CN205690487U - 一种干热岩供暖装置 - Google Patents
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Abstract
一种干热岩供暖装置，包括地下干热岩换热循环***和地上供暖换热***；述地下干热岩换热循环***包括换热器和垂直竖井，垂直竖井包括内管，内管外部套接外管，内管向换热器注入经干热岩加热的热水，经换热器换热后的冷却水通过内管和外管之间的通道流入干热岩进行加热成为热水进入内管。所述地上供暖换热***包括换热器和用户设备，换热器将热水送入用户设备后，经过用户设备的冷却水重新进入换热器进行换热。本实用新型的不抽取地下水，采用无水的干热岩加热注入的水，节约水资源，同时不需回灌，避免了地下水污染的可能性。
Description
技术领域
本实用新型属于采用地热供暖的装置，尤其涉及一种干热岩供暖装置。
背景技术
干热岩作为一种深埋于地下（2000米以下）深层的热源，为绿色、环保的可再生能源，近年来得到发展和推广应用，其市场潜力巨大。
目前，常用的干热岩开采方法为：一是单井抽取地下水，不回灌，直接利用（如温泉等），浪费水资源；二是单井抽取地下水（出水井），周围有打有一个或若干个回灌井，通过高压裂隙方法使出水井与回灌井地下相通，形成一个地下热循环，提取的热量增加很多，但造价也很高；三是通过低温介质用来发电。再者由于现有的开采方法采用的传统打井方法，需要护壁、射孔、高压裂隙、防漏、堵漏、防塌、洗井、等复杂的工艺，其钻井速度慢，钻井人、机、耗材成本很高，因此成井成本很高（按建筑物供暖，增量投资在250元/平方以上）。这也是深层地热不能够大面积推广的直接原因。
实用新型内容
针对干热岩开采现有技术存在上述的不足以及钻井成本居高不下等缺点，本实用新型的目的是提供一种节水的干热岩供暖装置，不但能够避免水资源浪费、水质污染、潜在地质灾害，减少施工能耗、降低钻井成本。
本实用新型采用以下技术方案：
一种干热岩供暖装置，包括地下干热岩换热循环***和地上供暖换热***；
所述地下干热岩换热循环***包括换热器和垂直竖井，垂直竖井包括内管，内管外部套接外管，内管向换热器注入经干热岩加热的热水，经换热器换热后的冷却水通过内管和外管之间的通道流入干热岩进行加热成为热水进入内管；
所述地上供暖换热***包括换热器和用户设备，换热器将热水送入用户设备后，经过用户设备的冷却水重新进入换热器进行换热。
所述垂直竖井不少于一个，当设置多个垂直竖井时，地下干热岩换热循环***还包括集水器和分水器，所述集水器用于收集所有垂直竖井的内管注入的热水，然后送入换热器进行交换，所述分水器用于将从换热器流出的冷却水注入不同的垂直竖井的外管中。
所述地上供暖换热***设置不少于一个用户设备时，还包括用户侧集水器和用户侧分水器，所述用户侧分水器将换热器的热水分送入不同的用户设备，所述用户侧集水器收集不同用户设备的冷却水重新进入换热器进行换热。
所述用户侧分水器和用户设备之间的管路上设置管道泵。
所述内管下端设置出水口，所述外管上端设置上端盖集成，上端盖集成上连接与内管相通的热水管，热水管上设置抽取热水的动力泵。
所述外管上部的侧面开有使冷却水流入的回水口。
所述外管的底部Nm以上设置保温层，所述外管的底部Nm以下设置中砂和/或细沙。
本实用新型的有益效果：（1）不抽取地下水，采用无水的干热岩加热注入的水，节约水资源，同时不需回灌，避免了地下水污染的可能性。（2）在地上管道中设置动力泵进行在抽水，不需要在1000米以下的地下设置潜水泵，潜水泵的扬程高、功率大，增加***的运行费用；而本实用新型由于采取闭式循环***，成本很低。
附图说明
图1为本实用新型的***图。
具体实施方式
下面结合附图1和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型提供一种干热岩供暖装置，包括地下干热岩换热循环***和地上供暖换热***，他们均为闭环***。地下干热岩换热循环***和地上供暖换热***均通过换热器11，进行热交换。
地下干热岩换热循环***包括换热器11和垂直竖井，垂直竖井包括内管3，内管3外部套接外管4，内管3和外管4之间既有形成通道的间隙，内管3向换热器11注入经干热岩加热的热水，经换热器11换热后的冷却水通过内管3和外管4之间的通道流入干热岩进行加热成为热水，热水再次进入内管3，进而进入换热器进行热交换。
地上供暖换热***包括换热器11和用户设备14，换热器11将热水送入用户设备后，经过用户设备的底媒冷却水重新进入换热器11进行换热。用户设备可以为地面管道或者暖气管道或者其他加热设备。
垂直竖井设置时可设置不少于一个，根据需要进行设置，当设置多个垂直竖井时，需要将多个垂直竖井的热水进行汇集换热，此时地下干热岩换热循环***还包括集水器9和分水器10，集水器9与所有的垂直竖井的内管3连通，用于收集所有内管流出的经过干热岩加热的热水，集水器9将收集的热水一起送入换热器11进行交换，交换后的冷却水进入分水器10，分水器10将从换冷却水分别通过不同的管道注入不同的垂直竖井的外管4与内管3之间的通道中形成循环。
地上供暖换热***还包括不少于一个用户设备，此时设置用户侧集水器13和用户侧分水器14，用户侧分水器14与换热器11相连用于收集加热过的热水，用户侧分水器14将热水分送入不同的用户设备，经过用户设备的冷却水进入用户侧集水器13，然后共同进入换热器11进行热交换，交换后的热水再次进入用户侧分水器14，形成循环。
内管3下端设置使干热岩加热的热水进行内管3中的出水口6，外观3的上端设置上端盖集成5，上端盖集成5设置在内管3和外管4上，通过法兰接或者焊接在外管上部，将外管上部密封，内上端盖集成5上连接与内管3相通的热水管，热水管选择钢管，钢管上端、下端焊接有可以丝接或焊接或热熔接或电熔接的接头，内管3上端与上端盖集成的下端接头以热熔接或电熔接或丝接的方式相连接。热水管上设置抽取热水的动力泵8。
内管3下端的出水口6设置在合适位置，例如1—5m处，且该出水口为具有M个空洞的出水口。
外管4上部的侧面开有使冷却水流入的回水口7。外管4的底部Nm以上设置保温层1，保温层设置在外管4与钻孔之间，其中N的设置根据井深设置，通常来说选择100~500m以上的位置，外管4的底部Nm以下设置传热性能优良的中砂和/或细沙。其中保温层为聚氨酯发泡保温层，它的目的是为降低地下高温热水、外管内的热水与上部土壤的热传导，提高***能效。
上述的垂直竖井的内管3和外管4设置在钻孔内，通常设置钻孔孔径为300~600mm，井深为1000~4000m。垂直竖埋于钻孔内的外管4选择为J55、N80钢管或J55、N80与PE管结合的、口径为DN180—400mm的外管，选择材料为PVC、PPR、PE等塑料、口径为DE80—200mm的内管3。与外管顶端以法兰接或焊接的上端盖集成；以及外管与钻孔内壁之间的聚氨酯发泡保温层。
上述在本实用新型技术方案中的集、分水器，为常用保温集、分水器；当整体项目较大时，每一个地下干热岩换热***都在换热站机房内安装有合适的管道泵，同时为了保证各管路压力平衡，安装时在水平管与集、分水器接口处装有平衡阀、截止阀。
上述的换热器11为高效热管换热器。
由于整个***为两个封闭***，在试运行前，注水、打压试验，在满足设计要求后，即可正常运行。
正常运行时，动力泵8把内管3内的高温热水从内管3下部的进水口6抽至集水器9内，然后在泵压的作用下进入高效热管换热器11进行换热，换热后的低温水经分水器10、分水管路、回水口7进入外管4内，由于重力作用再到其下部，完成一次地下换热循环。用户侧中，经高效热管换热器11换热后的高温水在管道泵12的作用下经用户侧分水器14进入用户设备，用户设备出来的冷却水进入用户侧集水器13，完成一个换热、供热循环过程。
综上所述，采用本实用新型干热岩供暖装置具有以下优势：
1、由于不抽取地下水，节约水资源，同时不需回灌，避免了地下水污染的可能性。
2、不需要在1000米以下的深井中下潜水泵，潜水泵的扬程高、功率大，增加***的运行费用；本实用新型由于采取闭式循环***，每个干热岩换热***只需要在换热机房内安装一个2.5KW左右的管道泵即可，根据测算，单口干热岩换热***可供暖1—1.5万平方，一个供暖季热源侧的运行费不足0.5元/平方。
3、由于不抽取地下水，在钻井过程中不需要或减少固井、射井、防漏、堵漏、防塌、高压裂隙、洗井等施工工艺，人、机、材料、功耗大幅度降低，因此钻井成本更低。
Claims (7)
1.一种干热岩供暖装置，其特征在于：包括地下干热岩换热循环***和地上供暖换热***；
所述地下干热岩换热循环***包括换热器（11）和垂直竖井，垂直竖井包括内管（3），内管（3）外部套接外管（4），内管（3）向换热器（11）注入经干热岩加热的热水，经换热器（11）换热后的冷却水通过内管（3）和外管（4）之间的通道流入干热岩进行加热成为热水进入内管（3）；
所述地上供暖换热***包括换热器（11）和用户设备，换热器（11）将热水送入用户设备后，经过用户设备的冷却水重新进入换热器（11）进行换热。
2.根据权利要求1所述的一种干热岩供暖装置，其特征在于：所述垂直竖井不少于一个，当设置多个垂直竖井时，地下干热岩换热循环***还包括集水器（9）和分水器（10），所述集水器（9）用于收集所有垂直竖井的内管注入的热水，然后送入换热器（11）进行交换，所述分水器（10）用于将从换热器（11）流出的冷却水注入不同的垂直竖井的外管（4）中。
3.根据权利要求1所述的一种干热岩供暖装置，其特征在于：所述地上供暖换热***设置不少于一个用户设备时，还包括用户侧集水器（13）和用户侧分水器（14），所述用户侧分水器（14）将换热器（11）的热水分送入不同的用户设备，所述用户侧集水器（13）收集不同用户设备的冷却水重新进入换热器（11）进行换热。
4.根据权利要求3所述的一种干热岩供暖装置，其特征在于：所述用户侧分水器（14）和用户设备（15）之间的管路上设置管道泵（12）。
5.根据权利要求1所述的一种干热岩供暖装置，其特征在于：所述内管（3）下端设置出水口（6），所述外管（4）上端设置上端盖集成（5），上端盖集成（5）上连接与内管（3）相通的热水管，热水管上设置抽取热水的动力泵（8）。
6.根据权利要求1所述的一种干热岩供暖装置，其特征在于：所述外管（4）上部的侧面开有使冷却水流入的回水口（7）。
7.根据权利要求2或3所述的一种干热岩供暖装置，其特征在于：所述外管（4）的底部Nm以上设置保温层（1），所述外管（4）的底部Nm以下设置中砂和/或细沙。
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