CN207350981U - 一种利用地热能的换热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种利用地热能的换热装置，包括地下换热装置，地下换热装置包括介质输送管和自上而下设置的换热管、囊式换热管，在换热管的外侧还设有绝热保温层、保护层，介质输送管下端且位于囊式换热管内腔处开设有喷液口，介质输送管的输入端通过管道Ⅰ还连接有储液箱，储液箱上设有进液口和出液口，进液口通过管道Ⅱ还连接有液压泵，出液口通过管道Ⅰ与介质输送管相连，在管道Ⅰ和管道Ⅱ上设有热交换器，管道Ⅱ的输入端还连接有介质回流管、输出端与储液箱相连，在介质回流管上还设有自动检测装置，在储液箱上还设有智能控制模块。该装置结构简单，具有换热效率高，输送功率低，单孔热量高等特点。

Description

一种利用地热能的换热装置

技术领域

本实用新型涉及地热能利用领域，尤其涉及一种利用地热能的换热装置。

背景技术

地热能作为一种新能源、洁净能源、可再生或部分可再生能源，具有分布广、成本低、易于开采、洁净及可直接利用等优点；我国地热资源比较丰富，特别是中低温地热资源（25-150oC），分布范围广，几乎遍及全国。据粗略计算，主要沉积盆地小于2000米的深度中储存的地热资源总量约4.02×1019kJ，相当于1.37×1012吨标准煤的发热量，以其1％作为可开采量计算，可开采地热资源总量为4.02×1017kJ，约相当于1.37×1010吨标准煤的发热量；如能充分利用，则可节省大量的常规能源，缓解由于经济、社会发展带来的能源需求日益增长的压力；

中国中东部及西部广大地区具有很大的地热资源开发利用潜力，但其开发利用条件受到热储层埋藏深度、岩性、地热水的补给条件的限制；开采利用40℃以上的地热水，开采深度一般都需要1000米左右；目前中国一些地区地热水的开采深度已达2500米左右，利用70～90℃的地热，开发利用成本较大；目前，地热水直接利用是我国地热能利用的主要方式之一，在我国地热水直接利用用于采暖占有相当大的比重，其中地热采暖主要采用抽取地下热水，经取热后再回灌到地层的利用方式，而回灌量的多少则取决于地层的实际水文地质条件；众所周知，多数地热水中不同程度地含有多种有害化学元素，同时，经过取热降温后的地热水温度通常仍高于环境温度；因此，大量抽取地下水以及由于回灌不利带来的地热水排放将对地表造成环境污染和热污染；此外，地壳中被抽取的地热水如不能得到及时补充，其原始压力平衡将被破坏，会造成地下水位下降，甚至引起地面下沉；由于回灌水质标准高，需要超细过滤装置，需要的回灌设备电功率较大，而能否有效回灌仍取决于地层的水文地质特性，由于目前回灌在技术及管理上仍存在不少的问题，在实际中实现完全回灌难以做到；

根据我国可再生能源利用趋势，开发一种无污染、高效传热的地热供暖模式具有很好的发展前景；结合地热采暖系统模式以及我国中低温地热能分布广、基数大的特点，研究一种新型的地热供热系统，可望为我国地热能利用的发展提供新的动力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种利用地热能的换热装置，该装置结构简单，设计合理，可以方便、快捷地将地层深处岩石中蕴含的高温热能传导到地面，满足人们生产、生活的需求，本装置具有换热效率高，输送功率低，单孔热量高等特点。

为实现上述目的，本实用新型是这样实现的：一种利用地热能的换热装置，包括地下换热装置，所述地下换热装置包括介质输送管和自上而下设置的换热管、囊式换热管，所述囊式换热管是根据地下温度、压力可以自由膨胀体积的换热管，外形及功能类似可以膨胀的水囊；所述换热管的外径小于囊式换热管的外径，在所述换热管的外侧还设有绝热保温层，所述绝热保温层的外侧设有保护层，所述保护层的外径与囊式换热管的外径相同，所述介质输送管自上而下贯穿绝热保温层、进入囊式换热管内腔，所述介质输送管下端且位于囊式换热管内腔处开设有喷液口，所述介质输送管的输入端通过管道Ⅰ还连接有储液箱，在所述管道Ⅰ上还设有液压泵，所述储液箱上设有进液口和出液口，所述进液口通过管道Ⅱ还连接有液压泵，所述出液口通过管道Ⅰ与介质输送管相连，在所述管道Ⅰ和管道Ⅱ上设有热交换器，所述管道管道Ⅰ和管道Ⅱ贯穿通过热交换器，所述管道Ⅱ的输入端还连接有介质回流管、输出端与储液箱相连，在所述介质回流管上还设有自动检测装置，在所述储液箱上还设有智能控制模块，所述智能控制模块与自动检测装置相连。

优选的，在所述储液箱的进液口和出液口分别设置有第一电磁流量控制阀和第二电磁流量控制阀，所述第一电磁流量控制阀和第二电磁流量控制阀分别与智能控制模块相连。

优选的，所述绝热保温层为XPS保温层。

优选的，所述保护层为310S不锈钢，所述310S不锈钢具有耐高温、耐高压、耐腐蚀的特性，310S不锈钢是奥氏体铬镍不锈钢，具有很好的抗氧化性、耐腐蚀性，因为较高百分比的铬和镍，使其拥较好的蠕变强度，在高温下能持续作业。

优选的，所述介质输送管为至少一个。

进一步优选的，所述介质输送管上的喷液口为至少两个。

优选的，所述智能控制模块由PLC控制器和集成电路组成。

优选的，所述自动检测装置为压力传感器，根据系统运行压力进行自动检测并传递信号给智能控制模块，判断是否补充循环介质。

本实用新型具有以下的优点：通过在地面上开凿直达地热取热层的孔，将由囊式换热管、换热管、介质输送管构成的地下换热装置埋设在其中，通过地下换热装置与液压泵、热交换器等，实现采孔用于地热能热交换封闭系统由相变微胶囊悬浮液配置而成的介质在系统中循环换热，可以方便、快捷地将地层深处岩石中蕴含的高温热能传导到地面，满足人们生产、生活的需求；本装置具有换热效率高，输送功率低，单孔热量高等特点，与抽水式供热系统相比，本装置只取热不取水，且无需水处理设备及热泵机组等动力装置，因此不存在因过量开采水资源而引起地下水位下降，甚至导致地面下沉等现象，也不存在地热尾水排放带来的热或化学污染；可以有效提高地热能利用效率，彻底解决地热回灌的难题，有利于地热能的集约化推广应用，实现地热资源的可持续发展。

附图说明

图1为本实用新型整体结构示意图。

图中：1-地下换热装置，101-换热管，102-囊式换热管，103-介质输送管，2-绝热保温层， 3-保护层，4-喷液口，5-管道，501-管道Ⅰ，502-管道Ⅱ，6-储液箱，601-进液口，602-出液口，7-第一电磁流量控制阀，8-第二电磁流量控制阀，9-热交换器，10-液压泵，11-介质回流管，12-自动检测装置，13-智能控制模块。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本实用新型作进一步的描述。

实施例1：结合图1分析，一种利用地热能的换热装置，包括地下换热装置1，地下换热装置1包括介质输送管103和自上而下设置的换热管101、囊式换热管102，介质输送管103为两个，囊式换热管102是根据地下温度、压力可以自由膨胀体积的换热管，外形及功能类似可以膨胀的水囊，换热管101的外径小于囊式换热管102的外径，在换热管101的外侧还设有绝热保温层2，绝热保温层2为XPS保温层，绝热保温层2的外侧设有保护层3，保护层3为310S不锈钢，310S不锈钢具有耐高温、耐高压、耐腐蚀的特性，310S不锈钢是奥氏体铬镍不锈钢，具有很好的抗氧化性、耐腐蚀性，因为较高百分比的铬和镍，使其拥较好的蠕变强度，在高温下能持续作业；保护层3的外径与囊式换热管102的外径相同，介质输送管103自上而下贯穿绝热保温层2、进入囊式换热管102内腔，介质输送管103下端且位于囊式换热管102内腔处开设有喷液口4，喷液口4为至少两个，介质输送管103的输入端通过管道Ⅰ501还连接有储液箱6；

储液箱6上设有进液口601和出液口602，在储液箱6的进液口601和出液口602分别设置有第一电磁流量控制阀7和第二电磁流量控制阀8，第一电磁流量控制阀7和第二电磁流量控制阀8分别与智能控制模块13相连，进液口601通过管道Ⅱ502还连接有液压泵10，出液口602通过管道Ⅰ501与介质输送管103相连，在管道Ⅰ501和管道Ⅱ502上设有热交换器9，管道Ⅰ501和管道Ⅱ502贯穿通过热交换器9，管道Ⅱ502的输入端还连接有介质回流管11、输出端与储液箱6相连，在介质回流管11上还设有自动检测装置12，在储液箱6上还设有智能控制模块13，智能控制模块13与自动检测装置12相连，智能控制模块13由PLC控制器和集成电路组成，自动检测装置12为压力传感器，根据系统运行压力进行自动检测并传递信号给智能控制模块，判断是否补充循环介质。

利用地下换热器的热管原理，由相变微胶囊悬浮液配置而成的介质或者经释放热能后的低温的该介质通过第二电磁流量控制阀经管道进入介质输送管，高压流体高速通过喷液口喷射雾化，均匀分布于囊式换热管内壁；吸收热量后的高分子动能换热介质气化上升通过介质回流管，在液压泵的作用下，送至热交换器进行放热，之后经第一电磁调节阀进入储液箱，由此周而复始，实现循环工作，自动检测装置可以根据系统运行压力进行自动检测判断并通过介质输送管向囊式换热管内腔补充循环介质。

由于地下换热器提供的能量具有高温、高热、稳定、持续的特性，可以满足日常生活供暖需求；同时本装置布置于地下，地上设备占地面积小，换热效率高，电力的消耗极小；本技术可适用于我国具有中低温地热资源的广大地区，经济社会效益显著。

对于本领域的普通技术人员而言，具体实施例只是对本实用新型进行了示例性描述，显然本实用新型具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本实用新型的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本实用新型的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种利用地热能的换热装置，其特征在于：包括地下换热装置，所述地下换热装置包括介质输送管和自上而下设置的换热管、囊式换热管，所述换热管的外径小于囊式换热管的外径，在所述换热管的外侧还设有绝热保温层，所述绝热保温层的外侧设有保护层，所述保护层的外径与囊式换热管的外径相同，所述介质输送管自上而下贯穿绝热保温层、进入囊式换热管内腔，所述介质输送管下端且位于囊式换热管内腔处开设有喷液口，所述介质输送管的输入端通过管道Ⅰ还连接有储液箱，在所述管道Ⅰ上还设有液压泵，所述储液箱上设有进液口和出液口，所述进液口通过管道Ⅱ还连接有液压泵，所述出液口通过管道Ⅰ与介质输送管相连，在所述管道Ⅰ和管道Ⅱ上设有热交换器，所述管道管道Ⅰ和管道Ⅱ贯穿通过热交换器，所述管道Ⅱ的输入端还连接有介质回流管、输出端与储液箱相连，在所述介质回流管上还设有自动检测装置，在所述储液箱上还设有智能控制模块，所述智能控制模块与自动检测装置相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：在所述储液箱的进液口和出液口分别设置有第一电磁流量控制阀和第二电磁流量控制阀，所述第一电磁流量控制阀和第二电磁流量控制阀分别与智能控制模块相连。

3.根据权利要求1所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：所述绝热保温层为XPS保温层。

4.根据权利要求1所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：所述保护层为310S不锈钢。

5.根据权利要求1所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：所述介质输送管为至少一个。

6.根据权利要求5所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：所述介质输送管上的喷液口为至少两个。

7.根据权利要求1所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：所述智能控制模块由PLC控制器和集成电路组成。

8.根据权利要求1所述的一种利用地热能的换热装置，其特征在于：所述自动检测装置为压力传感器。