[發明專利]一種帶有錐形匯水沉頭的多管深井換熱裝置

在審

• 申請號: 202110740062.6
• 申請日: 2021-07-01
• 公開（公告）號: CN113310230A
• 公開（公告）日: 2021-08-27
• 發明（設計）人: 李成成
• 申請（專利權）人: 李成成
• 主分類號: F24T10/17
• 分類號: F24T10/17
• 代理公司: 北京挺立專利事務所(普通合伙) 11265
• 代理人: 張亞偉

本發明涉及深井換熱技術領域，公開了一種帶有錐形匯水沉頭的多管深井換熱裝置，包括護壁套管，所述護壁套管設在深井內，所述護壁套管的上端口設有井口密封裝置，所述井口密封裝置的端面設有多層環狀布置的通孔，所述通孔內設有水管，所述水管的下端設有匯水沉頭，所述匯水沉頭包括錐形薄壁罩體、蓋板，所述錐形薄壁罩體的開口處設有蓋板，且蓋板的端面設有與水管連接的安裝孔，位于內圈的所述水管連接有用于冷水介質注入的冷集分水器，位于外圈的所述水管連接有用于熱水介質排出的熱集分水器，本申請利用取熱不取水的深井換熱技術開采干熱巖中的熱量，實現了地熱清潔利用，成本低，強度高，施工難度小，換熱效率高，應用前景十分可觀。

技術領域

本發明涉及深井換熱技術領域，特別涉及一種帶有錐形匯水沉頭的多管深井換熱裝置。

背景技術

隨著人類對可再生能源需求的增加，地熱能的規模化開發利用勢在必行，而深層地熱能儲量豐富，具有極大的開采利用空間，深層地熱資源分為水熱型地熱能和干熱巖型地熱能，水熱型地熱能通過直接開采地熱水方式實現地熱能的利用，然而近年來國家對地下水資源的保護愈加重視，水熱型地熱資源的開采受到制約，即便在允許開采地下水的情況下，也會由于地下資源的不確定性，迫使實際工程中不得不將水熱型地熱資源開采技術轉化為深井換熱技術，另一方面，深井換熱技術的發展可對廢棄的石油鉆井、礦井等井中的熱量加以利用，具有明顯的節資環保效益。

但是現有的深井換熱器的外管均為圓形，使得換熱器與地熱水之間的熱傳遞時間較短，從而導致換熱效果不佳，換熱效率低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種帶有錐形匯水沉頭的多管深井換熱裝置，采用多管和流速差設計，管壁總面積增加，管間間隙有能保證井水的流動性，成本低，施工難度小，換熱效率高，有效的解決了上述背景技術中提出的問題。

本發明采用的技術方案如下：一種帶有錐形匯水沉頭的多管深井換熱裝置，包括護壁套管，所述護壁套管設在深井內，且護壁套管的濾孔位于地熱水流動帶上，所述護壁套管的上端口設有井口密封裝置，所述井口密封裝置的端面設有多層環狀布置的通孔，所述通孔的內圈與外圈的排布數量不同或所述通孔的內圈與外圈的直徑不同，產生的流速差確保充分換熱，所述通孔內設有水管，所述水管的下端設有匯水沉頭，所述匯水沉頭包括錐形薄壁罩體、蓋板，所述錐形薄壁罩體的開口處設有蓋板，且蓋板的端面設有與通孔一一對應的安裝孔，且安裝孔與水管連接，位于內圈的所述水管連接有用于冷水介質注入的冷集分水器，位于外圈的所述水管連接有用于熱水介質排出的熱集分水器。

在具體設置上述井口密封裝置時，考慮到地熱水可能無法到達井口密封裝置位置，進而使得井口密封裝置兩側產生壓力差，導致井口密封裝置變形，所述井口密封裝置的直徑小于護壁套管的直徑，且井口密封裝置可以在護壁套管內滑動以適應地熱水位高度的變化。

在具體設置上述井口密封裝置時，考慮到井口密封裝置與水管的密封性問題，所述井口密封裝置與水管之間設有耐高溫硅膠密封圈。

在具體設置上述匯水沉頭時，考慮到地熱水的成分不同，為了避免腐蝕以及對地熱水形成污染，所述匯水沉頭的材質為不銹鋼、鈦合金中的一種。

在具體設置上述水管時，考慮到水管的座入深度較深，同時考慮到地熱水的成分不同，為了避免腐蝕以及對地熱水形成污染，所述水管的材質為不銹鋼、鈦合金中的一種，所述水管為分段焊接組成，所述水管的管壁厚度由上到下逐漸變厚。

在具體設置上述水管時，考慮到水管的座入深度較深，同時考慮到地熱水的成分不同，為了避免腐蝕以及對地熱水形成污染，所述水管的材質為PERT材料，所述水管為分段通過活節熱熔對接組成，所述水管的管壁厚度由上到下逐漸變厚。

在具體設置上述水管時，考慮到同等面積上水管布置的數量多少問題，所述通孔為圓角矩形孔，且通孔的長軸朝向井口密封裝置的圓心，所述水管為扁管，且扁管與圓角矩形孔適配，隨著水管數量的增加，水流量進一步增大，再次提升了換熱效率，并且這樣形式的水管之間間隙水阻小，地熱水通過性更好。