CN213480633U - 一种干热岩换热装置 - Google Patents

Abstract

一种干热岩换热装置，属于地热能取热装置技术领域，解决换热后的高温换热介质取热效率低的技术问题，解决方案为：广口段设置于窄口段的上方，中心套管由下至上贯穿窄口段并延伸至广口段中，中心套管与保温管通过安装法兰固定连接，保温管的上端面贯穿广口段延伸至地表外部，保温管的侧壁设置有空心保温夹层，保温管的上端面设置为换热介质的出液口；窄口段的侧壁上设置有圆环形状的换热腔，换热腔的侧壁上设置有夹层，夹层中螺旋上升设置有换热管道。本实用新型换热介质在窄口段流动的过程中形成多次换热，提高了换热的效率，增加了输入换热装置内的换热介质，避免了换热后的高温换热介质在井内运输过程中再次散热，提高了换热效率。

Description

一种干热岩换热装置

技术领域

本实用新型属于地热能取热装置技术领域，特别涉及一种干热岩换热装置。

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利用，主要采用直接开采中深层地热水用于建筑供热的方式，即在地热水资源丰富地区，开凿地热井，直接抽取地下热水用于建筑供热，地下水温度利用后直接排放或回灌。但是目前中深层地热取热技术还不成熟，换热后的高温换热介质在井内运输过程中再次散热，导致提取的地热能被损耗，取热效率无法提升，成为限制中深层地热取热发展的瓶颈，而为了提高换热介质使用时的温度，只能钻更深的井、取更多的地热能，无形中建设成本大幅增高，制约了地热能提取技术的全面推广。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的不足，解决换热后的高温换热介质在井内运输过程中再次散热、取热效率无法提高的技术问题，本实用新型提供一种干热岩换热装置。

本实用新型通过以下技术方案予以实现。

一种干热岩换热装置，它包括外层取热套管、保温管和中心套管，所述外层取热套管包括广口段与窄口段，其中：所述广口段设置于窄口段的上方，广口段的上端面设置为换热介质进液口，所述中心套管由下至上贯穿窄口段并延伸至广口段中，中心套管的上端面安装有下安装法兰，保温管的下端面固定安装上安装法兰，下安装法兰与上安装法兰固定连接，保温管的上端面贯穿广口段延伸至地表外部，所述保温管的侧壁设置有空心保温夹层，保温管的上端面设置为换热介质的出液口；

所述窄口段的侧壁上设置有圆环形状的换热腔，换热腔与广口段连通，换热腔的侧壁上设置有夹层，广口段的底部位于窄口段的上端面位置处设置有用于封堵夹层的封盖；夹层中螺旋上升设置有换热管道，换热管道的下端设置为进液口，换热管道的上端设置为排液口，进液口与换热腔连通，排液口与中心套管的内腔连通。

进一步地，所述保温管的材质为PE管。

与现有技术相比本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型将外层取热套管设置为广口段与窄口段，高温换热介质由外层取热套向中心套管流动的过程中，由于管口截面面积减小，增大了高温换热介质的压力，使得高温换热介质能够快速通过中心套管流动至保温管中；而且，由于外层取热套管中低温换热介质的重量大于高温介质的重量，所以在低温换热介质自重的影响下，降低了高温换热介质抽取端泵的抽吸力，减少了能源的消耗；

2、换热介质在窄口段流动的过程中形成多次换热，提高了换热的效率；

3、高温换热介质经保温管运输至换热***外部，侧壁设置有空心夹层的保温管能够有效降低高温换热介质与广口段内的低温换热介质产生热交换，避免了换热后的高温换热介质在井内运输过程中再次散热，提高了换热效率。

附图说明

图1为本实用新型主视剖视结构示意图，图中空心箭头表示低温换热介质的流动方向，实心箭头表示高温换热介质的流动方向。

图中，1为广口段，2为窄口段，3为换热管道，4为进液口，5为排液口，6为下安装法兰，7为上安装法兰，8为保温管，9为中心套管，10为封盖，11为换热腔，12为夹层。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

如图1所示的一种干热岩换热装置，它包括外层取热套管、保温管8和中心套管9，所述外层取热套管包括广口段1与窄口段2，其中：所述广口段1设置于窄口段2的上方，广口段1的上端面设置为换热介质进液口，所述中心套管9由下至上贯穿窄口段2并延伸至广口段1中，中心套管9的上端面安装有下安装法兰6，保温管8的下端面固定安装上安装法兰7，下安装法兰6与上安装法兰7固定连接，保温管8的材质为PE管，保温管8的上端面贯穿广口段1延伸至地表外部，所述保温管8的侧壁设置有空心保温夹层，保温管8的上端面设置为换热介质的出液口；

所述窄口段2的侧壁上设置有圆环形状的换热腔11，换热腔11与广口段1连通，换热腔11的侧壁上设置有夹层12，广口段1的底部位于窄口段2的上端面位置处设置有用于封堵夹层12的封盖10；夹层12中螺旋上升设置有换热管道3，换热管道3的下端设置为进液口4，换热管道3的上端设置为排液口5，进液口4与换热腔11连通，排液口5与中心套管9的内腔连通。

本实用新型的原理及使用方法如下：

本实施例中，客户要求换热介质出液口处换热介质的使用温度为25℃，根据实际地况地下25℃位置处距地表511.7米，所以广口段11的长度设置为511.7米。

从广口段1中向换热***内注入换热介质，换热介质首先经广口段1流入窄口段2中的换热腔11中，对换热介质进行初步的预热；其次，换热介质由窄口段2底部的进液口4流入换热管道3中，换热介质在换热管道3内螺旋上升，一方面与干热岩层充分换热，另一方面向换热腔11中散热，用于换热介质预热；再次，充分换热后的换热介质由窄口段2顶部的排液口排出，受自重影响，换热介质向中心套管9的底部流动，在中心套管9的底部形成对流，换热介质进一步充分换热；最终，换热介质由保温管8的上端面换热介质的出液口处排出，为供热***提供高温换热介质。

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，可轻易想到的变化或替换，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 (2)

1.一种干热岩换热装置，它包括外层取热套管、保温管（8）和中心套管（9），所述外层取热套管包括广口段（1）与窄口段（2），其特征在于：所述广口段（1）设置于窄口段（2）的上方，广口段（1）的上端面设置为换热介质进液口，所述中心套管（9）由下至上贯穿窄口段（2）并延伸至广口段（1）中，中心套管（9）的上端面安装有下安装法兰（6），保温管（8）的下端面固定安装上安装法兰（7），下安装法兰（6）与上安装法兰（7）固定连接，保温管（8）的上端面贯穿广口段（1）延伸至地表外部，所述保温管（8）的侧壁设置有空心保温夹层，保温管（8）的上端面设置为换热介质的出液口；

所述窄口段（2）的侧壁上设置有圆环形状的换热腔（11），换热腔（11）与广口段（1）连通，换热腔（11）的侧壁上设置有夹层（12），广口段（1）的底部位于窄口段（2）的上端面位置处设置有用于封堵夹层（12）的封盖（10）；夹层（12）中螺旋上升设置有换热管道（3），换热管道（3）的下端设置为进液口（4），换热管道（3）的上端设置为排液口（5），进液口（4）与换热腔（11）连通，排液口（5）与中心套管（9）的内腔连通。

2.根据权利要求1所述的一种干热岩换热装置，其特征在于：所述保温管（8）的材质为PE管。

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