專利名稱：地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法、其裝置及應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是將地表下地球內(nèi)部高溫干熱巖石漿體中蘊藏的巨大熱 能通過重力真空熱管遠距離的傳遞給地面上儲熱蓄能罐或儲能蒸汽包再利用的方法，具體 涉及的是地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法、其裝置及應(yīng)用。
背景技術(shù)：
地球自身的熱能對人類來說是取之不盡且廉價環(huán)保的能源，現(xiàn)以開發(fā) 引用的地?zé)峒夹g(shù)，如地?zé)岚l(fā)電，地?zé)岵膳?，地?zé)崴疅嵩幢玫燃夹g(shù)，都是將地下潛藏的熱水或 熱蒸汽通過地?zé)峋槿∫龑?dǎo)至地面再進行利用，在抽取或引導(dǎo)深部熱能時要經(jīng)過上千米低 溫區(qū)段帶到地面時大部分熱能都損失在低溫區(qū)段路途中，尤其在地下3000米至5000米以 下120度 300多度的高溫區(qū)很難找到大量自然形成的地下水泉蒸汽熱庫，所以只限于有
自然溫泉的地方，效率低，投資大，尤其是采取回灌技術(shù)后對地下水源構(gòu)成威脅與污染，制 約了地?zé)峒夹g(shù)的廣泛應(yīng)用與發(fā)展。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，此方法克服 了常規(guī)抽取地下水源蒸汽所存在的熱能損失問題，應(yīng)用此方法可以在遠距離傳輸傳遞過程 中降低熱能源損失，無需采取抽取地下熱水能或蒸汽能的方法，本發(fā)明的另一個目的是提 供地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置；本發(fā)明的第三個目的提供了地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法 的應(yīng)用。 本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方 法，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器吸收地球深部的高溫巖石漿體中巨大熱能后，將 吸熱蒸發(fā)器中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，再通過絕熱區(qū)段真空保溫管中的傳熱管 使?jié)摕嵴羝丛床粩鄠鬟f給安放在儲熱蓄能罐內(nèi)的放熱段中的放熱器，通過放熱器壁將汽 化潛熱源源不斷的傳遞給儲熱蓄能罐中的低溫液體，完成熱能交換；將儲熱蓄能罐中的液 體始終控制在低于來自地?zé)崮芫抡羝麥刂档臏囟?，這樣蒸汽遇冷后又變成液體，在重力 的作用下使液體沿著傳熱管管壁或冷凝回流管又返回至井下吸熱蒸發(fā)器中進行吸熱蒸發(fā) 再循環(huán)，由于重力真空熱管傳熱裝置內(nèi)部是真空環(huán)境，在傳熱過程中蒸發(fā)冷凝可實現(xiàn)高速 循環(huán)，這樣周而復(fù)始的就可以把大量的地?zé)崮芰吭丛床粩嗟膫鬟f給地面的儲熱蓄能罐里的 液體工質(zhì)或水中，再利用。 —種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器吸收地 球深部的高溫巖石漿體中巨大熱能后，將吸熱蒸發(fā)器中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽， 再通過絕熱區(qū)段真空保溫管中的傳熱管，將潛熱蒸汽源源不斷地傳遞給儲能蒸汽包再利 用。 —種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置包括地?zé)峋?、重力真空熱管傳熱裝置、儲熱蓄能 罐，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器置入深層地?zé)峋?，重力真空熱管傳熱裝置的放 熱器插入地面的儲熱蓄能罐中；重力真空熱管傳熱裝置是由吸熱蒸發(fā)器、傳熱管、放熱器構(gòu) 成的真空密閉循環(huán)系統(tǒng)，其內(nèi)裝有低沸點介質(zhì)或水，吸熱蒸發(fā)器在下端，放熱器在上端，中 間為傳熱管，傳熱管置于真空保溫管內(nèi)。 上述方案中吸熱蒸發(fā)器、傳熱管、放熱器直接依次連通。 上述方案中吸熱蒸發(fā)器與放熱器通過冷凝回流管與傳熱管構(gòu)成的套管連接，冷凝
3回流管套在傳熱管外，二者底端的環(huán)形空間內(nèi)安裝單向閥，傳熱管插入放熱器中。 上述方案中吸熱蒸發(fā)器、傳熱管、放熱器直接依次連通，吸熱蒸發(fā)器與放熱器之間
還連接有冷凝回流管，冷凝回流管的底部安裝單向閥。 上述方案中重力真空熱管傳熱裝置中液體工質(zhì)可以是甲醇、乙醇、R11等低沸點物 質(zhì)或水等。 上述地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，用于為汽輪機提供蒸汽，推動汽輪機發(fā)電，此 時需要將儲熱蓄能罐的水加熱成蒸汽，而發(fā)的電用于電冶煉、電解水、電解銅、電解鋁、電解 鋅、蓄電池充電站、油田采油。 上述地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，用于為洗浴或采暖提供熱水。 有益效果本發(fā)明提供的方法克服了常規(guī)抽取地下水源蒸汽所存在的熱能損失問
題，應(yīng)用此方法可以在遠距離傳輸傳遞過程中降低熱能源損失，無需采取抽取地下熱水能
或蒸汽能的方法就可將地表下地球內(nèi)部高溫干熱巖石漿體中蘊藏的巨大熱能傳遞到地面
再利用。


圖1是本發(fā)明實施例1的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明實施例2的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明實施例3的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例4的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明實施例5的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明實施例6的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明實施例7的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；圖8是本發(fā)明方法應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖。1吸熱蒸發(fā)器、2傳熱管、3放熱器、4地?zé)峋?儲熱蓄能罐、6真空保溫管、7冷凝回
流管、8單向閥、9低溫介質(zhì)或水、10傳熱充填物、11地?zé)崃鳌?2高溫液體外輸管、13低溫液 體返回管、14儲能蒸汽包、15外輸蒸汽管、16汽輪機、17回液管、18冷卻塔、19熱交換器、20 循環(huán)泵21孔
具體實施例方式
結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步說明
實施例1 : 這種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器1吸收 地球深部的高溫巖石漿體中巨大熱能后，將吸熱蒸發(fā)器1中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力 蒸汽，再通過絕熱區(qū)段真空保溫管6中的傳熱管2使?jié)摕嵴羝丛床粩鄠鬟f給安放在儲熱 蓄能罐5內(nèi)的放熱段中的放熱器3，通過放熱器3器壁將汽化潛熱源源不斷的傳遞給儲熱 蓄能罐5中的低溫液體，完成熱能交換；將儲熱蓄能罐5中的液體始終控制在低于來自地?zé)?能井下蒸汽溫值的溫度，這樣蒸汽遇冷后又變成液體，在重力的作用下使液體沿著傳熱管2 管壁或冷凝回流管7又返回至井下吸熱蒸發(fā)器1中進行吸熱蒸發(fā)再循環(huán)，由于重力真空熱 管傳熱裝置內(nèi)部是真空環(huán)境，在傳熱過程中蒸發(fā)冷凝可實現(xiàn)高速循環(huán)，這樣周而復(fù)始的就
4可以把大量的地?zé)崮芰吭丛床粩嗟膫鬟f給地面儲熱蓄能罐5里的液體工質(zhì)或水中。
如圖1所示，這種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置包括地?zé)峋?、重力真空熱管傳熱裝 置、儲熱蓄能罐5，地?zé)峋?需打鉆在地面2000米以下，下入鋼制或水泥制成的套管即可制 成地?zé)峋?，井的直徑越大、井深越深，取得地?zé)崃?1的能量就越大，為了提高傳熱效率，使 巖層中的熱量更好地通過傳熱充填物10傳導(dǎo)給吸熱蒸發(fā)器l，在地?zé)峋?套管的下部與吸 熱蒸發(fā)器1相對應(yīng)的部位設(shè)計了一些小孔21。重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器1置入 深層地?zé)峋?中，地?zé)峋?與蒸發(fā)器1之間放入傳熱充填物10，傳熱充填物10可以是水，重 力真空熱管傳熱裝置的放熱器3插入地面的儲熱蓄能罐5中；重力真空熱管傳熱裝置是由 吸熱蒸發(fā)器1、傳熱管2、放熱器3構(gòu)成的真空密閉循環(huán)系統(tǒng)，吸熱蒸發(fā)器1、傳熱管2、放熱 器3直接依次連通，吸熱蒸發(fā)器1在下端，放熱器3在上端，中間為傳熱管2，傳熱管2置于 真空保溫管6內(nèi)，放熱器3為橢圓狀的，其外有翅片，吸熱蒸發(fā)器1、傳熱管2、放熱器3內(nèi)部 抽為真空環(huán)境后，再依據(jù)實際需要壓入一定量的液體(蒸發(fā)與冷凝)循環(huán)工質(zhì)或水，即低溫 介質(zhì)或水9 ;儲熱蓄能罐5為帶有真空保溫層的罐體，其設(shè)有高溫液體外輸管12、低溫液體 返回管13、外輸蒸汽管15，低溫液體返回管13處設(shè)置單向閥和循環(huán)泵20，另外，本實施例中 儲熱蓄能罐5中還有一熱交換器19，熱交換器19也設(shè)有高溫液體外輸管12、低溫液體返回 管13，熱交換器19位于放熱器3的上方，這樣可以更好地提高放熱器3的散熱效率。這種 地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置從下到上可分為三個區(qū)段，吸熱蒸發(fā)器1所處的部分為吸熱蒸 發(fā)區(qū)段，地?zé)峋谠搮^(qū)段放入了傳熱充填物10，傳熱管2所處的部分為絕熱區(qū)段，儲熱蓄能 罐5和放熱器3所處的部分為放熱區(qū)段。 吸熱蒸發(fā)器1吸收地?zé)岷?，低溫介質(zhì)蒸發(fā)汽化，蒸汽在微小的壓差下流向放熱器 3，并在放熱器3放出熱量凝結(jié)成為液體，冷凝液在自身重力作用下沿傳熱管2管壁向下返 回至吸熱蒸發(fā)器l，如此循環(huán)不已，熱量就由地下被傳送到地面上，大量熱量可以通過很小 的橫截面積實現(xiàn)遠距離輸送而無需外加動力，又由于絕熱段有真空保溫管6的保溫，地下 熱能傳遞至地上時熱量損失很小，能充分地利用地?zé)崮?，將儲熱蓄能?中的低溫液體汽
化或加溫并加以利用，從而非常方便地將地?zé)崮軅鲗?dǎo)至地面上，根據(jù)需要使用。
實施例2 : 本實施例方法與實施例1相同，省略。 圖2是本發(fā)明實施例2的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該裝置與實施例1的裝置不 同之處在于，儲熱蓄能罐5安放在地表下，熱交換器19纏繞在放熱器3上，這樣可以提高傳 熱效率，使更多的熱量通過熱交換器19傳遞出去。
實施例3: 本實施例方法與實施例1相同，省略。 圖3是本發(fā)明實施例3的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該裝置與實施例1的裝置不 同之處在于，放熱器3為U型的，儲熱蓄能罐5內(nèi)沒設(shè)置熱交換器19。
實施例4 : 本實施例方法與實施例1相同，省略。 圖4是本發(fā)明實施例4的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該裝置與實施例1的裝置不 同之處在于，放熱器3為方型的，向下傾斜放置在儲熱蓄能罐5內(nèi)，吸熱蒸發(fā)器1與放熱器 3的底部之間還連接有冷凝回流管7，冷凝回流管7插入放熱器3中，冷凝回流管7的底部安裝單向閥8，通過單向閥8冷凝液可以流回吸熱蒸發(fā)器1。儲熱蓄能罐5內(nèi)沒設(shè)置熱交換 器19。 實施例5 : 本實施例方法與實施例1相同，省略。 圖5是本發(fā)明實施例5的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該裝置與實施例1的裝置不 同之處在于，放熱器3為圓型的，吸熱蒸發(fā)器1與放熱器3通過冷凝回流管7與傳熱管2構(gòu) 成的套管連接，冷凝回流管7套在傳熱管2外，二者底端的環(huán)形空間內(nèi)安裝單向閥8，傳熱管 2插入放熱器3中。儲熱蓄能罐5內(nèi)沒設(shè)置熱交換器19。
實施例6 : 本實施例方法與實施例1相同，省略。 圖6是本發(fā)明實施例6的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該裝置與實施例1的裝置不 同之處在于，吸熱蒸發(fā)器1為U型的，放熱器3由兩根水平管之間并排連接豎管組成，吸熱 蒸發(fā)器1與放熱器3的底部之間還連接有冷凝回流管7，冷凝回流管7與吸熱蒸發(fā)器1連接 為一體，二者的連接處安裝單向閥8。儲熱蓄能罐5內(nèi)沒設(shè)置熱交換器19。
實施例7 : 本實施例方法與實施例1相同，省略。 圖7是本發(fā)明實施例7的裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，該裝置與實施例1的裝置不 同之處在于，吸熱蒸發(fā)器1為U型的，其中一側(cè)管為螺紋狀的，放熱器3也為螺紋狀的，吸熱 蒸發(fā)器1與放熱器3的底部之間還連接有冷凝回流管7，冷凝回流管7與吸熱蒸發(fā)器1連接 為一體，二者的連接處安裝單向閥8，通過單向閥8冷凝液可以流回吸熱蒸發(fā)器1。儲熱蓄 能罐5內(nèi)沒設(shè)置熱交換器19。
實施例8 : 圖8是本發(fā)明方法應(yīng)用的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，這種方法應(yīng)用于推動汽輪機發(fā) 電，為了提高蒸汽發(fā)生量，將各裝置并聯(lián)使用，如其中一套裝置的儲熱蓄能罐5安裝在地面 上，與其相鄰的一套裝置的儲熱蓄能罐5安裝在地面下，二者的蒸汽都匯入儲能蒸汽包14 中，另外四套裝置與它們使用地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法有所不同，這四套裝置取消了 放熱器3和儲熱蓄能罐5，它們由吸熱蒸發(fā)器1、傳熱管2、儲能蒸汽包14、冷凝回流管7構(gòu) 成，傳熱管2直接連接到儲能蒸汽包14，與另外冷源連接的冷凝回液管7連接至吸熱蒸發(fā)器 l，這種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法為吸熱蒸發(fā)器1吸收地球深部的高溫巖石漿體中巨 大熱能后，將吸熱蒸發(fā)器1中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，再通過絕熱區(qū)段真空保溫 管6中的傳熱管2使?jié)摕嵴羝丛床粩鄠鬟f給儲能蒸汽包14 ;由于儲能蒸汽包14中匯集 了大量的蒸汽，為了利用蒸汽，將儲能蒸汽包14通過外輸蒸汽管15與汽輪機16連接起來， 用這些蒸汽推動汽輪機16發(fā)電，蒸汽做功變?yōu)橐后w后進入冷卻塔18，冷卻后的液體經(jīng)回液 管17又可以進入儲熱蓄能罐5或吸熱蒸發(fā)器1 ，如此往復(fù)循環(huán)，利用本發(fā)明提供的地?zé)崮軆?能方法發(fā)電。另外，冷卻塔18中的冷卻器還可埋入地下或放入江河湖海中散熱，本發(fā)明中 的地?zé)峋€可利用2000米以下的閑置報廢井、油氣井。
權(quán)利要求
一種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，其特征在于這種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器(1)吸收地球深部的高溫巖石漿體中巨大熱能后，將吸熱蒸發(fā)器(1)中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，再通過絕熱區(qū)段真空保溫管(6)中的傳熱管(2)使?jié)摕嵴羝丛床粩鄠鬟f給安放在儲熱蓄能罐(5)內(nèi)的放熱段中的放熱器(3)，通過放熱器(3)壁將汽化潛熱源源不斷的傳遞給儲熱蓄能罐(5)中的低溫液體，完成熱能交換；將儲熱蓄能罐(5)中的液體始終控制在低于來自地?zé)崮芫抡羝麥刂档臏囟?，這樣蒸汽遇冷后又變成液體，在重力的作用下使液體沿著傳熱管(2)管壁或冷凝回流管(7)又返回至井下吸熱蒸發(fā)器(1)中進行吸熱蒸發(fā)再循環(huán)，由于重力真空熱管傳熱裝置內(nèi)部是真空環(huán)境，在傳熱過程中蒸發(fā)冷凝可實現(xiàn)高速循環(huán)，這樣周而復(fù)始的就可以把大量的地?zé)崮芰吭丛床粩嗟膫鬟f給地面的儲熱蓄能罐(5)里的液體工質(zhì)或水中，再利用。
2. —種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，其特征在于這種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方 法，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器(1)吸收地球深部的高溫巖石漿體中巨大熱能 后，將吸熱蒸發(fā)器(1)中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，再通過絕熱區(qū)段真空保溫管 (6)中的傳熱管(2)，將潛熱蒸汽源源不斷地傳遞給儲能蒸汽包(14)再利用。
3. —種地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置，其特征在于它包括地?zé)峋?4)、重力真空熱管傳 熱裝置、儲熱蓄能罐(5)，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器(1)置入深層地?zé)峋?4)中， 重力真空熱管傳熱裝置的放熱器(3)插入地面的儲熱蓄能罐(5)中；重力真空熱管傳熱裝 置是由吸熱蒸發(fā)器(D、傳熱管(2)、放熱器(3)構(gòu)成的真空密閉循環(huán)系統(tǒng)，其內(nèi)裝有低沸點 介質(zhì)或水，吸熱蒸發(fā)器(1)在下端，放熱器(3)在上端，中間為傳熱管(2)，傳熱管(2)置于 真空保溫管(6)內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置，其特征在于所述的吸熱蒸發(fā) 器(1)、傳熱管(2)、放熱器(3)直接依次連通。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置，其特征在于所述的吸熱蒸發(fā) 器(1)與放熱器(3)通過冷凝回流管(7)與傳熱管(2)構(gòu)成的套管連接，冷凝回流管(7)套 在傳熱管(2)夕卜，二者底端的環(huán)形空間內(nèi)安裝單向閥(8)，傳熱管(2)插入放熱器(3)中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置，其特征在于所述的吸熱蒸發(fā) 器(1)、傳熱管(2)、放熱器(3)直接依次連通，吸熱蒸發(fā)器(1)與放熱器(3)之間還連接有 冷凝回流管(7)，冷凝回流管(7)的底部安裝單向閥(8)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能裝置，其特征在于在所述的地?zé)峋?(4)套管的下部與吸熱蒸發(fā)器(1)相對應(yīng)的部位設(shè)計了一些小孔(21)。
8. —種權(quán)利要求1或2所述的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，其特征在于該方法用 于為汽輪機提供蒸汽，推動汽輪機發(fā)電，發(fā)的電用于電冶煉、電解水、電解銅、電解鋁、電解 鋅、蓄電池充電站、油田采油。
9. 一種權(quán)利要求1或2所述的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，其特征在于該方法用 于為洗浴或采暖提供熱水。
全文摘要
本發(fā)明涉及的是地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法、其裝置及應(yīng)用，其中的地?zé)崮苓h距離傳熱儲能的方法，重力真空熱管傳熱裝置的吸熱蒸發(fā)器吸收地球深部的高溫巖石漿體中巨大熱能后，將吸熱蒸發(fā)器中的液體工質(zhì)汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，再通過絕熱區(qū)段真空保溫管中的傳熱管使?jié)摕嵴羝丛床粩鄠鬟f給安放在儲熱蓄能罐內(nèi)的放熱段中的放熱器，通過放熱器壁將汽化潛熱源源不斷的傳遞給儲熱蓄能罐中的低溫液體，完成熱能交換。本發(fā)明提供的方法克服了常規(guī)抽取地下水源蒸汽所存在的熱能損失問題，應(yīng)用此方法可以在遠距離傳輸傳遞熱能過程中降低熱能源損失，充分利用地?zé)崮堋?br> 文檔編號F24J3/08GK101696829SQ200910073118
公開日2010年4月21日 申請日期2009年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月30日
發(fā)明者龔智勇 申請人:龔智勇;