[發(fā)明專利]一種提取干熱巖地?zé)崮軆?nèi)翅換熱結(jié)構(gòu)及梯級(jí)利用方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711249192.X
• 申請(qǐng)日: 2017-12-01
• 公開（公告）號(hào): CN107975953B
• 公開（公告）日: 2023-09-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙欽新;桂雍;王云剛;梁志遠(yuǎn)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類號(hào): F24T10/17
• 分類號(hào): F24T10/17
• 代理公司: 西安智大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所 61215
• 代理人: 何會(huì)俠

一種提取干熱巖地?zé)崮軆?nèi)翅換熱結(jié)構(gòu)及梯級(jí)利用方法，屬于干熱巖地能利用領(lǐng)域，解決干熱巖中地?zé)崮芴崛÷实汀⒌叵聯(lián)Q熱流體易流失、破壞地質(zhì)結(jié)構(gòu)所帶來的未知災(zāi)害，該內(nèi)翅換熱結(jié)構(gòu)包括干熱巖換熱系統(tǒng)、監(jiān)控系統(tǒng)、地?zé)崮芴菁?jí)利用系統(tǒng)，干熱巖換熱系統(tǒng)中通過導(dǎo)熱優(yōu)良的包覆層與強(qiáng)化換熱內(nèi)翅管提高對(duì)蘊(yùn)藏在干熱巖層中地?zé)崮艿奶崛⌒剩徊捎猛S封閉式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，環(huán)保無污染；監(jiān)控系統(tǒng)控制調(diào)節(jié)抽氣溫度、流量及回液溫度、流量并方便及時(shí)解決有機(jī)工質(zhì)泄露問題；地?zé)崮芴菁?jí)利用系統(tǒng)中有機(jī)工質(zhì)提取干熱巖中地?zé)崮芄┢啓C(jī)發(fā)電，并利用發(fā)電后有機(jī)工質(zhì)中低品位熱能加熱供暖水以滿足供暖用戶的需求，實(shí)現(xiàn)地?zé)崮艿奶菁?jí)利用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及干熱巖地能利用領(lǐng)域，具體涉及一種提取干熱巖地?zé)崮軆?nèi)翅換熱結(jié)構(gòu)及梯級(jí)利用方法。

背景技術(shù)

干熱巖是指地層深處(深埋超過2000m)普遍存在的沒有水或蒸汽的、致密不滲透的熱巖體，主要是各種變質(zhì)巖或結(jié)晶巖體，賦存狀態(tài)有蒸汽型、熱水型、地壓型、巖漿型的地?zé)豳Y源，可循環(huán)利用、節(jié)能環(huán)保，儲(chǔ)量豐富可滿足人類長(zhǎng)期使用需要。

目前開發(fā)干熱巖資源的模式主要有三種：人工裂縫、天然裂縫、天然裂縫‐斷層，三者原理上都是從地表往干熱巖中打一眼注入井,封閉井孔后向井中高壓注入溫度較低的水,產(chǎn)生了非常高的壓力。這些高壓水會(huì)使巖體大致垂直最小地應(yīng)力的方向產(chǎn)生許多裂縫，若巖體中本來就有少量天然節(jié)理,這些高壓水會(huì)直接擴(kuò)充出更大的裂縫，最后通過干熱巖中的裂縫作為熱源提取地?zé)釤崮堋５捎昧芽p提取地?zé)岬姆绞綍?huì)改變深層地質(zhì)結(jié)構(gòu)，未來可能發(fā)生不可預(yù)測(cè)的災(zāi)害，并且注水管與抽水管間距太大(200m～600m)導(dǎo)致占地面積大，占地利用率低，但最終的問題還是干熱巖滲透率低、孔隙率低等特性造成地?zé)崂寐实停叵聯(lián)Q熱流體流失率高。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決干熱巖地?zé)崽崛⌒实停叵聯(lián)Q熱流體流失率高及造成地下污染、地質(zhì)改變等技術(shù)難題，本發(fā)明提供一種提取干熱巖地?zé)崮軆?nèi)翅換熱結(jié)構(gòu)及梯級(jí)利用方法。

本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)。

一種提取干熱巖地?zé)崮軆?nèi)翅換熱結(jié)構(gòu)，包括干熱巖換熱系統(tǒng)1、監(jiān)控系統(tǒng)2和地?zé)崮芴菁?jí)利用系統(tǒng)3；所述干熱巖換熱系統(tǒng)1包括地?zé)峋?1，置于地?zé)峋?1中的換熱管13和換熱管13內(nèi)的回液管14，套接在地?zé)峋?1外并位于松散地層中的固井套管12，位于固井套管12與地?zé)峋?1間并延伸至基巖層中的隔熱包覆層15，套接在地?zé)峋?1外并位于干熱巖層中的導(dǎo)熱包覆層16，設(shè)置在換熱管13頂部出口的出口法蘭19以及設(shè)置在回液管14入口的進(jìn)口法蘭18；所述換熱管13為分體式結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，包括位于松散地層和基巖層中的非換熱段光管131以及位于干熱巖層中的換熱段內(nèi)翅管132和設(shè)置在換熱管13底部的封底盤133；

所述監(jiān)控系統(tǒng)2包括設(shè)置在地?zé)峋?1出口的抽氣控制閥21和增壓泵22，設(shè)置在換熱管13內(nèi)的由液位傳感器26、溫度傳感器27和流量計(jì)28組成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，設(shè)置在回液管14入口的顯示控制模塊23、回液控制閥24和回液泵25；

所述地?zé)崮芴菁?jí)利用系統(tǒng)3包括與增壓泵22連接的氣液分離裝置31，與氣液分離裝置31的高溫有機(jī)氣體出口連接的汽輪機(jī)32，汽輪機(jī)32利用有機(jī)朗肯循環(huán)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)33發(fā)電，汽輪機(jī)32的出氣口和氣液分離裝置31的有機(jī)液出口連接換熱器34入口，汽輪機(jī)32出口氣與氣液分離器31分離出的有機(jī)液一同進(jìn)入換熱器34中與供暖用戶35的供暖水換熱，換熱器34出口連接冷凝塔36入口，冷凝塔36連接回液泵25。

所述換熱段內(nèi)翅管132底部預(yù)設(shè)距離處設(shè)置封底盤133，該距離確保工質(zhì)下行180°轉(zhuǎn)彎不形成渦流而均勻進(jìn)入翅片間流動(dòng)換熱。

所述換熱段內(nèi)翅管132采用整體成形方式制造，即采用整體鍛造、整體擠壓和整體機(jī)加成型；或采用線切割成形，線切割的鉬絲進(jìn)入和退出時(shí)的縫隙要封焊才能成為封閉圓管；或采用焊接而成，焊接結(jié)構(gòu)是將兩個(gè)整體鍛造或整體擠壓或機(jī)加工的半圓內(nèi)翅管對(duì)接焊接兩道縱縫而成。