專利名稱：超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種地熱利用裝置，具體地說是一種超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的地熱利用是通過抽取地下高溫 熱水或蒸汽，用于采暖、制冷、發(fā)電、洗浴等目的，以滿足人們的日常生產(chǎn)和生活所需。這種熱能利用方式無法提取無水或缺水干熱地質(zhì)結(jié)構(gòu)地層中的熱能。而實際上，在無水或缺水干熱地質(zhì)結(jié)構(gòu)地層中依然存在有豐富的地熱能，只是傳統(tǒng)技術(shù)無法進行提取和利用。另外，水的物理特性決定了傳統(tǒng)地熱溫度區(qū)間(70 130°C)的熱能只能用于采暖；如果用于發(fā)電，則效率太低，經(jīng)濟性差，因此，無法進行大規(guī)模的商業(yè)化應用。近年來，國家要求利用地熱水必須同層回灌，這就意味著開發(fā)地熱資源必須打兩口以上的地熱井，一口井用于抽取地下熱水，另一口井用于尾水回灌。這樣就導致鉆井成本倍增，而單井的提熱功率較低。同時，傳統(tǒng)地熱水利用技術(shù)還存在導致地面沉降、熱水資源枯竭、熱污染、設(shè)備腐蝕結(jié)垢等一系列問題。目前所有地熱利用出現(xiàn)的問題及制約地熱利用技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵點是地下水作為導熱介質(zhì)含有大量的容易導致腐蝕、結(jié)垢的化學成分，現(xiàn)有技術(shù)手段，無法在熱水抽取之前進行清除和分離，這也是目前世界各國在地熱利用中遇到的最大難題之一，雖經(jīng)多年研究，一直沒有找到有效的解決方法和手段。而采樣抽取地熱水的傳統(tǒng)辦法，在無水或缺水干熱地質(zhì)結(jié)構(gòu)的地層中則根本無法提取地下熱能。

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是提供一種超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)，以解決傳統(tǒng)地熱水利用技術(shù)存在的諸多不足和無水缺水干熱地質(zhì)結(jié)構(gòu)地層中的熱能無法提取利用的問題。本實用新型是這樣實現(xiàn)的一種超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)，包括開設(shè)于地層中的熱巢，設(shè)置于所述熱巢內(nèi)的井下?lián)Q熱器，設(shè)置于地面上的井上換熱器，連接于所述井下?lián)Q熱器與所述井上換熱器之間的雙路連接管，充填在所述井下?lián)Q熱器、所述井上換熱器和所述雙路連接管中的超導換熱工質(zhì)，以及從所述井上換熱器中引出的供熱管路。所述供熱管路與所述井上換熱器中的所述超導換熱工質(zhì)相隔絕。在所述雙路連接管中的一根管路上接有將所述超導換熱工質(zhì)向所述井下?lián)Q熱器注入的注入泵。本實用新型通過超導換熱工質(zhì)在井下?lián)Q熱器與井上換熱器之間的循環(huán)流動來提取地下熱能，而不是采用抽取地下熱水的方式提取熱能，由此徹底解決了傳統(tǒng)地熱利用技術(shù)存在的腐蝕、結(jié)垢、難以回灌、熱污染、資源枯竭、容易引起地面塌陷或誘發(fā)地震等一系列問題，打破了傳統(tǒng)地熱利用技術(shù)單純依賴地熱水的局限性，為地熱能的利用開辟了廣闊的空間。
圖I是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，熱巢I開設(shè)于地層中，在熱巢I內(nèi)設(shè)置有井下?lián)Q熱器2，在地面上設(shè)置有井上換熱器4，雙路連接管3連接在井下?lián)Q熱器2與井上換熱器4之間，在井下?lián)Q熱器2、井上換熱器4和雙路連接管3中充填有超導換熱工質(zhì)，供熱管路5從井上換熱器4中引出，連接到用戶6，為用戶提供熱能。用戶6既可以是城鎮(zhèn)工業(yè)或民用設(shè)施，也可以是電力系統(tǒng)的發(fā)電設(shè)施。當然，供熱管路5要與井上換熱器4中的超導換熱工質(zhì)相隔絕，只將超導換熱工質(zhì)中的熱能帶出。由此即可形成一種超導型的地下熱能直接提取系統(tǒng)。熱巢I的設(shè)置，首先是依據(jù)地質(zhì)勘測結(jié)果及井上用熱溫度，然后根據(jù)地溫梯度確 定地下熱儲層溫度及深度；然后從地面向地層中打出一口 3 5千米深的豎井，井下的擴充空間應根據(jù)地質(zhì)結(jié)構(gòu)特點，采用相應的技術(shù)手段，進行具有針對性的導熱處理，由此即可形成與周邊地質(zhì)結(jié)構(gòu)具有高溫差導熱效果的熱巢。井下?lián)Q熱器2在熱巢I內(nèi)與地下熱水或無水干熱地質(zhì)結(jié)構(gòu)(巖石、礫石、土壤、泥漿等)進行高密度溫差熱量交換。井下?lián)Q熱器2與井上換熱器4通過雙路連接管3相互連接。雙路連接管3—為注入管道，一為返排管道。在注入管道上接有將超導換熱工質(zhì)向井下?lián)Q熱器2注入的注入泵7。低溫的超導換熱工質(zhì)通過注入管道進入熱巢I內(nèi)的井下?lián)Q熱器2，通過與周邊熱體進行高密度的熱量交換，吸收熱能后進入超臨界狀態(tài)，自動通過返排管道把熱量帶到井上換熱器4中。在井上換熱器4中的常規(guī)換熱作用下，熱量通過供熱管路5送出，或用于發(fā)電，或送入用戶供暖和制冷。在井上換熱器4中冷卻后的液態(tài)超導換熱工質(zhì)通過注入泵7再次返回井下?lián)Q熱器2。超導換熱工質(zhì)在由井下?lián)Q熱器2、井上換熱器4和雙路連接管3組成的封閉系統(tǒng)內(nèi)不停地循環(huán)，只提取熱量而不抽取地下水。超導換熱工質(zhì)可選擇對環(huán)境友好、無污染的超臨界二氧化碳；熱巢的空間體積應根據(jù)用能需求和地質(zhì)結(jié)構(gòu)予以確定，使其補熱速率大于提熱速率。
權(quán)利要求1.一種超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)，其特征是，包括開設(shè)于地層中的熱巢(1)，設(shè)置于所述熱巢內(nèi)的井下?lián)Q熱器(2)，設(shè)置于地面上的井上換熱器(4)，連接于所述井下?lián)Q熱器與所述井上換熱器之間的雙路連接管(3)，充填在所述井下?lián)Q熱器、所述井上換熱器和所述雙路連接管中的超導換熱工質(zhì)，以及從所述井上換熱器(4)中引出的供熱管路(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)，其特征是，所述供熱管路(5)與所述井上換熱器(4)中的所述超導換熱工質(zhì)相隔絕。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)，其特征是，在所述雙路連接管(3)中的一根管路上接有將所述超導換熱工質(zhì)向所述井下?lián)Q熱器(2)注入的注入泵(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種超導型地下熱能直接提取系統(tǒng)，包括開設(shè)于地層中的熱巢，設(shè)置于所述熱巢內(nèi)的井下?lián)Q熱器，設(shè)置于地面上的井上換熱器，連接于所述井下?lián)Q熱器與所述井上換熱器之間的雙路連接管，充填在所述井下?lián)Q熱器、所述井上換熱器和所述雙路連接管中的超導換熱工質(zhì)，以及從所述井上換熱器中引出的供熱管路。本實用新型通過超導換熱工質(zhì)在井下?lián)Q熱器與井上換熱器之間的循環(huán)流動來提取地下熱能，而不是采用抽取地下熱水的方式提取熱能，由此徹底解決了傳統(tǒng)地熱利用技術(shù)存在的腐蝕、結(jié)垢、難以回灌、熱污染、資源枯竭、容易引起地面塌陷或誘發(fā)地震等一系列問題，為地熱能的利用開辟了廣闊的空間。
文檔編號F24J3/08GK202719800SQ20122026416
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者楊圍杰 申請人:河北雷奧新能源科技股份有限公司