连接并抽真空后，将传热管2的另一端连接蒸汽轮机13，传热管2是吸热蒸发器1内产生的高压蒸汽高速冲向蒸汽轮机13的通道，辅助重力热管9内的蒸发介质吸收地热能产生的高温蒸汽，使传热管2在地热井4内的部分浸于高温环境中，保证吸热蒸发器1内产生的高压蒸汽在传热管2中远距离运动到地面时仍能完成发电任务；蒸汽轮机13连接发电机14，蒸汽轮机13还通过排气管11连接到散热塔15中的冷却器16，与冷却器16连接的回液管7向下插入吸热蒸发器1中，回液管7上安装有循环泵18和单向阀17，回液管7插入吸热蒸发器1的一端也安装有单向阀8，此单向阀8可保证冷却后的液体流回吸热蒸发器1，而吸热蒸发器1中的液体不能流到回液管7中，循环泵18将冷却后的液体打回吸热蒸发器1中，地面与蒸汽轮机13之间的传热管2上安装稳压罐20。吸热蒸发器1产生的高温蒸汽经传热管2，推动蒸汽轮机13带动发电机14发电，做功后的气体被冷却后通过循环泵18经回液管7打回吸热蒸发器1，往复循环。

Claims

1.一种万米单深井重力热管传热装置，其特征在于：它的吸热蒸发器(1)安装地热井(4)的底部，传热管(2)一端连接吸热蒸发器(1)，另一端连接至地面安放的放热器(3)；传热管(2)外有真空保温管(6)，传热管(2)位于地热井(4)内的部分，其与真空保温管(6)之间还有辅助重力热管(9)，辅助重力热管(9)是真空的，其下端的吸热段深入吸热蒸发器(1)内或环绕在吸热蒸发器(1)外，其内装有蒸发介质。

2.一种万米单深井重力热管传热装置，其特征在于：它的吸热蒸发器(1)安装地热井(4)的底部，传热管(2)一端连接吸热蒸发器(1)，另一端连接至地面并从地面伸出；传热管(2)外有真空保温管(6)，传热管(2)位于地热井内的部分，其与真空保温管(6)之间还有辅助重力热管(9)，辅助重力热管(9)是真空的，其下端的吸热段深入吸热蒸发器(1)内或环绕在吸热蒸发器(1)外，其内装有蒸发介质。

3.根据权利要求1或2所述的万米单深井重力热管传热装置，其特征在于：所述的吸热蒸发器(1)内的蒸发介质的体积占重力热管空间环境的15％-20％，吸热蒸发器(1)是直径在200毫米以上、长度在500米以上的巨型大面积集热吸热传换器。

4.根据权利要求2所述的万米单深井重力热管传热装置，其特征在于：所述的传热管(2)上安装稳压罐(20)。

5.根据权利要求1或2所述的万米单深井重力热管传热装置，其特征在于：所述的吸热蒸发器(1)与地热井(4)之间填充导热填充物(10)。

6.根据权利要求1或2所述的万米单深井重力热管传热装置，其特征在于：所述的真空保温管(6)与地热井(4)之间有隔温材料。