[發明專利]干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統

在審

• 申請號: 201710420160.5
• 申請日: 2017-06-06
• 公開（公告）號: CN107246362A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 李德威
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: F03G4/00
• 分類號: F03G4/00;F01K25/10
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 馮必發

1.一種干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述換熱系統包括地下系統、地面系統、管道和換熱工質，所述管道連接地下系統和地面系統，所述換熱工質從地面系統裝入，經地下系統取熱后，所述地面系統回收利用換熱工質，所述地下系統包括開挖通道和地下結構，所述開挖通道設置在地下結構內，所述地下結構包括熱儲蒸發段和絕熱段，所述熱儲蒸發段是地下溫度大于110℃的高溫干熱巖區域的頂部，所述絕熱段是從地面到熱儲蒸發段的地下部分，所述開挖通道包括輸入開挖通道、工質吸熱開挖通道和輸出開挖通道，所述輸入開挖通道連通地面和工質吸熱開挖通道一端，所述工質吸熱開挖通道設置在熱儲蒸發段，所述輸出開挖通道連通工質吸熱開挖通道另一端和地面，所述工質吸熱開挖通道包括左工質吸熱開挖通道、水平工質吸熱開挖通道和右工質吸熱開挖通道，所述左工質吸熱開挖通道連接輸入開挖通道和水平工質吸熱開挖通道，所述水平工質吸熱開挖通道近乎水平的設置在熱儲蒸發段連接左工質吸熱開挖通道和右工質吸熱開挖通道，所述右工質吸熱開挖通道連接水平工質吸熱開挖通道與輸出開挖通道，所述左工質吸熱開挖通道與水平工質吸熱開挖通道形成一定的夾角A，所述右工質吸熱開挖通道與水平工質吸熱開挖通道形成一定的夾角B，當夾角A和B的角度在30度至90度之間。

2.如權利要求1所述的干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述管道包括相互連通的地下管道和地面管道，所述地下管道安裝在開挖通道內，所述地下管道包括設在熱儲蒸發段的吸熱管、設在絕熱段的輸入管和輸出管，所述輸入管安裝在輸入開挖通道內，所述吸熱管道安裝在工質吸熱開挖通道中，所述輸出管道安裝在輸出開挖通道內，所述吸熱管采用傳熱性能好和強度優良的高熱導材質制成，所述輸入管和輸出管采用包括但不限于保溫材料、保溫外護材料、保溫夾層的金屬管或合成管的保溫材料，所述吸熱管連通輸入管和輸出管，所述換熱工質從地面系統裝入，經地面管道進入輸入管，所述輸入管將換熱工質傳送至位于熱儲蒸發段的吸熱管內吸收熱能，吸收熱能后的換熱工質由輸出管進入地面系統，所述地面系統回收利用換熱工質。

3.如權利要求2所述的干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述工質吸熱開挖通道經過破裂改造，熱儲蒸發段溫度大于110℃，所述工質吸熱開挖通道周圍設有一定數量和長度的破裂。

4.如權利要求3所述的干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述破裂的性質以張裂隙為主，破裂與工質吸熱開挖通道之間的夾角大于20度。

5.如權利要求4所述的干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述地下管道的截面直徑小于開挖通道的截面直徑，所述地下管道的截面直徑大于開挖通道截面直徑的三分之二且小于開挖通道截面直徑的六分之五。

6.如權利要求5所述的干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述開挖通道與地下管道之間存在空隙，在所述開挖通道接近地面的兩端分別設置有安全調節閥，所述安全調節閥密封開挖通道與地下管道之間的空隙，防止異物進入開挖通道內以及方便開挖通道內的監測及地下管道的檢修。

7.如權利要求6所述的干熱巖發電及綜合利用的挖掘、熱儲改造與管道換熱系統，其特征在于：所述吸熱管與輸入管和輸出管連接的兩端分別設有介質調節閥，所述介質調節閥密封吸熱管和開挖通道之間的空間，通過介質調節閥向吸熱管和開挖通道之間的改造熱儲空間注入換熱介質，所述換熱介質在破裂改造的吸熱管和開挖通道之間的改造熱儲空間中流動，增強熱儲熱能的傳導性，所述換熱介質包括但不限于二氧化碳，增強改造熱儲內熱能的傳導性，保證吸熱管具有持續穩定的工質換熱能力。