CN214949894U - 一种地热取热系统的回灌装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种地热取热系统的回灌装置。包括安装在回灌井的井口位置的井口组件、用于进行过滤的过滤器和用于热能回收的余热回收组件；余热回收组件包括板式换热器，在板式换热器的一次侧入口上安装有一次侧进水管、一次侧出口上安装有一次侧出水管、二次侧入口上安装有二次侧进水管、二次侧出口上安装有二次侧出水管，在一次侧进水管上安装有增压水泵；井口组件包括密闭安装在井口位置的井口基座，在井口基座的底部安装有回灌管，在井口基座上安装有开关阀，一次侧出水管连接至开关阀；地热取热系统的地热水源回流管与一次侧进水管对接连接。本实用新型结构设计合理，能够对回灌水源进行过滤及热能回收，并具备加压回灌能力。

Description

一种地热取热系统的回灌装置

技术领域

本实用新型属于地热设施技术领域，尤其涉及一种地热取热系统的回灌装置。

背景技术

地热供热系统是指利用地热能为主要热源的供热系统。地热能为地球本身蕴藏的能量，属于可再生能源。地热供热系统按照地热流进入供热系统的方式可分为直接供热和间接供热。直接供热即把地热流直接引入供热系统，间接供热即地热流通过换热器将热能传递给供热系统的循环水，地热流不直接进入供热系统。在制订地热的供热方案时，既要考虑综合利用地热能，又要考虑梯级利用地热能。

随着技术的发展以及人们对地下水水位变化的日益重视，传统对地热水进行直接采集使用的方式逐渐得到淘汰，取而代之的是“取热不取水”技术，“取热不取水”是指只采集使用地热水源中的热能而不对地热水进行采集，这样既实现了供热系统的热源获取，又避免了由于地热水源的过渡采集导致的地下水位变化等问题，是一种对环境友好的地热供热技术。“取热不取水”的核心是在不采集地热水源的基础上获取地热水源中含有的热能，目前，典型的处理方式为取热后对地热井水进行回灌，即实现“一采一灌”平衡模式。

地热水源在地面完成热能的提取之后重新回灌至地热井内的过程中一般涉及以下几个问题：首先，地热水源在换热的过程中会产生一些颗粒物杂质，在回灌的过程中可能对相关管路产生堵塞问题；其次，通常情况下，在供热系统中完成取热的地热水源仍然含有一部分可以利用的热能，直接对水源进行回灌时将导致这部分水源中热能的浪费，降低供热系统的整体热利用率；再者，当回灌的水源量较大时，由于地热井内水源在岩层内的渗透速率较低，导致地热水源的回灌效率较低。

现有的回灌装置无法很好地解决前述问题，因此需要针对需求进行开发设计。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、能够对回灌水源进行过滤及热能回收并具备加压回灌能力的地热取热系统的回灌装置。

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种地热取热系统的回灌装置包括安装在回灌井的井口位置的井口组件、用于对回灌水源进行过滤的过滤器和用于对回灌水源中的热能进行回收的余热回收组件；余热回收组件包括板式换热器，在板式换热器的一次侧入口上安装有一次侧进水管、一次侧出口上安装有一次侧出水管、二次侧入口上安装有二次侧进水管、二次侧出口上安装有二次侧出水管，在一次侧进水管上安装有增压水泵；井口组件包括密闭安装在井口位置的井口基座，在井口基座的底部安装有回灌管，在井口基座上安装有开关阀，余热回收组件的一次侧出水管连接至开关阀；地热取热系统的地热水源回流管与一次侧进水管对接连接。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型提供了一种结构设计合理的地热取热系统的回灌装置，与现有的回灌装置相比，本实用新型中通过设置过滤器，实现了对回灌水源的过滤处理，滤除水源中含有的颗粒物杂质，使之变得洁净，避免对后面的管路造成堵塞。通过设置基于板式换热器的余热回收组件，实现了对回灌前的地热水源进行余热回收的技术效果，充分回收回灌前水源中的余热，提升整个地热取热系统的热能利用率，降低对热能的浪费。同时，通过在余热回收组件上设置增压水泵，提升回灌水源流动性的同时提升了回灌水源的压力，实现了加压式的回灌方式，提升了地热水源回灌的效率。通过在回灌井的井口密封安装井口组件，并在井口组件上安装开关阀，实现了对地热水源回灌的过程控制。

优选地：余热回收组件包括框架，在框架上并列安装有两个板式换热器，过滤器的数量为两个。

优选地：在井口组件的井口基座上安装有四通阀，在四通阀的第一接口上安装有第一开关阀、第二接口上安装有第二开关阀，余热回收组件的其中一个板式换热器的一次侧出水管连接至第一开关阀、另一个板式换热器的一次侧出水管连接至第二开关阀。

优选地：井口组件还包括一个三通阀，在其第一接口上安装有第三开关阀、另一个接口上安装有第四开关阀，三通阀的第三接口与四通阀的第三接口对接连接且在两者之间安装有连通开关阀；地热取热系统的一个地热水源回流管同时连接至其中一个板式换热器的一次侧进水管以及第三开关阀、另一个地热水源回流管同时连接至另一个板式换热器的一次侧进水管以及第四开关阀。

优选地：过滤器包括一端侧壁带有入水口、另一端侧壁带有反冲出水口的中部壳体，在中部壳体的一端安装有第一孔板、另一端安装有第二孔板，在第一孔板与第二孔板之间安装有多个过滤网管；在中部壳体的一端安装有带有反冲进水口的第一端部壳体、另一端安装有带有排水口的第二端部壳体。

优选地：在中部壳体的内部设有对各过滤网管进行支撑的螺旋形支架。

优选地：在回灌井的井口内、回灌管的下方设有均流板。

附图说明

图1是本实用新型的主视结构示意图；

图2是图1中过滤器的外部结构示意图；

图3是图1中过滤器的内部结构示意图；

图4是图1中余热回收组件的结构示意图；

图5是图1中井口组件的结构示意图。

图中：

1、过滤器；1-1、第一端部壳体；1-2、反冲进水口；1-3、入水口；1-4、中部壳体；1-5、反冲出水口；1-6、排水口；1-7、第二端部壳体；1-8、第一孔板；1-9、螺旋形支架；1-10、过滤网管；1-11、第二孔板；2、余热回收组件；2-1、二次侧进水管；2-2、一次侧出水管；2-3、框架；2-4、板式换热器；2-5、增压水泵；2-6、一次侧进水管；2-7、二次侧出水管；3、井口组件；3-1、第三开关阀；3-2、三通阀；3-3、第四开关阀；3-4、连通开关阀；3-5、第一开关阀；3-6、四通阀；3-7、第二开关阀；3-8、井口基座；3-9、回灌管；4、回灌井；5、均流板。

具体实施方式

为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。

请参见图1，本实用新型的地热取热系统的回灌装置包括安装在回灌井4的井口位置的井口组件3、用于对回灌水源进行过滤的过滤器1和用于对回灌水源中的热能进行回收的余热回收组件2。地热取热系统获取的地热水源在完成系统换热取热操作之后，向回灌井4流动，在回灌进入回灌井4内之前先后完成过滤和余热回收的步骤，其中过滤步骤用于去除回灌水源内的颗粒物杂质，提升洁净度以避免对后续管路造成堵塞，余热回收组件2用于对回灌水源含有的余热进行进一步取热，进一步降低回灌水源的温度，提升整个地热取热系统对热能的利用率，避免热能浪费。

请参见图2和图3，可以看出：

过滤器1包括一端侧壁带有入水口1-3、另一端侧壁带有反冲出水口1-5的中部壳体1-4，在中部壳体1-4的一端安装有第一孔板1-8、另一端安装有第二孔板1-11，在第一孔板1-8与第二孔板1-11之间安装有多个过滤网管1-10。过滤网管1-10用于对回灌水源进行过滤，当过滤水源通过过滤网管1-10时，其中含有的颗粒物杂质被截留。结构上，过滤网管1-10包括网管本体，在网管本体上设有密集的过滤孔，网管本体的一端落入第一孔板1-8的孔内并焊接固定、另一端落入第二孔板1-11的孔内并焊接固定。

本实施例中，为了提升结构强度，在中部壳体1-4的内部设有对各过滤网管1-10进行支撑的螺旋形支架1-9。具体地，螺旋形支架1-9由多块顺次连接的、成螺旋形布置的扇形板构成，在扇形板的板体上设有过孔，过滤网管1-10穿过相应的过孔，螺旋形支架1-9置入中部壳体1-4的内腔后，各扇形板的外侧边缘抵靠在中部壳体1-4的内壁上。

在中部壳体1-4的一端安装有带有反冲进水口1-2的第一端部壳体1-1、另一端安装有带有排水口1-6的第二端部壳体1-7。运转时，先令反冲进水口1-2和反冲出水口1-5关闭，回灌地热水源经由入水口1-3进入中部壳体1-4的内部，含有的颗粒物被各过滤网管1-10截留，洁净的地热水源进入第二端部壳体1-7内并经由排水口1-6排出，排水口1-6与余热回收组件2连接，则过滤后的水源进入余热回收组件2内进行余热回收。

一定时间的运转之后，中部壳体1-4内可能过滤截留了过量的颗粒物杂质，若不进行处理将令其过滤能力降低，此时可以关闭入水口1-3和排水口1-6，开启反冲进水口1-2和反冲出水口1-5，清洗水源经由反冲进水口1-2进入，对各过滤网管1-10进行反向冲洗，令堵塞在过滤孔上的颗粒物脱落，冲洗尾水经由反冲出水口1-5排出。

请参见图4，可以看出：

余热回收组件2包括板式换热器2-4，在板式换热器2-4的一次侧入口上安装有一次侧进水管2-6、一次侧出口上安装有一次侧出水管2-2、二次侧入口上安装有二次侧进水管2-1、二次侧出口上安装有二次侧出水管2-7，在一次侧进水管2-2上安装有增压水泵2-5。地热取热系统的地热水源回流管与一次侧进水管2-6对接连接，在增压水泵2-5的泵送作用下，回灌的地热水源经由一次侧进水管2-6进入并经由一次侧出水管2-2排出，用于回收地热水源中热能的介质在板式换热器2-4的二次侧流动，地热水源与介质在板式换热器内完成换热，地热水源的温度降低、介质的温度升高，完成了热能的转移。

增压水泵2-5的另一个作用是提升地热水源的压力，实现一种增压式的回灌，提升地热水源的回灌效率。

如图中所示，在二次侧进水管2-1与二次侧出水管2-7之间设置有连通管，在该连通管上设有流量电磁阀，同时在二次侧进水管2-1的中部、二次侧出水管2-7的中部、一次侧出水管2-2的中部均安装有流量电磁阀，前述各流量电磁阀用于控制板式换热器2-4的一次侧和二次侧流量，二次侧的介质流量与一次侧的回灌地热水源的流量应该相匹配，达到最优的换热效果。

本实施例中，余热回收组件2包括框架2-3，在框架2-3上并列安装有两个板式换热器2-4，过滤器1的数量为两个。每个过滤器1与其中一个余热回收组件2配合使用，因此实现了两套互不干扰的过滤-换热功能单元，这两个功能单元既可以实现一用一备以提升整个回灌装置的运行可靠性，也可以同时投入运转以提升地热水源的回灌效率。

请参见图5，可以看出：

井口组件3包括密闭安装在井口位置的井口基座3-8，在井口基座3-8的底部安装有回灌管3-9，具体地，在井口基座3-8的中部设有竖直贯通的中心孔，回灌管3-9位于该中心孔内并密封焊接固定。在井口基座3-8上安装有开关阀，余热回收组件2的一次侧出水管2-2连接至开关阀。打开开关阀时，余热回收组件2的一次侧出水管2-2与回灌管3-9接通，经过滤和余热回收的地热水源进入回灌井4内。

本实施例中，如图中所示：在井口组件3的井口基座3-8上安装有四通阀3-6，在四通阀3-6的第一接口上安装有第一开关阀3-5、第二接口上安装有第二开关阀3-7，四通阀3-6的第四接口与井口基座3-8的顶部对接连接(以图5中所示对四通阀3-6的接口进行说明：位于右侧的为第一接口、位于左侧的为第二接口、位于顶部的为第三接口、位于底部的为第四接口，这四个接口是互相连通的)，余热回收组件2的其中一个板式换热器2-4的一次侧出水管2-2连接至第一开关阀3-5、另一个板式换热器2-4的一次侧出水管2-2连接至第二开关阀3-7。

因此，经其中一个板式换热器2-4换热后的地热水源经由第一开关阀3-5、四通阀3-6、井口基座3-8和回灌管3-9进入回灌井4内，另一个板式换热器2-4换热后的地热水源经由第二开关阀3-7、四通阀3-6、井口基座3-8和回灌管3-9进入回灌井4内。

考虑到在某些情况下，地热水源可以不经历过滤和余热回收即可安排进行回灌(如本回灌装置进行检修时)，本实施例中，井口组件还包括一个三通阀3-2，在其第一接口上安装有第三开关阀3-1、另一个接口上安装有第四开关阀3-3，三通阀3-2的第三接口与四通阀3-6的第三接口对接连接且在两者之间安装有连通开关阀3-4(以图5中所示对三通阀3-2的接口进行说明：位于左侧的为第一接口、位于右侧的为第二接口、位于底部的为第三接口，这三个接口是互相连通的)。

此时，地热取热系统的一个地热水源回流管同时连接至其中一个板式换热器2-4的一次侧进水管2-6以及第三开关阀3-1、另一个地热水源回流管同时连接至另一个板式换热器2-4的一次侧进水管2-6以及第四开关阀3-3。前一个回流管回流的地热水源经由第三开关阀3-1、连通开关阀3-4、四通阀3-6、井口基座3-8和回灌管3-9进入回灌井4内，后一个回流管回流的地热水源经由第四开关阀3-3、连通开关阀3-4、四通阀3-6、井口基座3-8和回灌管3-9进入回灌井4内。

如图中所示，在回灌井4的井口内、回灌管3-9的下方设有均流板5。均流板5的作用是对回灌的地热水源进行均布，令回灌水源以分散的方式下落至回灌井4内，避免集中下落。结构上，均流板5包括与回灌井4的内壁固定的均流板本体，在均流板本体上设有水孔，从回灌管3-9下落的回灌水源冲击到均流板5上，通过水孔后以分散的形式落下。

本实施例中，可以在井口组件3上安装可以开关的排气阀，这样当关闭排气阀时，回灌井4的井口被密封，以增压的方式向回灌井4内回灌水源时，内部压力提升，达到增压回灌的效果，当开启排气阀时，回灌井4的内外环境连通，此时构成常压回灌条件。因此，通过在井口组件3上增设能够开关的排气阀，能够在增压回灌和常压回灌两种模式之间转换。具体地，排气阀可以安装在井口基座3-8上。

运转过程：

将其中一路地热取热系统的地热水源回流管分别连接至其中一个板式换热器2-4的一次侧进水管2-6和第三开关阀3-1，另一路地热取热系统的地热水源回流管分别连接至另中一个板式换热器2-4的一次侧进水管2-6和第四开关阀3-3；将其中一个板式换热器2-4的一次侧出水管2-2分别连接至第一开关阀3-5，另一个板式换热器2-4的一次侧出水管2-2连接至第二开关阀3-7；将两路热能回收介质管路分别连接至两个板式换热器2-4的二次侧进水管2-1和二次侧出水管2-7，并采用介质泵进行介质的循环流动；

正常情况下，关闭第三开关阀3-1、第四开关阀3-3和连通开关阀3-4，开启第一开关阀3-5和第二开关阀3-7(若只有一路地热水源回流管，则相应地关闭第一开关阀3-5或者第二开关阀3-7)，关闭排气阀；在增压水泵2-5的泵送作用下，地热水源回流管内的回灌水源先通过过滤器1完成颗粒物杂质的过滤处理，之后流经板式换热器2-4的一次侧，与二次侧的介质换热后温度降低、热量被进一步提取和回收，从一次侧出水管2-2排出的回灌水源经由第一开关阀3-5和/或第二开关阀3-7、四通阀3-6、井口基座3-8和回灌管3-9进入回灌井4，此为增压回灌模式，一般情况下均采用此模式；

当本回灌装置需要进行维护时，可以选择整体停机，也可以在不对回灌水源进行过滤及余热回收的前提下直接进行回灌；此时，打开第三开关阀3-1、第四开关阀3-3和连通开关阀3-4，关闭第一开关阀3-5和第二开关阀3-7(若只有一路地热水源回流管，则相应地关闭第三开关阀3-1或者第四开关阀3-3)，打开排气阀；此时，地热水源回流管内的回灌水源直接经由第三开关阀3-1和/或第四开关阀3-3、连通开关阀3-4、四通阀3-6、井口基座3-8和回灌管3-9进入回灌井4，此为常压回灌模式。

Claims (7)

1.一种地热取热系统的回灌装置，其特征是：包括安装在回灌井(4)的井口位置的井口组件(3)、用于对回灌水源进行过滤的过滤器(1)和用于对回灌水源中的热能进行回收的余热回收组件(2)；余热回收组件(2)包括板式换热器(2-4)，在板式换热器(2-4)的一次侧入口上安装有一次侧进水管(2-6)、一次侧出口上安装有一次侧出水管(2-2)、二次侧入口上安装有二次侧进水管(2-1)、二次侧出口上安装有二次侧出水管(2-7)，在一次侧进水管(2-6)上安装有增压水泵(2-5)；井口组件(3)包括密闭安装在井口位置的井口基座(3-8)，在井口基座(3-8)的底部安装有回灌管(9)，在井口基座(3-8)上安装有开关阀，余热回收组件(2)的一次侧出水管(2-2)连接至开关阀；地热取热系统的地热水源回流管与一次侧进水管(2-6)对接连接。

2.如权利要求1所述的地热取热系统的回灌装置，其特征是：余热回收组件(2)包括框架(2-3)，在框架(2-3)上并列安装有两个板式换热器(2-4)，过滤器(1)的数量为两个。

3.如权利要求2所述的地热取热系统的回灌装置，其特征是：在井口组件(3)的井口基座(3-8)上安装有四通阀(3-6)，在四通阀(3-6)的第一接口上安装有第一开关阀(3-5)、第二接口上安装有第二开关阀(3-7)，余热回收组件(2)的其中一个板式换热器(2-4)的一次侧出水管(2-2)连接至第一开关阀(3-5)、另一个板式换热器(2-4)的一次侧出水管(2-2)连接至第二开关阀(3-7)。

4.如权利要求3所述的地热取热系统的回灌装置，其特征是：井口组件(3)还包括一个三通阀(3-2)，在其第一接口上安装有第三开关阀(3-1)、另一个接口上安装有第四开关阀(3-3)，三通阀(3-2)的第三接口与四通阀(3-6)的第三接口对接连接且在两者之间安装有连通开关阀(3-4)；地热取热系统的一个地热水源回流管同时连接至其中一个板式换热器(2-4)的一次侧进水管(2-6)以及第三开关阀(3-1)、另一个地热水源回流管同时连接至另一个板式换热器(2-4)的一次侧进水管(2-6)以及第四开关阀(3-3)。

5.如权利要求4所述的地热取热系统的回灌装置，其特征是：过滤器(1)包括一端侧壁带有入水口(1-3)、另一端侧壁带有反冲出水口(1-5)的中部壳体(1-4)，在中部壳体(1-4)的一端安装有第一孔板(1-8)、另一端安装有第二孔板(1-11)，在第一孔板(1-8)与第二孔板(1-11)之间安装有多个过滤网管(1-10)；在中部壳体(1-4)的一端安装有带有反冲进水口(1-2)的第一端部壳体(1-1)、另一端安装有带有排水口(1-6)的第二端部壳体(1-7)。

6.如权利要求5所述的地热取热系统的回灌装置，其特征是：在中部壳体(1-4)的内部设有对各过滤网管(1-10)进行支撑的螺旋形支架(1-9)。

7.如权利要求6所述的地热取热系统的回灌装置，其特征是：在回灌井(4)的井口内、回灌管(9)的下方设有均流板(5)。

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