CN1206097A - 提取地热能量的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

一种提取地热能量的方法和装置包含下列步骤:深入地下打一钻孔,用***使其底部扩大并在周围岩层形成许多裂缝和渗透通道,用高压水清理出其内碎石或岩块,继续往下钻孔重复扩大底区和清理出碎石或岩块,用高压向钻孔周围岩层、裂缝和渗透通道灌注导热浆料,硬化后***一U形管,灌注稀导热浆料至上扩大区,其上至地面在出气管与进气管之间用绝热隔开,再灌注一般水泥浆料固定,最后地面上形成一进气口和一出气口,可借此对汽轮发电机组发电提供能源。

Description

提取地热能量的方法和装置
本发明涉及一种提取地热能量的方法和装置，确切地说是将地下的热能通过空气流动直接引到地面上。
众所周知，地球内部的热能资源是极为丰富而且取之不尽的，目前在利用地热能量方面主要是发电，例如将地下的干蒸汽引入汽轮发电机组来发电，或是利用地热能量加热低沸点的有机化合物液体(如氮乙烯、异丁烷等)使其沸腾汽化，然后将气体引入汽轮发电机组发电。更为普遍的是利用地热形成的热海水作为发电机组的原材料。总之地面上已建有各种各样的地热发电厂，这些发电厂从地下深处提取热量呈热水或蒸汽状态流过含有大量地热的岩层，也就是提取地下的天然热水或蒸汽。但有时可能产生一种极毒的冷凝物以致同时对环境形成严重的污染。较为安全的方法是借助于热泵来形成介质循环，实际上的做法是使用用具有很大表面积、设在较浅深度地下的换热器，尽管此时地热梯度较小，例如平均为3℃／100米，但仍可获得适当的效率，由于热泵装置的结构限制，使传热介质和地热能量之间的表面接触面积较小，从而使这类工厂的效率也受到限制。
随着人们生活素质的提高，对于自然界现有能源的进一步深入开发以提高其利用率来满足社会上各方面不断增长的需要已成为当前有关专业界最热切关注的研究课题。
本发明的主要目的在于提出一种简易可行的提取地热的方法和装置，使传热介质和地热能量之间有效的表面接触面积大为增加，从而使其形成的干热空气循环具有高的换热效率而且有利于被汽轮发电机组所引用。
实施本发明上述目的而采取的技术方案包含下述步骤：深入地下打一钻孔，至其深度相当于地热梯度约为10℃／100米；对该钻孔底部用***扩大钻孔区在周围岩层形成许多裂缝和渗透通道；用高压水冲洗钻孔区以清理出其内碎石或岩块；再深入地下打钻孔，其深度可按需选定；对该钻孔底部用***扩大钻孔区在周围岩层形成许多裂缝和渗透通道；用高压水冲洗钻孔区以清理出其内碎石或岩块；用高压向钻孔扩大区周围岩层裂缝和渗透通道注入一种导热桨料，其中该桨料包含水、水泥、硅胶和其中任一种，例如银、铜或铝的金属粉并使其硬化；将一U形管***该钻孔内，使其接近所述钻孔底部扩大区，其中U形管由一进气管、一出气管和一连接管组成；往该钻孔内灌注较稀导热桨料至其上部***扩大区，其上至地面在进气管与出气管之间用绝热材料隔开，灌注一般水泥桨料固定，最后在地面上形成一进气口和一出气口。
在选定钻孔位置时应先勘探查明该处地热蕴藏量情况以及地质结构是岩层，这样才能以低成本获取高效益。
此外，实际使用时以至少打出两个钻孔为宜，其内各设置一个U形管以利于交替使用。
现在结合附图对本发明方法的一个实施例作进一步的说明。
图1表示本发明方法的钻孔和管路配置示意图。
由图1可知，按本发明方法在地面上设有一进气管1的常压空气进气口和一出气管2的干热空气出气口，这两个口分别与一压气机和一抽气机连接，使空气在该U形管内形成流动与其周围地热提供的热能进行热交换吸收其热能而排出地面，即由该U形管对空气形成一加热循环，为汽轮发电机组提供能源。其中U形管由一进气管1、一出气管2和一连接管3组成，其构件之间连接可用螺纹连接、法兰连接或焊接。
由图1可知，本发明方法的主要工作量是向地下钻孔，设有两个***扩大区4，岩层周缘、裂缝和渗透通道6用高压灌注导热桨料5，上***扩大区4以下部位灌注较稀的导热桨料7，上***扩大区4以上部位至地面出气管2外设有隔热材料8，最后在该U形管和钻孔之间灌注一般水泥直至地面固定。

Claims (3)

1．一种提取地热能量的方法和装置包含下列步骤：深入地下打一钻孔，至其深度相当于地热梯度约为10℃／100米；对该钻孔底部用***扩大钻孔区在周围岩层形成许多裂缝和渗透通道；用高压水冲洗钻孔以清理出其内碎石或岩块；再深入地下打钻孔，其深度可按需选定；对该钻孔底部用***扩大钻孔区在周围岩层形成许多裂缝和渗透通道；用高压水冲洗钻孔区以清理出其内碎石或岩块；用高压向钻孔扩大区周围岩层裂缝和渗透通道注入一种导热桨料，并使其硬化；将一U形管***该钻孔内，使其接近所述钻孔底部扩大区；往该钻孔内灌注较稀导热桨料至其上部***扩大区，其上至地面在进气管与出气管之间用绝热材料隔开，并灌注一般水泥桨料固定，最后地面上形成一进气口和一出气口。
2．按权利要求1所述的提取地热能量的方法和装置，其特征在于，所述导热桨料包含水、水泥、硅胶和其中任一种，例如银、铜或铝的金属粉。
3．按权利要求1所述的提取地热能量的方法和装置，其特征在于，所述U形管由一进气管、一出气管和一连接管组成，其中构件之间连接可用螺纹连接、法兰连接或焊接。
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