[發明專利]基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統

在審

• 申請號: 202210165613.5
• 申請日: 2022-02-23
• 公開（公告）號: CN114562823A
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王曉光;孫振介;王延永;劉禮軍;詹世遠;杜義恒
• 申請（專利權）人: 四川納川致遠新能源科技有限公司
• 主分類號: F24T50/00
• 分類號: F24T50/00;F24T10/20;H05B6/64;H05B6/80
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• 代理人: 暫無信息

本發明提供一種基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統，包括設置在地上用于提供流體的流體源、供電設備和控制地下井中流體流動狀態的泵；地面下設置有注入井和采出井，所述注入井與所述采出井的井底都位于地下含水層中，根據地下含水層流體流向選定注入井和采出井位置。該系統具有的優點如下：（1）本系統可以實現井下注入流體瞬時加熱，相比于傳統井下加熱方法，本系統加熱所需時間更短，加熱能耗更少。（2）本發明井下流體加熱主要依靠所設計的井下微波加熱裝置，該裝置能夠有效地將地下含水層及井下注入流體加熱到目標溫度。（3）本發明可以實現地下熱儲循環利用，并且能夠提升地下含水層溫度。

技術領域

本發明具體涉及一種基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統。

背景技術

地下含水層儲熱是一種利用地下含水層作為介質，將熱能以熱水的形式存儲于地下含水層中的儲能系統。它通過注采井向含水層中灌入或抽取地下水，實現熱能儲存和回收。地下含水層儲能可以彌補能源供需在空間/時間上分布的不平衡，能夠綜合利用多種可再生能源形式，減少對礦物燃料的依賴，為節能減排和環境保護提供了一個很好的解決途徑。

在現有的地下含水層儲熱系統中，大多數是利用地層本身的熱量對注入地層流體進行加熱，或者是利用電阻加熱將電能轉化為熱能加熱注入流體。兩種加熱方式都是通過傳統的熱傳導方式對注入流體進行加熱，前者如果地層溫度不夠高，會導致流體溫度加熱不到目標溫度；后者能耗過大失去了原本節能的意義。本發明所設計的井下微波加熱，能夠使注入流體加熱更快，且能耗更小。

現有的大部分地上新能源發電系統，如光伏發電、風力發電等，無法實現地上剩余電能儲存且能量波動很不穩定。本發明可以將地上發電系統所產生的不穩定電能通過能量轉換的方法變為穩定的熱能儲存在地下，利用地下含水層進行熱量儲存，從而實現將不穩定的能量轉化為穩定的能量。

目前大部分井下加熱裝置都存在能耗過大問題，地下儲熱中首先要解決的問題就是如何利用最小的能耗將注入地層中的流體和地下含水層加熱到目標溫度。本發明采用井下微波加熱的方法，利用微波加熱技術，對井下注入流體及地下含水層進行加熱，不需要消耗過多的能量即可將井下注入流體及地下含水層加熱到目標溫度，實現地下儲熱。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的不足，提供一種基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統，該基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統可以很好地解決上述問題。

為達到上述要求，本發明采取的技術方案是：提供一種基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統，該基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統包括設置在地上用于提供流體的流體源、供電設備和控制地下井中流體流動狀態的泵；地面下設置有注入井和采出井，所述注入井與所述采出井的井底都位于地下含水層中，根據地下含水層流體流向選定注入井和采出井位置；注入井井底裝配用于給注入井井內流體和地下含水層加熱的微波加熱裝置，所述微波加熱裝置由用于產生微波能的磁控管、用于傳遞微波能的波導管、用于保護內部元件的聚丙烯真空管、用于產生微波的微波發生器以及用于穩定裝置的配重組成；注入井中設置有給微波加熱裝置供電的電纜，控制微波加熱裝置井下位置的井下吊裝設備及用于實時監測井下溫度的溫度傳感器；采出井內壁設置絕熱材料，降低采出井井內流體通過上覆地層時發生熱量流失。

該基于井下微波加熱的地下含水層儲熱系統具有的優點如下：

（1）本系統可以實現井下注入流體瞬時加熱，相比于傳統井下加熱方法，本系統加熱所需時間更短，加熱能耗更少。

（2）本發明井下流體加熱主要依靠所設計的井下微波加熱裝置，該裝置能夠有效地將地下含水層及井下注入流體加熱到目標溫度。

（3）本發明可以實現地下熱儲循環利用，并且能夠提升地下含水層溫度。

附圖說明