CN210374724U - 一种中深层地热换热井内的换热器 - Google Patents

一种中深层地热换热井内的换热器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种中深层地热换热井内的换热器，包括外套管、内套管及储热缓流装置；所述内套管设置于外套管内部，内套管的下端口高于外套管的下端口，所述储热缓流装置设置于内套管与外套管之间。本实用新型中的一种中深层地热换热井内的换热器，在内套管与外套管之间设置了储热缓流装置，以使地热能经由外套管及储热缓流装置后，传导至管内的换热介质。相较于传统的外套管管壁导热，导热面积增加，地热能利用率高。同时，储热缓流装置可使换热介质在内套管与外套管之间停留时间增加，使换热介质吸收更多的地热能。

Description

一种中深层地热换热井内的换热器
技术领域
本实用新型涉及地热能开发技术领域，尤其涉及一种中深层地热换热井内的换热器。
背景技术
我国平均地温梯度约3℃/100米。即在恒温层以下，每向下增加100米，地温增加约3℃。地下1000～4000米，地温约50～135℃。这部分中深层地热资源温度不足以开发利用于发电，但是可以成为建筑供热的稳定热源。
目前我国对中深层地热能的利用方法，主要是将换热器安置在静水位以下或者无地下含水层的干热岩地，利用热传导的形式，实现中深层地热水的热量提取。
研究表明，换热器内的换热介质流速越慢，地热井出口水温越高，地热能的利用率更高。而现有技术中的换热器，并未考虑流速对热传导的影响，导致热传导效率低，地热能利用率低。
实用新型内容
为解决现有技术中，一种中深层地热换热井内的换热器存在的热传导效率低，地热能利用率低的技术问题，本实用新型的技术方案如下：
本实用新型中的一种中深层地热换热井内的换热器，包括外套管、内套管及储热缓流装置；所述内套管设置于外套管内部，内套管的下端口高于外套管的下端口，所述储热缓流装置设置于内套管与外套管之间。
在一种优选的实施方式中，所述储热缓流装置包括多个环状冲孔板及多个缓冲球；所述冲孔板设置于内套管与外套管之间，相邻冲孔板之间设置若干缓冲球。
在一种优选的实施方式中，所述缓冲球的直径大于冲孔板上孔的直径。
在一种优选的实施方式中，所述环状冲孔板与所述内套管及外套管固定连接。
在一种优选的实施方式中，所述环状冲孔板与所述内套管及外套管焊接连接。
在一种优选的实施方式中，所述冲孔板及缓冲球均为金属材质。
在一种优选的实施方式中，所述冲孔板及缓冲球的材质为铜或铝。
在一种优选的实施方式中，所述外套管的内径为所述内套管的内径的1.5倍～3倍。
在一种优选的实施方式中，所述外套管为J55或N80油钢管。
在一种优选的实施方式中，所述冲孔板为波浪形板或冲孔板的板面上设置若干凸起。
本实用新型中的一种中深层地热换热井内的换热器，与现有技术相比，其有益效果为：
本实用新型中的一种中深层地热换热井内的换热器，在内套管与外套管之间设置了储热缓流装置，以使地热能经由外套管及储热缓流装置后，传导至管内的换热介质。相较于传统的外套管管壁导热，导热面积增加，地热能利用率高。同时，储热缓流装置可使换热介质在内套管与外套管之间停留时间增加，使换热介质吸收更多的地热能。
附图说明
图1是本实用新型中一种中深层地热换热井内的换热器的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
如图1所示，本实用新型的一种中深层地热换热井内的换热器，包括外套管1、内套管2及储热缓流装置；所述内套管2设置于外套管1内部，内套管2的下端口高于外套管1的下端口，所述储热缓流装置设置于内套管2与外套管1之间。外套管1的内径为所述内套管2的内径的1.5倍～3倍。外套管1的上端口用于连通换热介质流入管路；内套管2的上端口用于连通换热介质流出管路。其中储热缓流装置包括多个环状冲孔板3及多个缓冲球4；所述冲孔板3设置于内套管2与外套管1之间，相邻冲孔板3之间设置若干缓冲球4。冲孔板3以及缓冲球4可以降低换热介质的流速，以使换热介质与地热热能的接触时间增加，换热介质能够吸收更多的地热能。
本实用新型的换热器，安装于岩土层5中，换热介质从内套管2和外套管1之间的环状空间向下流动，在向下流动过程中通过外套管1管壁、冲孔板3、缓冲球4及油井水泥层6从周围高温岩土层5吸收地热能，换热介质温度不断升高；换热介质到达底部后，进入内套管2向上流动，最终流出内套管2，为地面供热***热泵主机提供热源向地面建筑供热；换热介质降温后重新回到内套管2和外套管1之间的环状空间向下流动，如此往复形成循环，为地面供热***提供连续稳定热源，能够在不抽取地下热水的前提下，只换取中深层地热能，实现中深层地热资源的可持续开发利用。外套管1外覆盖油井水泥层6，可以保证换热器密封性，不会与地下岩土层5钻孔壁各含水层、油气层发生串通。
为避免缓冲球4随换热介质流出换热器，本实用新型设置缓冲球4的直径大于冲孔板3上孔的直径。
为固定冲孔板3与内套管2及外套管1之间的相对位置，使内套管2及外套管1固定连接。优选的为焊接连接。
为使换热介质在一个循环周期内，能吸收更多的地热能，本实用新型将冲孔板3及缓冲球4均为设置为金属材质，优选的为导热性能良好的铜或铝。相较于传统的仅仅靠外套管1管壁导热，本实用新型加设了冲孔板3及缓冲球4进行导热，为进一步增加导热面积，将冲孔板3设置为波浪形板或者在冲孔板的板面上设置若干凸起，导热效率高，地热能利用率高。同时，储热缓流装置可使换热介质在内套管2与外套管1之间停留时间增加，使换热介质吸收更多的地热能。
优选地，所述外套管1为J55或N80油钢管，具有较高的耐压、耐腐蚀性。J表示铸钢，N表示镍合金钢，数字表示承压级别，数字为80表示承压级别为80000PSI(磅/平方英寸)。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (8)

1.一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，包括外套管、内套管及储热缓流装置；所述内套管设置于外套管内部，内套管的下端口高于外套管的下端口，所述储热缓流装置设置于内套管与外套管之间；所述储热缓流装置包括多个环状冲孔板及多个缓冲球；所述冲孔板设置于内套管与外套管之间，相邻冲孔板之间设置若干缓冲球；所述缓冲球的直径大于冲孔板上孔的直径。
2.根据权利要求1所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述环状冲孔板与所述内套管及外套管固定连接。
3.根据权利要求2所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述环状冲孔板与所述内套管及外套管焊接连接。
4.根据权利要求3所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述冲孔板及缓冲球均为金属材质。
5.根据权利要求4所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述冲孔板及缓冲球的材质为铜或铝。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述外套管的内径为所述内套管的内径的1.5倍～3倍。
7.根据权利要求6所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述外套管为J55或N80油钢管。
8.根据权利要求3或4所述的一种中深层地热换热井内的换热器，其特征在于，所述冲孔板为波浪形板或冲孔板的板面上设置若干凸起。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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