一种基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置

1.本发明涉及过滤设备技术领域，特别是涉及一种基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置。


背景技术：

2.地热资源利用总是以集中开采方式出现。当持续开采或开采强度逐渐增大时,会出现补给能力小于开采强度,发生热储压力下降等不良地质环境问题。为了减缓开发地热资源对地质环境的不良影响,保持地热田的可持续开发,地热回灌是积极、有效的措施。
3.地热回灌是将利用后温度降低了的地热流体或其他水源,经过水质处理后通过回灌井重新注入热储层的一项技术工程，其能够避免地热废水直接排放引起的热污染和化学污染，并对维持热储压力、保证地热田的开采技术条件具有重要的作用。地热回灌时通常伴随着地热伴生气，地热伴生气以水和蒸汽的混合物形式存在，蒸汽由甲烷、乙烷、丙烷等气体组成。相关技术中的地热尾水回灌装置在回灌时经常由于堵塞而使回灌井的回灌能力降低，堵塞主要是由于地热伴生气中含有的悬浮物颗粒和小粒径颗粒,在回灌压力的作用下附着在回灌井壁上或进入热储的裂隙中而影响回灌能力，同时，压力对回灌的速度产生很大的影响，当回灌压力过小时，会影响回灌的冷却水到达地热田的速度，速度过慢可能导致冷却水在途中就被地热影响变热，从而失去回灌的意义，使热能的提取降低。


技术实现要素：

4.基于此，有必要针对目前的地热回灌井因容易堵塞所引起的能效降低的问题，提供一种基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置。
5.上述目的通过下述技术方案实现：
6.一种基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置，其包括：
7.旋流分离器，所述旋流分离器用于对地热尾水进行初步过滤；
8.过滤器，所述过滤器包括两组过滤组件，两组所述过滤组件均可沿所述过滤器轴线方向滑动，所述过滤组件和所述过滤器进水口之间的距离与所述过滤组件的清洁程度呈正相关关系，两组所述过滤组件和所述过滤器进水口之间的距离呈负相关关系；所述过滤器还包括清洗组件，所述清洗组件利用一组所述过滤组件过滤后的净水对另一组所述过滤组件进行清洗；两组所述过滤组件之间设置有隔板，以使两组所述过滤组件互相隔绝；
9.换热器，所述换热器用于地热尾水和外部水体进行热量交换。
10.在其中一个实施例中，所述过滤组件包括滤网、清洗环和阻流板，所述滤网固定设置于所述过滤器内部，所述清洗环可沿所述过滤器轴线方向滑动地设置在所述滤网外侧，所述阻流板固定连接于所述清洗环，所述阻流板受所述滤网过滤后的净水冲击并带动所述清洗环滑动。
11.在其中一个实施例中，所述过滤器还包括联动组件，所述联动组件包括转动块、伸缩连接杆和滑动密封板，所述转动块可转动地设置于所述过滤器内部，所述伸缩连接杆穿
设于所述转动块，所述伸缩连接杆两端分别可转动地连接于两组所述过滤组件；所述隔板上开设有用于穿设所述伸缩连接杆的滑槽，所述滑动密封板用以密封所述滑槽。
12.在其中一个实施例中，所述联动组件还包括固定架和方形杆，所述固定架上开设有方形孔，所述方形杆一端穿设于所述方形孔，另一端固定连接于所述转动块；所述方形孔包括位于上侧的宽段和位于下侧的窄段，所述窄段限制所述方形杆沿自身轴线的转动，所述宽段不限制所述方形杆沿自身轴线的转动。
13.在其中一个实施例中，所述过滤器还包括分流组件，所述分流组件包括转动套和固定套，所述固定套固定设置于所述过滤器内部，所述转动套可转动地设置于所述过滤器内部；所述固定套上设置有分别与两个所述过滤组件对应的两个第一窗口，所述转动套上设置有第二窗口，所述转动套转动时，改变所述第一窗口和所述第二窗口沿所述过滤器轴向的交叠面积。
14.在其中一个实施例中，所述清洗环外周壁面上设置有转动销，所述转动套内壁设置有转动槽体，所述转动销伸入所述转动槽体内，以使所述清洗环沿所述过滤器轴向滑动时，带动所述转动套转动。
15.在其中一个实施例中，所述转动槽体包括自上而下依次设置的第一槽段、第二槽段和第三槽段，所述第一槽段和所述第三槽段倾斜设置且倾斜方向相反，所述第一槽段与所述过滤器轴线之间的夹角小于所述第三槽段与所述过滤器轴线之间的夹角，所述第二槽段与所述过滤器轴向平行设置。
16.在其中一个实施例中，所述转动槽体还包括第四槽段，所述第四槽段与所述第一槽段倾斜方向相同，所述第四槽段一端连通于所述第三槽段。
17.在其中一个实施例中，所述转动销为弹性销或可伸缩销。
18.本发明的有益效果是：
19.本发明当中的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置，通过设置包括两组过滤组件的过滤器，两组过滤组件均可沿过滤器轴线方向滑动，过滤组件和过滤器进水口之间的距离与过滤组件的清洁程度呈正相关关系，两组过滤组件和过滤器进水口之间的距离呈负相关关系；过滤器还包括清洗组件，清洗组件利用一组过滤组件过滤后的净水对另一组过滤组件进行清洗。由此，能够利用过滤后的清洁水反冲滤网，避免长时间使用滤网堵塞影响过滤效果，反冲过程不需要停机，可提高效率；此外，反冲效果与进水口分配流量相关，同时过滤组件清洁可增强冲刷效果，两侧过滤组件在一次运行中，随着本侧过滤组件被冲刷干净，可以提升对对侧过滤组件的清洗效果。
附图说明
20.图1为本发明一实施例提供的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置的结构示意图；
21.图2为本发明一实施例提供的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置中过滤器的结构示意图；
22.图3为图2当中过滤器的剖视图；
23.图4为图2当中过滤器的分解图；
24.图5为图2当中过滤器中过滤组件处的立体图，图中隐去了壳体；
25.图6为图5当中过滤组件中方形孔处的局部放大图；
26.图7为本发明实施例1当中，第一过滤组件中转动销和转动槽体的相对位置关系示意图；
27.图8为本发明实施例1当中，第二过滤组件中转动销和转动槽体的相对位置关系示意图；
28.图9-图12为本发明实施例1当中，一次过滤循环当中转动套和固定套的相对位置关系示意图；
29.图13-图16为本发明实施例1当中，一次过滤循环当中第一过滤组件和第二过滤组件的相对高度示意图。
30.其中：
31.旋流分离器100；换热器200；过滤器300；
32.进水管311；壳体312；出水管313；转动套314；第一槽段314a；第二槽段314b；第三槽段314c；第四槽段314d；固定套315；支撑架316；
33.滤网321；清洗环322；转动销322a；阻流板323；固定架324；方形杆325；伸缩连接杆326；滑动密封板327；清洗管328。
具体实施方式
34.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
35.本文中为组件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本技术所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
36.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
37.下面参照附图1-16描述本发明所提供的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置。
38.如图1-图5所示，本发明提供的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置，其包括：
39.旋流分离器100，旋流分离器100用于对地热尾水进行初步过滤；
40.过滤器300，过滤器300包括两组过滤组件，两组过滤组件均可沿过滤器300轴线方向滑动，过滤组件和过滤器300进水口之间的距离与过滤组件的清洁程度呈正相关关系，两
组过滤组件和过滤器300进水口之间的距离呈负相关关系；过滤器300还包括清洗组件，清洗组件利用一组过滤组件过滤后的净水对另一组过滤组件进行清洗；两组过滤组件之间设置有隔板，以使两组过滤组件互相隔绝；
41.换热器200，换热器200用于地热尾水和外部水体进行热量交换。
42.本发明当中的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置，通过设置包括两组过滤组件的过滤器300，两组过滤组件均可沿过滤器300轴线方向滑动，过滤组件和过滤器300进水口之间的距离与过滤组件的清洁程度呈正相关关系，两组过滤组件和过滤器300进水口之间的距离呈负相关关系；过滤器300还包括清洗组件，清洗组件利用一组过滤组件过滤后的净水对另一组过滤组件进行清洗。由此，能够利用过滤后的清洁水反冲滤网321，避免长时间使用滤网321堵塞影响过滤效果，反冲过程不需要停机，可提高效率；此外，反冲效果与进水口分配流量相关，同时过滤组件清洁可增强冲刷效果，两侧过滤组件在一次运行中，随着本侧过滤组件被冲刷干净，可以提升对对侧过滤组件的清洗效果。
43.在其中一个实施例中，过滤组件包括滤网321、清洗环322和阻流板323，滤网321固定设置于过滤器300内部，清洗环322可沿过滤器300轴线方向滑动地设置在滤网321外侧，阻流板323固定连接于清洗环322，阻流板323受滤网321过滤后的净水冲击并带动清洗环322滑动。
44.在其中一个实施例中，过滤器300还包括联动组件，联动组件包括转动块、伸缩连接杆326和滑动密封板327，转动块可转动地设置于过滤器300内部，伸缩连接杆326穿设于转动块，伸缩连接杆326两端分别可转动地连接于两组过滤组件；隔板上开设有用于穿设伸缩连接杆326的滑槽，滑动密封板327用以密封滑槽。
45.在其中一个实施例中，联动组件还包括固定架324和方形杆325，固定架324上开设有方形孔，方形杆325一端穿设于方形孔，另一端固定连接于转动块；方形孔包括位于上侧的宽段和位于下侧的窄段，窄段限制方形杆325沿自身轴线的转动，宽段不限制方形杆325沿自身轴线的转动。
46.在其中一个实施例中，过滤器300还包括分流组件，分流组件包括转动套314和固定套315，固定套315固定设置于过滤器300内部，转动套314可转动地设置于过滤器300内部；固定套315上设置有分别与两个过滤组件对应的两个第一窗口，转动套314上设置有第二窗口，转动套314转动时，改变第一窗口和第二窗口沿过滤器300轴向的交叠面积。
47.在其中一个实施例中，清洗环322外周壁面上设置有转动销322a，转动套314内壁设置有转动槽体，转动销322a伸入转动槽体内，以使清洗环322沿过滤器300轴向滑动时，带动转动套314转动。
48.在其中一个实施例中，转动槽体包括自上而下依次设置的第一槽段314a、第二槽段314b和第三槽段314c，第一槽段314a和第三槽段314c倾斜设置且倾斜方向相反，第一槽段314a与过滤器300轴线之间的夹角小于第三槽段314c与过滤器300轴线之间的夹角，第二槽段314b与过滤器300轴向平行设置。
49.在其中一个实施例中，转动槽体还包括第四槽段314d，第四槽段314d与第一槽段314a倾斜方向相同，第四槽段314d一端连通于第三槽段314c。
50.在其中一个实施例中，转动销322a为弹性销或可伸缩销。
51.实施例1：
52.如图1所示，本实施例当中的基于地热井伴生气压力的地热尾水回灌装置包括沿着地热回灌流动路径依次设置的旋流分离器100、过滤器300和换热器200。
53.其中，旋流分离器100用于对地热尾水进行初步过滤，以去除掉地热尾水当中的大颗粒杂质及部分小颗粒杂质。可以理解的是，其他常见过滤装置亦可应用于本发明，只要其能够实现粗过滤功能即可。
54.过滤器300，用于对地热尾水进行精细过滤，以去除掉地热尾水当中的大部分杂质，过滤器300大致呈筒状结构，其具有一个过滤器300轴线。
55.换热器200，用于将过滤后的地热尾水与外部水体再次进行热量交换，以保证排放的地热尾水温度较低，使其储热能力增加。
56.具体的，本发明所提供的回灌装置当中的过滤器300具有自清洁功能，该自清洁功能通过以下方式实现：
57.如图2-图5所示，过滤器300包括壳体312，壳体312上端设置有进水管311，下端设置有出水管313。进水管311内部固定设置有支撑架316，支撑架316包括与进水管311固定连接的外环和设置于中央处的转轴，转轴和外环之间通过连接肋条固定连接，转轴与过滤器300轴线同轴设置。
58.壳体312内部设置有固定套315和转动套314，转动套314可转动地连接于转轴，转动套314为桶状结构，其上侧具有一上端面，下侧开放，上端面上设置有第二窗口。固定套315固定连接于转轴且固定套315位于转动套314内，固定套315上设置有两个形状相同且沿转轴轴线对称设置的第一窗口，第一窗口可视为由圆形沿不同于直径的直线切割而成，第二窗口可视为半圆形。当转动套314发生转动时，第一窗口和第二窗口沿过滤器300轴线方向上的交叠面积发生变化。
59.转动套314内侧壁面上设置有转动槽体，如图7和图8所示，转动槽体包括第一槽段314a、第二槽段314b、第三槽段314c和第四槽段314d，其中第一槽段314a沿右上至左下方向设置，第二槽段314b竖直设置，第三槽段314c沿左上至右下方向设置，第一槽段314a、第二槽段314b和第三槽段314c依次首尾相连；第四槽段314d沿左下至右上方向设置，第四槽段314d一端与第三槽段314c的中段连通，且在第四槽段314d和第三槽段314c的连通处上方设置有坡面，以使得转动销322a在有第四槽段314d向第三槽段314c移动过程中，能够从第四槽段314d中脱出。转动套314内侧壁面上的转动槽体成对设置。
60.过滤组件包括第一过滤组件(图中左侧)和第二过滤组件(图中右侧)，筒体上设置有两个互相隔绝的腔体，以使得第一过滤组件和第二过滤组件互不连通。每组过滤组件均包括滤网321、清洗环322和阻流板323，滤网321上端开口，用以接收经由第一窗口和第二窗口流入的流体，且第一过滤组件和第二过滤组件分别对应两个第一窗口；清洗环322套设于滤网321外侧，清洗环322可沿过滤器300轴线滑动，清洗环322内壁上设置有多个清洁孔，当净水通入清洗环322时，可通过清洁孔流出并对滤网321进行冲刷，以冲刷掉堵塞滤网321的杂质。阻流板323设置于滤网321的下侧，并通过多个连接板和清洗环322固定连接，经由滤网321过滤后的净水冲刷阻流板323，当净水冲刷力发生改变时，使得阻流板323受到的力发生改变，进而带动清洗环322上下滑动。清洗环322外周壁面上设置有转动销322a，转动销322a伸入转动槽体内，当清洗环322发生滑动时，转动销322a通过抵压转动槽体的壁面迫使转动套314发生转动。
61.此外，清洗环322或阻流板323和壳体312之间还设置有第一弹性件，第一弹性件总是使得清洗环322向着靠近进水管311的方向移动或是具有该移动的趋势；两个过滤组件上的第一弹性件弹力相同。
62.两组过滤组件之间设置有两根清洗管328，清洗管328一端连接于其中一个过滤组件的下端，另一端连接于另一个过滤组件的清洗环322。其中一个过滤组件过滤后的净水部分流入清洗管328内，后流入另一个过滤组件当中的清洗环322内，以对滤网321进行冲刷除杂。需要说明的是，由于清洗管328一端连接于可滑动的清洗环322，清洗管328应当是软管结构或可伸缩管结构。在其他实施例当中，也可以在出水管313处设置压力阀，使得清洗时出水管关闭，经滤网过滤后的净水仅能够从清洗管328当中流出。
63.两组过滤组件之间还设置有联动组件，联动组件包括转动块、伸缩连接杆326、滑动密封板327、固定架324和方形杆325，固定架324固定连接于过滤器300内壁，固定架324上设置有方形孔，方形孔包括位于上侧的宽段和位于下侧的窄段，方形杆325一端伸入方形孔内，另一端固定连接于转动块；窄段限制方形杆325沿自身轴线的转动，宽段不限制方形杆325沿自身轴线的转动，即方形杆325一端位于窄段时，转动块不可转动，方形杆325一端位于宽段时，转动块可转动。伸缩连接杆326穿设于转动块，伸缩连接杆326两端分别可转动地连接于两个清洗环322；相应地，为了使伸缩连接杆326两端能够伸入壳体312内，壳体312上开设有通槽，滑动密封板327用于滑动密封通槽。
64.初始状态下，第一过滤组件和第二过滤组件高度相同，且其二者中的滤网321均十分清洁，通过滤网321流出的流体较多，对于两个阻流板323的冲刷力度较大，阻流板323能够带动清洗环322克服第一弹性件的弹力，方形杆325始终位于方形孔下部的窄段，使得方形杆325无法转动，进而使得转动块无法带动伸缩连接杆326转动，第一过滤组件和第二过滤组件始终处于同一高度。此外，转动套314和固定套315的相对位置如图9所示，第二窗口与第一过滤组件上第一窗口的重叠面积为s1，第二窗口与第二过滤组件上第一窗口的重叠面积为s2，此时s1＝s2。
65.当进行一段时间的过滤作业后，第一过滤组件和第二过滤组件中的滤网321被堵塞，使得通过滤网321流出的流体变少，对于两个阻流板323的冲刷力度减小，阻流板323不能够克服第一弹性件的弹力，方形杆325在第一弹性件的作用下上移至方形孔上部宽段，方形孔不再限制方形杆325的转动。并且，由于滤网321的堵塞程度总是不相同的，会使得第一过滤组件和第二过滤组件当中的阻流板323受到的流体冲刷力不同，且在联动组件的作用下，第一过滤组件受到的冲刷力较小而上移，第二过滤组件受到冲刷力较大而下移。(为便于说明，该实施例当中均以第二过滤组件先受到较大冲刷力的情况进行说明)。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的a点运动至b点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的a点运动至b点。
66.第二过滤组件下移时，通过转动销322a和转动槽体带动转动套314转动，在第二过滤组件下移过程中，转动套314的转动具有对应的三个阶段：
67.第一阶段：第二过滤组件下移前段，第二过滤组件上的转动销322a在第一槽段314a内滑动，转动套314发生顺时针转动(图9-图12视向)，s1减小，s2增大，更多的水流冲向较为洁净的第二过滤组件，使得从第二过滤组件中滤网321流出并进入对应清洗管328内的流量增大，转动套314和固定套315的相对位置变化由图9状态变为图10状态。同时，第一过
滤组件上的转动销322a从转动槽体内脱出。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的b点运动至c点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的b点运动至c点。
68.第二阶段：第二过滤组件下移中段，第二过滤组件上的转动销322a在第二槽段314b内滑动，转动套314不转动，s1保持较小的面积，s2保持较大的面积，从第二过滤组件中滤网321流出并进入对应清洗管328内的流量处于较高水平，使得从相应清洗管328内流向第一过滤组件中清洗环322的流量较大，以对第一过滤组件当中堵塞的清洗环322进行除杂，转动套314和固定套315的相对位置始终处于图10状态。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的c点运动至d点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的c点运动至d点。
69.第三阶段：第二过滤组件下移后段，第二过滤组件上的转动销322a在第三槽段314c内滑动，转动套314发生逆时针转动，s1增大，s2减小，更多的水流冲向经清洁后的、较为洁净的第一过滤组件，使得从第一过滤组件中滤网321流出并进入对应清洗管328内的流量增大，转动套314和固定套315的相对位置变化由图10状态变为图11状态。并且，由于第三槽段314c的倾斜程度较大，使得第三阶段为一个变化速度较快的阶段。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的d点运动至e点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的d点运动至e点。
70.之后，由于第一过滤组件较为清洁，且s1的面积较大，会使得第一过滤组件中的阻流板323受到的冲刷力较大，此时第一过滤组件下移，相应的，第二过滤组件上移。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的e点运动至f点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的e点运动至f点，并且在第二过滤组件当中的转动销322a越过第四槽段314d时，由于转动销322a是向上移动的，第四槽段314d不会受转动销322a的顶推从而带动转动套314转动，即转动销322a进入第四槽段314d后立即脱出。另外，该过程中，第一过滤组件当中滤网321流出并进入对应清洗管328内的流量处于较高水平，使得从相应清洗管328内流向第二过滤组件中清洗环322的流量较大，以对第二过滤组件当中堵塞的清洗环322进行除杂。
71.由此，完成了对第一过滤组件和第二过滤组件的清洁，此时第一过滤组件和第二过滤组件均较为清洁。
72.之后，由于s1的面积较大，第一过滤组件继续下移，其上的转动销322a在第四槽段314d滑动，并在转动销322a移动至第四槽段314d与第三槽段314c连接处的坡面时，转动销322a从第四槽段314d中脱出。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的f点运动至g点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的f点运动至g点。
73.最后，第一过滤组件当中的转动销322a从第四槽段314d中脱出后，此时虽然s1和s2的面积存在差异，但是由于第一过滤组件和第二过滤组件均较为清洁，其二者受到的冲刷力差异相对较小，因此其二者有着向同一高度运动的趋势，并且该趋势随着第一过滤组件的上升而加强，直至第一过滤组件和第二过滤组重新回到同一高度。该过程中，第一过滤组件当中的转动销322a由图7当中的g点运动至a点，第二过滤组件当中的转动销322a由图8当中的g点运动至a点。
74.至此，过滤器300完成了一整个过滤循环，并重新回到初始位置。在一次过滤循环中，转动套314和固定套315的相对位置关系如图9-图12所示，第一过滤组件和第二过滤组
件的相对高度关系如图13-图16所示。需要说明的是，图9-图12和图13-图16并非一一对应。
75.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
76.以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。