[發明專利]一種利用深層地熱能的直接供熱系統

在審

• 申請號: 201710557572.3
• 申請日: 2017-07-10
• 公開（公告）號: CN107228500A
• 公開（公告）日: 2017-10-03
• 發明（設計）人: 徐德龍;李勇;馮紹航;王曉龍;馬智;沈寶鏡;杜興亮
• 申請（專利權）人: 陜西德龍地熱開發有限公司
• 主分類號: F24J3/08
• 分類號: F24J3/08
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于深層地熱開采技術領域，涉及深層地熱開采的組合換熱系統，特別涉及一種利用深層地熱能的直接供熱系統。

背景技術

地熱能(Geothermal Energy)是由地殼抽取的天然熱能，這種能量來自地球內部的熔巖，并以熱力形式存在，是一種可再生能源。中國國土資源部發布官方數據表明，中國大陸3000米至10000米深處干熱巖資源總計相當于中國目前年度能源消耗總量的26萬倍；地熱利用以直接利用為主，直接利用的能量最大份額是地源熱泵占49.0％，其次是洗浴和游泳占24.9％，再次是常規地熱供暖占14.4％。直接開采地下水利用的方式有兩個主要的缺點：一是地下水過度開采不可持續，會導致地下水資源枯竭、地面沉降等問題；二是利用后的廢水排放會造成生態環境污染問題。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種利用深層地熱能的直接供熱系統，其取熱不取水，因而具有高的換熱能力和低的功耗，且不造成環境污染。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種利用深層地熱能的直接供熱系統，包括布設在蓄熱巖層9內的一組或多組U型換熱器1，U型換熱器1內充注有換熱所需的循環介質，U型換熱器1的兩端分別與輸出管3和返回管7相連，輸出管3在地下設有輸出管保溫段2，返回管7在地下設有返回管保溫段8，輸出管3與末端4相連后，再連接至動力泵5，然后通過返回管7連接至U型換熱器1。

所述U型換熱器1的換熱管直徑為100～200毫米。

所述U型換熱器1的埋設深度為2000～6000米。

所述U型換熱器1的數量、管道直徑、管道長度和埋設深度根據熱負荷需求確定，輸出管保溫段2長度大于返回管保溫段8長度。

所述U型換熱器1為多個時，通過輸出管3和返回管7并聯。

所述輸出管保溫段2和返回管保溫段8采用內涂層保溫或外包覆保溫結構。

所述動力泵5連接有對其進行控制的控制系統6。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

(1)本發明可以根據熱負荷需求確定U型換熱器的數量和井深，保證地下換熱系統能夠交換出充分的熱量滿足末端所需熱負荷。

(2)U型換熱器為封閉循環體系，在地下2000-6000米的深處安放，通過管壁與高溫巖層或地下熱水進行換熱。

(3)輸出管保溫段和返回管保溫段可以減少熱量損失。

(4)本發明實現取熱不取水，對地下系統不造成污染，實現地熱資源的可持續開采，真正實現供熱過程CO₂和粉塵的零排放，減少對化石能源的需求，對改善目前環境具有積極作用。

(5)具有采熱量大、供熱穩定、生產成本和運營費用低等優點。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

圖2為多個U型換熱器并聯結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發明的實施方式。

實施例1

如圖1所示，一種利用深層地熱能的直接供熱系統，包括U型換熱器1、輸出管保溫段2、輸出管3、末端4、動力泵5、控制系統6、返回管7、返回管保溫段8等。

通過鉆機向蓄熱巖層9鉆出直徑200-300毫米的鉆孔1個，鉆孔深度在2000-6000米之間。在鉆孔中下入U型換熱器1，蓄熱巖層9內布設有一組U型換熱器1，U型換熱器1內充注換熱所需的循環用介質，U型換熱器1分別與輸出管3和返回管7相連，輸出管3在地下設有輸出管保溫段2，返回管7在地下設有返回管保溫段8，輸出管保溫段2和返回管保溫段8采用內涂層保溫或外包覆保溫的方式。U型換熱器1通過輸出管3連接至末端4，然后再連接至動力泵5，動力泵5通過返回管7連接至U型換熱器1。

本發明在運行時，U型換熱器1內充注好換熱所需的循環介質，高溫循環介質將來自深層巖層或熱水的熱量通過輸出管3送至末端，熱交換后的地溫循環介質通過動力泵5，再經過返回管7重新注入U型換熱器1，U型換熱器1和蓄熱巖層9主要通過傳導換熱的方式使循環介質升溫，實現熱交換。控制系統6對動力泵5進行參數控制。

在極端情況下，控制系統6控制動力泵5改變循環介質的流速，加大采熱量，以滿足熱負荷需求。該換熱系統可以用于建筑供暖、低溫發電、工業干燥、溫室大棚等行業。

實施例2

如圖2所示，一種利用深層地熱能的直接供熱系統，在蓄熱巖層9內布設有多組U型換熱器1，各U型換熱器1通過輸出管3和返回管7并聯。其余結構與實施例1基本一致。