專利名稱：抽取地下熱水機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及的一種抽取地下熱水機(jī)是一種供大流量的抽取地下熱水的設(shè)備。
將地下熱水這一能源抽取到地面上得以開發(fā)利用，是當(dāng)今還沒有得以解決的一個技術(shù)課題，日本對地下熱水的開發(fā)利用很重視，因為日本有著無窮無盡不會釋放CO2的地下熱水，他們計劃在2000年利用地下具有200℃的熱水建設(shè)世界上最大級發(fā)電能力為1萬千瓦的二元循環(huán)發(fā)電站，為此目前他們正在解決汲取地下熱水的技術(shù)課題，據(jù)1994年4月19的日本“產(chǎn)經(jīng)新聞”晚刊報導(dǎo)，日本新能源產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)，研制出使發(fā)動機(jī)和泵成為一體，然后沉入水中的“入沖擊泵”，這是世界上最大級的泵，每臺擁有可抽出供發(fā)電5000千瓦所需要地?zé)崴哪芰?，又報?dǎo)研制的“入沖擊泵”存在的主要技術(shù)問題是要提高機(jī)體的耐熱性和耐用性(因為在200℃的地?zé)崴羞\轉(zhuǎn)時，發(fā)動機(jī)本身的熱度將要達(dá)到250℃)，去年他們獲得試運轉(zhuǎn)1000小時的成功，又計劃今年夏天將泵投入地下400米深處的200℃的地?zé)崴羞M(jìn)行4000小時的連續(xù)試驗。
為實現(xiàn)抽取地下熱水而設(shè)計的本實用新型抽取地下熱水機(jī)是利用，真空深井抽油機(jī)發(fā)明專利技術(shù)(專利號87101345.2)以氣體壓差力為動力的多級提升深井油和深井水的工作原理；和利用能夠抽除水蒸汽的雙級軸油密封油環(huán)真空泵的專利技術(shù)(專利號93214276.1)而設(shè)計的能使CO2汽體液化循使用的真空制冷新工藝；再利用CO2液體以地?zé)釣槟茉此a(chǎn)生的CO2蒸汽為動力來實現(xiàn)的。
本實用新型抽取地下熱水機(jī)主要由熱水上水系統(tǒng)(包括貯水池、多級貯水室、上水管路、止回球伐等組成)，CO2液體汽化系統(tǒng)(包括高壓注液泵、注液管路、控制伐門、壓力表、CO2液體汽化室等組成)，CO2汽體液化系統(tǒng)(包括真空冷凝室、注水泵、注水管路、水壓表、雙級軸油密封式油環(huán)真空泵、控制伐門等組成)、CO2汽體輸送及控制系統(tǒng)(包括主輸汽管路、奇數(shù)、偶數(shù)貯水室輸汽與排汽管路及控制伐門、第一節(jié)貯水室輸汽與排汽管及控制伐門、壓力表等組成)、排出熱水系統(tǒng)(包括排出熱水管路、止回球伐、控制伐門、流量表等組成)、電器控制系統(tǒng)(主要有電器操作臺組成)等主要系統(tǒng)組成。
本實用新型抽取地下熱水機(jī)的工作原理首先用高壓注液泵通過注液管路將CO2液體注入安裝在地?zé)崴畠?nèi)最下端的貯水池外部的CO2液化室內(nèi)，直接利用地?zé)崾蛊淦a(chǎn)生CO2蒸汽，由于CO2的汽化溫度低(CO2的汽化溫度為31.4℃，在50℃時產(chǎn)生的蒸汽可以發(fā)電，在290℃時1公斤CO2可發(fā)電334.4千瓦)，所以在同一溫度下，液態(tài)CO2汽化產(chǎn)生的CO2蒸汽壓力，一定要比H2O(H2O的汽化溫度為100℃)汽化產(chǎn)生的蒸汽壓力大(CO2液體在地?zé)崴撞渴軣岙a(chǎn)生的CO2蒸汽壓力稱為CO2工作蒸汽壓力，P1)CO2蒸汽通過主輸汽管路和奇、偶數(shù)貯水室輸汽管路壓入到每個貯水室內(nèi)，再通過控制伐門和壓力儀表的控制，使每個貯水室內(nèi)的CO2蒸汽壓力，與地下熱水所承受的壓力保持平衡狀態(tài)(稱這一壓力為原始工況壓力P0)，這樣就可使地?zé)崴诜旨壧嵘娜^程中，都處于在原始工況壓力的狀態(tài)下，所以保證了熱水在提升過程中不會汽化。安裝在地?zé)崴畠?nèi)最下端的第一貯水室下部的貯水池的進(jìn)水孔設(shè)置在貯水池的上部，地?zé)崴仨毥?jīng)過進(jìn)水孔才能流到貯水池內(nèi)，這樣便可保證貯水池內(nèi)的熱水始終保持在所需的水位高度以上。所以在以上的工況下，當(dāng)控制第一節(jié)貯水室輸汽管路上的控制伐門，通過排汽管路向CO2冷凝室排汽時，貯水池內(nèi)的熱水便通過第一節(jié)貯水室下端的止回球伐壓入第一節(jié)貯水室內(nèi)，然后操作第一節(jié)貯水室輸汽管路的控制伐門，使其CO2工作蒸汽P1壓入第一節(jié)貯水室內(nèi)，同時控制偶數(shù)貯水室輸汽管路上的控制伐門向CO2冷凝室排汽，使其第二節(jié)貯水室內(nèi)CO2蒸汽壓力等于或小于原始工況壓力，這樣第一節(jié)貯水室內(nèi)的熱水，就會將第一節(jié)貯水室下部的止回球伐壓緊關(guān)閉，同時經(jīng)過第二節(jié)貯水室的止回球伐和上水管路壓入第二節(jié)貯水室，以此類推就能將地?zé)崴畠?nèi)的熱水壓入第1.2.3.4……貯水室，當(dāng)最后一節(jié)貯水室壓滿熱水后，便進(jìn)入了正常工作狀態(tài)，以后只要操作控制伐門，交替的改變奇數(shù)和偶數(shù)輸汽管路的排汽和壓汽工況，使奇數(shù)或偶數(shù)貯水室內(nèi)的CO2蒸汽壓力交替的處于小于原始工況壓力或等于CO2工作蒸汽壓力，便能使本實用新型完成抽取地下熱水的工作，當(dāng)熱水從最后一節(jié)貯水室經(jīng)排出熱水管、控制伐門排出時，由流量計顯示出提水流量，以此數(shù)據(jù)修正各控制伐門的操作時間，保證使本實用新型處于最佳工作狀態(tài)。排入冷凝室內(nèi)的CO2蒸汽被冷凝成CO2液體，爾后再用高壓注液泵通過注液管路注入到深井底部的CO2汽化室內(nèi)循環(huán)使用，冷凝室的制冷工作是采用可抽除水蒸汽的雙級軸油密封式油環(huán)真空泵，對冷凝室抽汽獲得真空時，使其冷凝室中的冷凝器內(nèi)的水分汽化帶走熱量來完成的。
本實用新型抽取地下熱水機(jī)其結(jié)構(gòu)和工作過程結(jié)合附


圖1描述如下23冷凝室內(nèi)的CO2液體由21高壓注液泵經(jīng)22和30注液管路、28控制伐門注入到44CO2液體汽化室內(nèi)，19壓力表顯示壓力，由于42地下熱水的熱源使CO2液體產(chǎn)生CO2蒸汽，并通過33主輸汽管路輸送到地面上來，與31奇數(shù)、34偶數(shù)、32第一節(jié)貯水室的輸汽管路相連接，從5壓力表上顯示出CO2蒸汽壓力，CO2蒸汽通過31奇數(shù)貯水室輸汽管壓入所有的奇數(shù)貯水室內(nèi)，通過8壓力表和7控制伐門的控制，使奇數(shù)貯水室內(nèi)CO2蒸汽壓力等于原始工冼壓力，同時CO2蒸汽通過34偶數(shù)貯水室輸汽管路壓入到所有的偶數(shù)貯水室內(nèi)，通過19壓力和20控制伐門的控制，使偶數(shù)貯水室內(nèi)CO2蒸汽壓力等于原始工冼壓力，CO2蒸汽通過32第一節(jié)貯水室輸汽管路壓入到40第一節(jié)貯水室內(nèi)，爾后，操作4控制伐門通過9排汽管向23冷凝室緩慢排入CO2蒸汽，這樣43貯水池內(nèi)的熱水就經(jīng)過41止回球伐壓入到40第一節(jié)貯水室內(nèi)，爾后操作4控制伐門通過32第一節(jié)貯水室輸汽管路向40球第一節(jié)貯水室壓入CO2蒸汽，同時操作20控制伐門通過18排汽管路使37第二節(jié)貯水室和偶數(shù)貯水室的CO2蒸汽緩慢排入23冷凝室，在這種工況下40第一節(jié)貯水室的熱水，首先將41止回球伐壓緊關(guān)閉，經(jīng)過39止回球伐、38上水管路壓入37第二節(jié)貯水室，爾后操作4控制伐門和7控制伐門通過9、10排汽管路使40第一節(jié)貯水室和奇數(shù)貯水室的CO2蒸汽緩慢排入23冷凝室，同時操作20控制伐門，使CO2蒸汽通過34偶數(shù)貯水室輸汽管路壓入37第二節(jié)貯水室和偶數(shù)貯水室，在這種工況下43貯水池的熱水經(jīng)過41止回球伐壓入到40第一節(jié)貯水室內(nèi)，同時37第二節(jié)貯水室內(nèi)的熱水將39止回球伐壓緊關(guān)閉，經(jīng)過36止回球伐、35上水管路壓入到第三節(jié)貯水室內(nèi)，以此類推便可完成抽取地下熱水的工作，熱水經(jīng)最后一節(jié)的3排出熱水管路、1控制伐門排出，2流量計顯示出排水工作狀況，23冷凝室由16雙級軸油密封式油環(huán)真空泵經(jīng)過17真空伐門、15真空管路進(jìn)行抽汽獲得所需真空，由13真空表自動的控制16雙級軸油密封式油環(huán)泵工作，11冷凝器中12制冷水是由14壓力表進(jìn)行自動控制25注水泵工作將24水箱的水經(jīng)26控制伐門、27輸水管供給的。
本實用新型主要特征之一是，將CO2液體汽化室設(shè)置在地?zé)崴钕虏康馁A水池外部，直接利用地?zé)釣槟茉醇訜崾笴O2液體汽化，產(chǎn)生CO2工作蒸汽。
本實用新型主要特征之一是，設(shè)置了一條經(jīng)過所有貯水室內(nèi)部直通地面的主輸汽管路，經(jīng)過控制伐門分別與偶數(shù)貯水室、奇數(shù)貯水室、第一節(jié)貯水室的輸汽管路相連接，這一結(jié)構(gòu)形式保證了每個控制伐門的工作可靠性和便于維修，再一突出優(yōu)點是CO2工作蒸汽在輸送過程中，都是處在一個繼續(xù)保溫的過程中，使其CO2工作蒸汽的壓力不會下降。
本實用新型還有一個主要特征之一是，設(shè)置了一條由地面與主輸汽管路相連接，經(jīng)過所有貯水室直通第一節(jié)貯水室的并裝有控制伐門的輸汽管路，這一結(jié)構(gòu)形式可以單獨的對第一節(jié)貯水室的CO2工作蒸汽的壓力狀況進(jìn)行控制，這樣可解決因地?zé)崴紫虏康刭|(zhì)條件不能設(shè)置達(dá)到所要求水位高度的貯水池時，保證本實用新型正常工作，其操作方法是在操作奇、偶貯水室輸汽管上的控制伐門之前，先單獨多次的操作第一節(jié)貯水室輸汽管路上的控制伐門，即可分多次的將貯水池的熱水壓滿第一節(jié)貯水室，此后便可進(jìn)入正常操作程序。
本實用新型再一主要特征之一是，在地?zé)崴钕虏康牡谝还?jié)貯水室下部按裝了一個貯水池，它的進(jìn)水孔設(shè)置在貯水池的上部，地下熱水必須經(jīng)過進(jìn)水孔才能流進(jìn)貯水池，這種結(jié)構(gòu)形式保證貯水池內(nèi)的熱水始終保持在所需要的水位高度以上。
本實用新型還有一主要特征之一是，在最上一節(jié)貯水室的排出熱水管路上，設(shè)置了一個控制伐門和流量計，控制伐門在最后一節(jié)貯水室處于壓入CO2工作蒸汽時開，在排出CO2工作蒸汽壓加工關(guān)閉，這樣保證本實用新型正常工作，流量計隨時顯示出每次排出熱水量，以此數(shù)據(jù)可修正各控制伐門的操作時間，保證使本實用新型處于最佳工作狀態(tài)。
本實用新型再一主要特征之一是，在地?zé)崴撞康腃O2液體汽化室和地面上的冷凝室之間，通過各貯水室而設(shè)置的注液管路上按裝了一臺高壓注液泵、控制伐門、壓力儀表，這一裝置可將冷凝成為液體的CO2液體注入到CO2液體汽化室循環(huán)使用。
本實用新型還有一主要特征這一是真空冷凝是用可抽除，水蒸汽的雙級軸油密封油環(huán)真空泵來獲得和保持所需真空，用真空儀表來自動的控制真空泵的工作，在真空冷凝室內(nèi)設(shè)置了冷凝器，冷凝器內(nèi)又保持裝有一定數(shù)量的制冷水，是用水在真空的條件下汽化帶走熱量，來獲得低溫環(huán)境，完成CO2汽體液化工作。
權(quán)利要求1.一種抽取地下熱水機(jī)是包括一個熱水上水系統(tǒng)、二氧化碳液體汽化系統(tǒng)、CO2汽體液化系統(tǒng)、CO2汽體輸送系統(tǒng)、排出熱水系統(tǒng)和電器控制系統(tǒng)，熱水上水系統(tǒng)由貯水池、多級貯水室、上水管路、止回球伐等組成；CO2液體汽化系統(tǒng)由高壓注液泵、注液管路、控制伐門、壓力儀表、CO2汽化室等組成；CO2汽體液化系統(tǒng)由真空冷凝室、注水泵、注水管路、水壓表、雙級軸油密封式油環(huán)真空泵、控制伐門，真空儀表等組成；CO2汽體輸送及控制系統(tǒng)由主輸汽管路、奇數(shù)和偶數(shù)及第一貯水室輸汽管路與排汽管路、控制伐門，壓力儀表等組成；排出熱水系統(tǒng)由排出熱水管路、止回球伐、控制伐門、流量儀表等組成，電器控制系統(tǒng)主要有電器操作臺組成，其特征所說的多級貯水室從地?zé)崴撞块_始，按奇、偶貯水室不同的結(jié)構(gòu)形式，交替逐級用螺栓緊固連接安裝到地面上，每節(jié)貯水室之間是通過止回球伐、上水管路相連通，CO2汽體液化室是通過主輸汽管路，奇數(shù)和偶數(shù)及第一節(jié)貯水室三條輸汽管路分別與奇數(shù)和偶數(shù)及第一節(jié)貯水室相連通并由控制伐門進(jìn)行控制，CO2真空冷凝室通過奇數(shù)和偶數(shù)及第一節(jié)貯水室的三條排汽管路和三條輸汽管路分別與奇數(shù)和偶數(shù)及第一節(jié)貯水室相連通由控制伐門進(jìn)行控制，CO2冷凝室通過、高壓注液泵、注液管路與CO2體汽化室相連通并由控制伐門進(jìn)行控制，最后一節(jié)貯水室是通過排出熱水管、控制伐門進(jìn)行控制，再與外部相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽取地下熱水機(jī)，其特征地于所說的CO2液體汽化室是裝置在地下熱水井最下部的貯水池外部，并與其結(jié)構(gòu)成為一體。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽取地下熱水機(jī)，其特征在于所說的主輸汽管路、奇數(shù)和偶數(shù)及第一節(jié)貯水室的三條輸汽管路，都設(shè)置在各級貯水室內(nèi)部，并與連接法蘭焊接成一體。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽取地下熱水機(jī)，期特征在于所說的貯水池，是裝置在地下熱水井最下端的第一節(jié)貯水室的外部下端，并與貯水室結(jié)構(gòu)成一體，貯水池的進(jìn)水孔設(shè)置在貯水池的上端。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的抽取地下熱水機(jī)，其特征在于所說的真空冷凝室其內(nèi)部是由冷凝器分隔成為獨立的上下兩部分，上部為真空制冷室、下部為CO2汽體冷凝室、上部真空制冷室通過注水管路與注水泵相連通。
專利摘要抽取地下熱水機(jī)是一種專供抽取地下熱水的設(shè)備。對提取地下熱水用來直接發(fā)電是目前正在解決的一技術(shù)問題，日本研制的將電機(jī)和泵為一體沉入到熱水中的“入沖擊泵”還處于試運行階段。
該實新型利用真空深井抽油機(jī)發(fā)明專利以氣體壓差動力分級提升原理；又利用地?zé)釣槟茉词笴O
文檔編號F24J3/08GK2200799SQ9421452
公開日1995年6月14日 申請日期1994年6月17日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月17日
發(fā)明者張慶玉, 穆玉芳 申請人:張慶玉