一种中深层地热能降压开采系统的制作方法

1.本发明属于地源热泵系统技术领域，更具体地说，是涉及一种中深层地热能降压开采系统。


背景技术：

2.地热能(geothermal energy)是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。
3.地热系统是一种利用地下水或地下土壤所储藏的能量作为冷热源，使用地源热泵进行能量转换的供暖、制冷系统，它是一种利用清洁可再生能源的技术，没有燃烧，没有排烟，也没有废弃物。地表土壤和水体是一个巨大的太阳能集热器，收集了47％的太阳辐射能量，又是一个巨大的动态能量平衡系统，地表的土壤和水体自然地保持能量接受和发散相对的平衡，地源热泵技术的成功使得利用储存于其中的近乎无限的太阳能或地热能成为现实，它消耗1kwh的能量，用户可得到4kwh以上的热量或冷量。目前现有的地源热泵浅层地热井较多，浅层地热井数量较多，占地面积大，施工繁琐且施工速度较慢，冬夏冷热负荷不平衡，供热或制冷时温度不平衡不足以满足室内舒适性，系统能效衰减严重。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种中深层地热能降压开采系统，旨在解决目前浅层地热井数量多占地面积大，冬夏冷热负荷不平衡，系统能效衰减严重的技术问题。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种中深层地热能降压开采系统，包括：
6.地热井，所述地热井设置在地面以下，所述地热井包括位于下部的换热段和位于上部的蒸发段，所述蒸发段的井管直径大于所述换热段的井管直径；
7.板式换热器，所述板式换热器的入口与所述地热井的出口连通，用于与所述地热井的换热介质进行热量交换；所述板式换热器的出口与用户设备连通；
8.地源热泵机组，所述地源热泵机组的入口与所述板式换热器出口连通，用于与从所述板式换热器出口排出的换热介质进行热量交换；所述地源热泵机组的出口与所述用户设备连通；
9.动力机构，连接在所述地热井和所述地源热泵机组之间；
10.其中，所述动力机构用于使流经所述地热井的换热介质流向所述板式换热器、所述地源热泵机组及所述用户设备，再回流至所述地热井并，所述动力机构为所述中深层地热能降压开采系统提供真空。
11.作为本技术另一实施例，所述动力机构包括真空泵和与所述真空泵连通的真空室，所述真空室设于所述地源热泵机组与所述地热井之间。
12.作为本技术另一实施例，所述地热井与所述板式换热器之间设有储水箱。
13.作为本技术另一实施例，所述地源热泵机组与所述地热井之间设有自动补液装置，所述自动补液装置包括与所述真空室连通的补液箱，所述补液箱与所述真空室之间通过补液管连通。
14.作为本技术另一实施例，所述动力机构还包括水泵，所述水泵设于所述真空室下部。
15.作为本技术另一实施例，所述连接管上设有过滤器。
16.作为本技术另一实施例，所述地热井、所述板式换热器、所述地源热泵机组及所述动力机构之间通过连接管循环连通；所述用户设备与所述板式换热器及所述地源热泵机组之间通过连接管连通。
17.作为本技术另一实施例，所述地热井的深度为1000
‑
2000米。
18.作为本技术另一实施例，所述地热井入口处的连接管上设有第一温度计，所述地热井出口处的连接管上设有第二温度计。
19.作为本技术另一实施例，所述换热介质为水、冷却液或其他液体导热介质。
20.本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种中深层地热能降压开采系统通过设置动力机构为整个系统提供真空，使换热介质在地热井中的低温低压条件下蒸发，蒸发后以液体形态通过板式换热器进行换热，换热介质的余热可通过地源热泵机组进一步换热供后回流回地热井，本发明的中深层地热能降压开采系统取热不取水，可自主循环降低开采成本，节能环保，运行可靠，工艺简单，运行成本低，维护费用低，换热效率高，不会对地下水环境造成危害。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明实施例提供的一种中深层地热能降压开采系统的结构示意图；
23.图中：100、地热井；110、换热段；111、导液管；120、蒸发段；200、储水箱；300、板式换热器；400、地源热泵机组；500、真空室；510、真空泵；520、水泵；530、补液箱；600、过滤器；700、连接管；800、第一温度计；900、第二温度计。
具体实施方式
24.为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
25.请参阅图1，现对本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统进行说明。所述一种中深层地热能降压开采系统，包括地热井100、板式换热器300、地源热泵机组400和动力
机构；所述地热井100设置在地面以下，所述地热井100包括位于下部的换热段110和位于上部的蒸发段120，所述蒸发段120的井管直径大于所述换热段110的井管直径；所述板式换热器300的入口与所述地热井100的出口连通，用于与所述地热井100的换热介质进行热量交换；所述板式换热器300的出口与用户设备连通；所述地源热泵机组400的入口与所述板式换热器300出口连通，用于与从所述板式换热器300出口排出的换热介质进行热量交换；所述地源热泵机组400的出口与所述用户设备连通；所述地热井100和所述地源热泵机组400之间设有使流经所述地热井100的换热介质并流向所述板式换热器300、所述地源热泵机组400及所述用户设备并回流至所述地热井100并为整个系统提供真空的动力机构。
26.在系统运行前，先将整个系统内注满换热介质，之后开启动力机构使换热介质开始循环，换热介质在换热段110中向下流动逐步吸收中深层地热，并从换热段110中的导液管111里被输送向上，动力机构为系统提供真空，换热介质在蒸发段120的真空低压条件下从浅层开始由液态蒸发为气态，在换热介质蒸发的过程中，动力机构继续排液提供真空，越排液，换热介质的蒸发越靠下，因蒸发需要的空间比较大，越靠下动态循环越快，换热介质并在地热井100口以液态形态流出，并进入板式换热器300换热，用户设备一端的水通过板式换热器300与换热介质换热后可作供暖使用，从板式换热器300中流出的换热介质的余热经地源热泵机组400继续与用户设备一端的水进行换热后可做家庭生活用水。换热介质源源不断的在换热段110吸收热量，在蒸发段120蒸发，并以液态换热后回流至地热井100中，形成循环。
27.本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的有益效果在于：与现有技术相比，本发明一种中深层地热能降压开采系统通过设置动力机构为整个系统提供真空，使换热介质在地热井100中的低温低压条件下蒸发，蒸发后以液体形态通过板式换热器300进行换热，换热介质的余热可通过地源热泵机组400进一步换热供后回流回地热井100，本发明的中深层地热能降压开采系统取热不取水，可自主循环降低开采成本，节能环保，运行可靠，工艺简单，运行成本低，维护费用低，换热效率高，不会对地下水环境造成危害。
28.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述动力机构包括真空泵510和与所述真空泵510连通的真空室500，所述真空室500设于所述地源热泵机组400与所述地热井100之间。
29.本实施例中，真空泵510为提供提供真空，真空泵510自动控制，使系统的保持设定的真空度，达到真空平衡。
30.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述地热井100与所述板式换热器300之间设有储水箱200。
31.本实施例中，储水箱200可储存自地热井100中流出的换热介质。
32.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述地源热泵机组400与所述地热井100之间设有自动补液装置，所述自动补液装置包括与所述真空室500连通的补液箱530，所述补液箱530与所述真空室500之间通过补液管连通。
33.本实施例中，地源热泵与地热井100之间设有自动补液装置，可保证系统的真空平衡，若系统中换热介质过少，则通过自动补液装置或水泵520通过补液箱530中储存的换热介质对系统进行补液。
34.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述动力机构还包括水泵520，所述水泵520设于所述真空室500下部。
35.本实施例中，系统运行以前，第一次把换热介质注入，使整个系统充满换热介质，真空泵510吸真空的效率远没有水泵520的效率高，开启水泵520排液，马上形成真空，换热介质即开始蒸发，蒸发后的换热介质在换热后冷凝成水，源源不断的回流至地热井100中，当换热介质不足的时候，水泵520将换热介质抽回，当系统真空度不足时，真空泵510启动抽真空，达到蒸发平衡的目的。
36.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述连接管700上设有过滤器600。
37.本实施例中，过滤器600通过滤网拦截换热介质中的杂质、悬浮物、颗粒物等机械性物质，通过活化滤料吸附、截留换热介质中的浊度、胶体类物质、污垢、菌藻、锈蚀等粘性物质,分解地热连接管700内壁的污垢，预防地热连接管700阻塞，起到清洗地热连接管700的作用，通过活化滤料缓慢释放具有干扰能力的化学物质去除水垢的粘性，同时还可以使地热连接管700管壁表面上粘结的旧水垢分层溶解、剥落；过滤器600可设置于地热井100出口或入口处。
38.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述地热井100、所述板式换热器300、所述地源热泵机组400及所述动力机构之间通过连接管700循环连通；所述用户设备与所述板式换热器300及所述地源热泵机组400之间通过连接管700连通。
39.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述地热井100的深度为1000
‑
2000米。
40.本实施中，中深部地层的热能是来自地球伸出的可再生性热能，起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变；主要是由地壳深部开凿出的“热、矿、水”i位一体组成的极为宝贵的自然资源.具有稳定、连续、利用效率高等优势，是一种清洁可持续利用的能源；深层地热是来自地球深处的可再生性热能，中深层地热能包括地下深度200～3000m的地热能，温度范围25～150℃；目前中深层地热可利用范围如下：200～400℃可直接发电及综合利用；150～200℃用于双循环发电，制冷，工业干燥，工业热加工；100～150℃用于双循环发电，供暖，制冷，工业干燥，脱水加工，回收盐类，罐头食品；50～100℃用于供暖，温室，家庭用热水，工业干燥；20～50℃用于沐浴，水产养殖，饲养牲畜，土壤加温，脱水加工；地热能应根据实际取出热水的温度高低应采用梯级利用，选择不同的地热温度应用于不同的场景，即地热水按照用户需要的供热水温，温度由高到低，分别与用户需求对应；本发明的中深层地热能降压开采系统的地热井100的深度为1000
‑
2000米，相对应的地热温度不高于100℃，可用于供暖，温室，家庭用热水等。
41.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅图1，所述地热井100入口处的连接管700上设有第一温度计800，所述地热井100出口处的连接管700上设有第二温度计900。
42.本实施例中，第一温度计800可测量从地热井100中流出的换热介质的温度，第二温度计900可测量回流回地热井100中的换热介质的温度。
43.作为本发明提供的一种中深层地热能降压开采系统的一种具体实施方式，请参阅
图1，所述换热介质为水、冷却液或其他液体导热介质。
44.本实施例中，本发明所用到的换热介质为水、冷却液或其他换热介质，可在换热介质中添加其他辅助介质来保护管道不被换热介质腐蚀，延长连接管700的使用寿命。
45.在这里需要说明的是，本发明的一种中深层地热能降压开采系统可以供暖，还可以供生活用水，可广泛应用于宾馆、商场、办公楼、学校等建筑，更适合于商品楼、住宅、别墅的采暖。
46.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。