[發明專利]中深層地熱井內換熱器

在審

• 申請號: 201710906647.4
• 申請日: 2017-09-29
• 公開（公告）號: CN107477895A
• 公開（公告）日: 2017-12-15
• 發明（設計）人: 周聰;陳軍;陳永平;王重超
• 申請（專利權）人: 上海中金能源投資有限公司
• 主分類號: F24J3/08
• 分類號: F24J3/08
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司31211
• 代理人: 王江富

技術領域

本發明涉及中深層地熱能開發利用技術，特別涉及中深層地熱井內換熱器。

背景技術

我國平均地溫梯度約3℃/100米。即在恒溫層以下，每向下增加100米，地溫增加約3℃。地下1000～4000米，地溫約50～135℃。這部分中深層地熱資源溫度不足以開發利用于發電，但是可以成為建筑供熱的穩定熱源。

目前我國對中深層地熱能利用，主要采用直接開采中深層地熱水用于建筑供熱的方式，即在地熱水資源豐富地區，開鑿地熱井，直接抽取地下熱水用于建筑供熱，地下水溫度利用后直接排放或回灌。但是目前回灌技術發展還不成熟，回灌率偏低（平均回灌率不足50%），造成了大量社會資源的浪費，并且存在地下水資源枯竭繼而引發地質塌陷等災害的風險。因此為了保護地下熱水資源，有些地方政府主管部門已經開始禁止直接開采中深層地下水資源。

中深層地熱井內換熱器能夠在不抽取中深層地下熱水資源的前提下，只換取中深層地下熱能，是合理開發中深層地熱能用于建筑供熱的一種換熱技術。但是現有中深層地熱井內換熱器的建設成本較高，制約了該技術的全面推廣。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供中深層地熱井內換熱器，能夠在不抽取地下熱水的前提下，只換取中深層地熱能，并且換熱效率高，成本低。

為解決上述技術問題，本發明提供的中深層地熱井內換熱器，其包括外套管 11 、內套管 12 ；

所述外套管 11 底端及側壁封閉；

所述內套管 12 置于所述外套管 11 內，所述內套管 12 底端開口同外套管 11 底部連通；

所述內套管 12 外側壁和外套管 11 內側壁之間形成環狀空間；

所述外套管 11 與內套管 12 同軸線；

所述外套管 11 的內側壁分布有外凸肋 110 ；

所述外凸肋 110 為與所述外套管 11 同軸線的多條圓環狀或圓弧狀凸筋，或為與所述外套管 11 同軸線的螺旋狀凸筋；

所述外套管 11 上端口用于連通循環介質流入管路；

所述內套管 12上端口用于連通循環介質流出管路。

較佳的，所述外套管 11 的內側壁的外凸肋 110 均勻布置。

較佳的，所述外套管 11 及內套管 12 內注入有循環介質。

較佳的，所述內套管 12 的外側壁布置有內凸肋 120 ；

所述內凸肋 120 為與所述內套管 12 同軸線的多條圓環狀或圓弧狀凸筋，或為與所述內套管 12 同軸線的螺旋狀凸筋；

所述內凸肋 120 同所述外凸肋 110 在軸向錯位布置。

較佳的，所述內凸肋 120 及外凸肋 110 的截面形狀為矩形、楔形或梯形。

較佳的，所述中深層地熱井內換熱器還包括油井水泥層 13 ；

所述油井水泥層 13 覆蓋在所述外套管 11 外。

較佳的，所述外套管 11 長度為1000米至4000米。

較佳的，所述外套管 11 的內徑為所述內套管 12 的內徑的1.3到1.6倍。

較佳的，所述循環介質為水或乙二醇溶液。

較佳的，所述外套管 11 及其外凸肋 110 為J55或N80或P110油鋼管；

所述內套管 12 及其內凸肋 120 為高分子復合絕熱材質。

本發明的中深層地熱井內換熱器，安裝于巖土層14中，循環介質從內套管12和外套管11之間的環狀空間向下流動，在向下流動過程中通過外套管12管壁從周圍高溫巖土層14吸收熱量，循環介質溫度不斷升高；循環介質到達底部后，進入內套管12向上流動，最終流出內套管12，流出換熱器的循環介質溫度大約在15℃～60℃，可以為地面供熱系統熱泵主機提供熱源向地面建筑供熱，循環介質降溫后重新回到內套管12和外套管11之間的環狀空間向下流動，再次吸收高溫巖土層14的熱量，如此往復形成循環，為地面供熱系統提供連續穩定熱源，能夠在不抽取地下熱水的前提下，只換取中深層地熱能，實現中深層地熱資源的可持續開發利用。在外套管11的內側壁布置的多條凸肋110作用下，循環介質在向下流動吸熱過程中能得到充分擾動，避免在換熱過程中出現“死區”，同時能增加外套管11的導熱效果，增加換熱性能，提高換熱器的換熱效率，增加單井的取熱量，可以在不大幅度增加施工成本的前提下，提高地面供熱系統的供熱能力，降低系統的綜合成本。

附圖說明