一种地热取热系统的管井装置的制作方法

1.本实用新型属于地热设施技术领域，尤其涉及一种地热取热系统的管井装置。


背景技术：

2.地热能为地球本身蕴藏的能量，属于可再生能源，地热取热系统是指对地热热能进行提取的系统，提取得到的热能可以应用到诸如供热系统中，作为采暖供热的热源。地热供热系统按照地热流进入供热系统的方式可分为直接供热和间接供热。在制订以地热热源为输入热源的供热方案时，既要考虑综合利用地热能，又要考虑梯级利用地热能。
3.随着技术的发展以及人们对地下水水位变化的日益重视，传统对地热水进行直接采集使用的方式逐渐得到淘汰，取而代之的是“取热不取水”技术。“取热不取水”是指只采集使用地热水源中的热能而不对地热水进行采集，这样既实现了供热系统的热源获取，又避免了由于地热水源的过渡采集导致的地下水位变化等问题，是一种对环境友好的地热供热技术。“取热不取水”的核心是在不采集地热水源的基础上获取地热水源中含有的热能，典型的处理方式为“回灌平衡”模式，即在地表采用换热设备对地热水源中的热能进行提取之后再将地热水源回灌至井内。
4.由前述可知，实现“取热不取水”模式的管井装置不仅需要具备对地热水源的采集功能，而且需要提供对地热水源进行回灌的功能。前一功能用于从井下顺利地提取地热水源，后一功能用于将取热后的地热水源重新回灌至井内，回灌的地热水源在井下重新得到加热，在岩层与管井装置之间形成取热的循环。
5.另一方面，管井装置需要满足地热井施工的工艺要求，在地热井打设完成后，管井装置应该易于在地热井内进行构建并且在长期的运行过程中保持稳定。现有的管井装置难以满足前述要求，需要根据要求进行结构上的优化设计。


技术实现要素：

6.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种结构设计合理、易于在地热井内构建、取热效率高且回灌效果好的地热取热系统的管井装置。
7.本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种地热取热系统的管井装置包括位于井口位置的井口封板和位于井下的集水盒组件，在集水盒组件的上方设有回灌组件、下方设有取水组件，在回灌组件的上方设有井管，井管的上端延伸至井口位置并与井口封板密封焊接固定；回灌组件包括回灌套管，在回灌套管的上端安装有顶板，回灌套管的下端与集水盒组件固定连接，还包括多个l形的回灌管，各回灌管的上端落入开设在顶板上的管孔内并密封焊接、下端落入开设在回灌套管上的管孔内并密封焊接；取水组件包括带有透水孔的取水套管，取水套管的上端与集水盒组件固定连接，在取水套管的内部设有多个换热管，各换热管的上端与集水盒组件贯通连接；还包括回水管和取水管，回水管穿过设置在井口封板侧部的管孔并密封焊接，取水管穿过设置在井口封板中部的管孔并密封焊接，取水管的下端与集水盒组件贯通连接。
8.本实用新型的优点和积极效果是：
9.本实用新型提供了一种结构设计合理的地热取热系统的管井装置，与现有的管井装置相比，本实用新型中通过设置井内部分由井管、回灌组件、集水盒组件和取水组件等构成，令管井装置具备了对地热水源的采集功能和回灌功能。通过设置取水管和回水管，令本管井装置具备与井上换热设施的进水和回水连接的接口，因此便于与换热设施进行管路连接。通过设置取水组件由取水套管和位于内部的多个换热管等构成，配合集水盒组件使用，实现了对地热水源的取用并且提升了取热的效率。通过设置回灌组件由回灌套管和多个回灌管等构成，实现了对地热水源的回灌，配合外置的增压水泵等设施还能够实现加压回灌的方式，保证了地热水源的回灌效果。回灌组件位于取水组件上方，回灌的地热水源进入岩层后向取水组件循环式移动，因此形成了水源在井下的换热式循环。回灌组件、集水盒组件和取水组件顺次连接，因此本管井装置易于在地热井内进行构建，便于地热井的施工。
10.优选地：集水盒组件包括位于中部的扁圆柱形的集水盒本体，在集水盒本体的顶部设有上连接套管、底部设有下连接套管，上连接套管插装在回灌套管的下端且两者密封焊接固定，下连接套管插装在取水套管的上端且两者密封焊接固定。
11.优选地：换热管包括位于中部的波纹钢管，在波纹钢管的上端设有平直的上接管、下端设有平直的下接管，上接管与集水盒本体贯通连接；在波纹钢管的外壁上设有换热翅片。
12.优选地：换热翅片包括螺旋形的翅片条带，在翅片条带的外侧边缘上设有等间距布置的翅片单体；翅片条带以螺旋的方式套设在波纹钢管上且波纹钢管的外壁与翅片条带的内侧边缘焊接固定。
13.优选地：在取水套管的下端内部还安装有支架板，各换热管的下接管穿过位于支架板上的管孔且密封焊接固定。
14.优选地：换热管的数量为三个，沿周向等角度间隔设置；取水管的中心线与井管的中心线重合，各换热管的中心线与井管的中心线平行。
附图说明
15.图1是本实用新型的结构示意图；
16.图2是图1中回灌组件的结构示意图；
17.图3是图1中取水组件的结构示意图；
18.图4是图3中换热管组件的结构示意图。
19.图中：
20.1、回水管；2、取水管；3、井口封板；4、井管；5、回灌组件；5
‑
1、顶板；5
‑
2、回灌管；5
‑
3、回灌套管；6、集水盒组件；6
‑
1、集水盒本体；6
‑
2、上连接套管；6
‑
3、下连接套管；7、取水组件；7
‑
1、换热管；7
‑1‑
1、下接管；7
‑1‑
2、换热翅片；7
‑1‑
3、波纹钢管；7
‑1‑
4、上接管；7
‑
2、取水套管；7
‑
3、透水孔；7
‑
4、支架板。
具体实施方式
21.为能进一步了解本实用新型的

技术实现要素：
、特点及功效，兹举以下实施例详细说明。
22.请参见图1，本实用新型的地热取热系统的管井装置包括位于井口位置的井口封
板3和位于井下的集水盒组件6，在集水盒组件6的上方设有回灌组件5、下方设有取水组件7，在回灌组件5的上方设有井管4，井管4的上端延伸至井口位置并与井口封板3密封焊接固定。
23.其中，取水组件7用于从井底抽取地热水源，集水盒组件6用于汇集取水组件7抽取得到的地热水源，回灌组件5用于对地热水源进行回灌处理，井管4作为管井装置的主体部分，从回灌组件5延伸至井口封板3，通过将井管4的上端与井口封板3密封焊接固定，令井管4的内部形成相对封闭的空间。
24.请参见图2，可以看出：
25.回灌组件5包括回灌套管5
‑
3，在回灌套管5
‑
3的上端安装有顶板5
‑
1，回灌套管5
‑
3的下端与集水盒组件6固定连接。还包括多个l形的回灌管5
‑
2，各回灌管5
‑
3的上端落入开设在顶板5
‑
1上的管孔内并密封焊接、下端落入开设在回灌套管5
‑
3侧壁上的管孔内并密封焊接。
26.如图中所示，顶板5
‑
1为圆形的钢板，其直径等于回灌套管5
‑
3的外径，回灌套管5
‑
3的外径与井管4的外径相等。顶板5
‑
1的外侧边缘与回灌套管5
‑
3的顶部边缘密封焊接固定，井管4的底部边缘与顶板5
‑
1的外侧边缘密封焊接固定。
27.回灌进入管井装置内的地热水源位于井管4的内腔，地热水源经由各回灌管5
‑
2的上端进入，顺行而下再经由各回灌管5
‑
2的下端向回灌组件5的侧方岩层内排出，实现了地热水源的回灌。
28.如前所述，由于井管4的内部形成了一个相对封闭的空间(只有底部各回灌管5
‑
2的位置形成水源的出口)，因此在地热水源的回灌过程中通过对回灌的地热水源进行增压，能够实现加压式回灌的效果，提升水源向侧部岩层内回灌的速率，保证回灌的效果。
29.请参见图3，可以看出：
30.取水组件7包括带有透水孔7
‑
3的取水套管7
‑
2，取水套管7
‑
2的上端与集水盒组件6固定连接。在取水套管7
‑
2的内部设有多个换热管7
‑
1，各换热管7
‑
1的上端与集水盒组件6贯通连接。其中，取水套管7
‑
2作为各换热管7
‑
1的外部防护套管，起到保护内部各换热管7
‑
1的作用，由于侧壁上设置了透水孔7
‑
3，因此井底的地热水源能够在取水套管7
‑
2的内部与外部之间流通。
31.经由各换热管7
‑
1抽取的地热水源向上进入集水盒组件6内，因此集水盒组件6起到汇集水源的作用。换热管7
‑
1不仅起到作为地热水源输送管道的作用，同时提供换热的效果，令进入管内的地热水源与外部的地热水源充分换热，保证被抽取的地热水源的温度。事实上，在地热井的井底汇聚的地热水源并非各处温度均一的，由于岩层热力不均以及回灌水源等因素的影响，井底汇聚的地热水源各位置的温度会存在一定差异，由于换热管7
‑
1的存在，抽取进入各换热管7
‑
1内的地热水源在上行流动的过程中，与周围的地热水源充分换热。
32.请参见图2和图3，可以看出：
33.集水盒组件6包括位于中部的扁圆柱形的集水盒本体6
‑
1，在集水盒本体6
‑
1的顶部设有上连接套管6
‑
2、底部设有下连接套管6
‑
3，上连接套管6
‑
2插装在回灌套管5
‑
3的下端且两者密封焊接固定，下连接套管6
‑
3插装在取水套管7
‑
2的上端且两者密封焊接固定。
34.具体地，集水盒本体6
‑
1由圆形的上板、圆形的下板以及位于中部的扁平套管构
成，上板的外侧边缘与扁平套管的顶部边缘密封焊接固定，下板的外侧边缘与扁平套管的底部边缘密封焊接固定，扁平套管的外径、回灌套管5
‑
3的外径以及取水套管7
‑
2的外径相等。进一步地，回灌套管5
‑
3的下端边缘与集水盒本体6
‑
1的上板边缘密封焊接，取水套管7
‑
2的上端边缘与集水盒本体6
‑
1的下板边缘密封焊接。
35.请参见图4，可以看出：
36.换热管7
‑
1包括位于中部的波纹钢管7
‑1‑
3，在波纹钢管7
‑1‑
3的上端设有平直的上接管7
‑1‑
4、下端设有平直的下接管7
‑1‑
1，上接管7
‑1‑
4与集水盒本体6
‑
1贯通连接、下端敞口；在波纹钢管7
‑1‑
3的外壁上设有换热翅片7
‑1‑
2。波纹钢管7
‑1‑
3是指外壁成波纹状的钢管，波纹钢管在单位长度内具有更大的表面积、更有利于换热。上接管7
‑1‑
4和下接管7
‑1‑
1两者用于提升组装连接的便利性，具体地，在集水盒本体6
‑
1的下板上的相应位置设置连接孔，上接管7
‑1‑
4的上端与相应的连接孔对接连接并密封焊接固定。
37.本实施例中，为了提升各换热管7
‑
1的结构稳定性，在取水套管7
‑
2的下端内部还安装有支架板7
‑
4，各换热管7
‑
1的下接管7
‑1‑
1穿过位于支架板7
‑
4上的管孔且密封焊接固定。
38.本实施例中，换热翅片7
‑1‑
2包括螺旋形的翅片条带，在翅片条带的外侧边缘上设有等间距布置的翅片单体；翅片条带以螺旋的方式套设在波纹钢管7
‑1‑
3上且波纹钢管7
‑1‑
3的外壁与翅片条带的内侧边缘焊接固定。
39.还包括回水管1和取水管2，回水管1穿过设置在井口封板3侧部的管孔并密封焊接，取水管1穿过设置在井口封板3中部的管孔并密封焊接，取水管2的下端与集水盒组件6贯通连接，具体地，在集水盒本体6
‑
1的上板的中部设置有连接孔，取水管2的下端与该连接孔对接连接并密封焊接固定。本实用新型中的管井装置与地面上的换热设施连接时，取水管2连接至换热设施的热水进水口，回水管1连接至换热设施的热水回水口。本实施例中，为了提升连接的便利性，回水管1设置有多个，这样换热设施的多个热水回水口均可以连接至回水管1，实现地热水源的回灌。
40.本实施例中，换热管7
‑
1的数量为三个，沿周向等角度间隔设置，即相邻两个换热管7
‑
1之间的夹角为120
°
；取水管2的中心线与井管4的中心线重合，各换热管7
‑
1的中心线与井管4的中心线平行。
41.工作过程：
42.周围地热岩层内的地热水源向井底汇集，其中一部分地热水源位于取水组件7的下方，另一部分地热水源经透水孔7
‑
3进入取水套管7
‑
2的内部；
43.在位于地面上的水泵的泵送作用下，井底的地热水源向上进入各换热管7
‑
1内，在上行流动的过程中与周围的地热水源换热；由各换热管7
‑
1输送的地热水源进入集水盒组件6内，汇集后经由取水管2上行输送；抽取的地热水源进入地上的换热设施，地热水源中的热能被提取利用而温度降低，之后地热水源经由回水管1送入井管4内；井管4内的地热水源经由各回灌管5
‑
2向下输送，之后向回灌组件5的侧部岩层排出，由于井管4内为相对封闭的环境，因而当地热水源以一定压力持续进入井管4的内腔时，实现了加压回灌的方式，提升了地热水源回灌的速率，保证了地热水源回灌的效果。