CN207113274U - 一种利用深层地热能的直接供热系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种利用深层地热能的直接供热系统，包括布设在蓄热岩层内的一组或多组U型换热器，U型换热器内充注有换热所需的循环介质，U型换热器的两端分别与输出管和返回管相连，输出管在地下设有输出管保温段，返回管在地下设有返回管保温段，输出管与末端相连后，再连接至动力泵，然后通过返回管连接至U型换热器，U型换热器内循环介质在换热器内升温，吸收岩层或地下热水的能量，并将热能输送到末端，换完热的低温循环介质通过动力泵再返回U型换热器。往复循环，实现地热能的低成本、高效率、环境友好的开发利用。本实用新型是一种新的提高地热利用效率的换热系统。
Description
技术领域
本发明属于深层地热开采技术领域，涉及深层地热开采的组合换热系统，特别涉及一种利用深层地热能的直接供热系统。
背景技术
地热能(Geothermal Energy)是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是一种可再生能源。中国国土资源部发布官方数据表明，中国大陆3000米至10000米深处干热岩资源总计相当于中国目前年度能源消耗总量的26万倍；地热利用以直接利用为主，直接利用的能量最大份额是地源热泵占49.0％，其次是洗浴和游泳占24.9％，再次是常规地热供暖占14.4％。直接开采地下水利用的方式有两个主要的缺点：一是地下水过度开采不可持续，会导致地下水资源枯竭、地面沉降等问题；二是利用后的废水排放会造成生态环境污染问题。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用深层地热能的直接供热系统，其取热不取水，因而具有高的换热能力和低的功耗，且不造成环境污染。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种利用深层地热能的直接供热系统，包括布设在蓄热岩层9内的一组或多组U型换热器1，U型换热器1内充注有换热所需的循环介质，U型换热器1的两端分别与输出管3和返回管7相连，输出管3在地下设有输出管保温段2，返回管7在地下设有返回管保温段8，输出管3与末端4相连后，再连接至动力泵5，然后通过返回管7连接至U型换热器1。
所述U型换热器1的换热管直径为100～200毫米。
所述U型换热器1的埋设深度为2000～6000米。
所述U型换热器1的数量、管道直径、管道长度和埋设深度根据热负荷需求确定，输出管保温段2长度大于返回管保温段8长度。
所述U型换热器1为多个时，通过输出管3和返回管7并联。
所述输出管保温段2和返回管保温段8采用内涂层保温或外包覆保温结构。
所述动力泵5连接有对其进行控制的控制系统6。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
(1)本发明可以根据热负荷需求确定U型换热器的数量和井深，保证地下换热系统能够交换出充分的热量满足末端所需热负荷。
(2)U型换热器为封闭循环体系，在地下2000-6000米的深处安放，通过管壁与高温岩层或地下热水进行换热。
(3)输出管保温段和返回管保温段可以减少热量损失。
(4)本发明实现取热不取水，对地下系统不造成污染，实现地热资源的可持续开采，真正实现供热过程CO2和粉尘的零排放，减少对化石能源的需求，对改善目前环境具有积极作用。
(5)具有采热量大、供热稳定、生产成本和运营费用低等优点。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为多个U型换热器并联结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例详细说明本发明的实施方式。
实施例1
如图1所示，一种利用深层地热能的直接供热系统，包括U型换热器1、输出管保温段2、输出管3、末端4、动力泵5、控制系统6、返回管7、返回管保温段8等。
通过钻机向蓄热岩层9钻出直径200-300毫米的钻孔1个，钻孔深度在2000-6000米之间。在钻孔中下入U型换热器1，蓄热岩层9内布设有一组U型换热器1，U型换热器1内充注换热所需的循环用介质，U型换热器1分别与输出管3和返回管7相连，输出管3在地下设有输出管保温段2，返回管7在地下设有返回管保温段8，输出管保温段2和返回管保温段8采用内涂层保温或外包覆保温的方式。U型换热器1通过输出管3连接至末端4，然后再连接至动力泵5，动力泵5通过返回管7连接至U型换热器1。
本发明在运行时，U型换热器1内充注好换热所需的循环介质，高温循环介质将来自深层岩层或热水的热量通过输出管3送至末端，热交换后的地温循环介质通过动力泵5，再经过返回管7重新注入U型换热器1，U型换热器1和蓄热岩层9主要通过传导换热的方式使循环介质升温，实现热交换。控制系统6对动力泵5进行参数控制。
在极端情况下，控制系统6控制动力泵5改变循环介质的流速，加大采热量，以满足热负荷需求。该换热系统可以用于建筑供暖、低温发电、工业干燥、温室大棚等行业。
实施例2
如图2所示，一种利用深层地热能的直接供热系统，在蓄热岩层9内布设有多组U型换热器1，各U型换热器1通过输出管3和返回管7并联。其余结构与实施例1基本一致。
本发明在实际应用时，U型换热器1的数量、管道直径、管道长度和埋设深度根据热负荷需求确定，输出管保温段距离较长，返回管保温段距离较短。
利用本发明，U型换热器内循环介质在换热器内升温，吸收岩层或地下热水的能量，并将热能输送到末端，换完热的低温循环介质通过动力泵再返回U型换热器。往复循环，实现地热能的低成本、高效率、环境友好的开发利用。是一种新的提高地热利用效率的换热系统。
Claims (7)
1.一种利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，包括布设在蓄热岩层(9)内的一组或多组U型换热器(1)，U型换热器(1)内充注有换热所需的循环介质，U型换热器(1)的两端分别与输出管(3)和返回管(7)相连，输出管(3)在地下设有输出管保温段(2)，返回管(7)在地下设有返回管保温段(8)，输出管(3)与末端(4)相连后，再连接至动力泵(5)，然后通过返回管(7)连接至U型换热器(1)。
2.根据权利要求1所述利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，所述U型换热器(1)的换热管直径为100～200毫米。
3.根据权利要求1所述利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，所述U型换热器(1)的埋设深度为2000～6000米。
4.根据权利要求1所述利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，所述U型换热器(1)的数量、管道直径、管道长度和埋设深度根据热负荷需求确定，输出管保温段(2)长度大于返回管保温段(8)长度。
5.根据权利要求1所述利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，所述U型换热器(1)为多个时，通过输出管(3)和返回管(7)并联。
6.根据权利要求1所述利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，所述输出管保温段(2)和返回管保温段(8)采用内涂层保温或外包覆保温结构。
7.根据权利要求1所述利用深层地热能的直接供热系统，其特征在于，所述动力泵(5)连接有对其进行控制的控制系统(6)。
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| CN110486961A (zh) * | 2019-09-18 | 2019-11-22 | 信达科创（唐山）石油设备有限公司 | 一种地热连续换热管道及换热系统 |
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