專利名稱：一種利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)，尤其是一種用于不取水只取熱形式下利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)。
背景技術(shù)：
雖然人們很早就認(rèn)識(shí)到地?zé)崮軐儆诳稍偕茉?，是一種石化能源的代用能源，也是集水、礦、熱為一體的新型能源，但對地?zé)崮茉吹拈_發(fā)應(yīng)用程度一直很低。隨著石化能源的不斷開采和枯竭，以及人們對環(huán)境保護(hù)要求的不斷提高，作為一種綠色環(huán)保，低成本的能源，地?zé)豳Y源開發(fā)利用技術(shù)得到了長足的進(jìn)展。但是地?zé)崮艿拈_發(fā)有著自身的特殊性，首先，資源的分布的極度不平均，在我國，易于開采且價(jià)值高的高溫地?zé)豳Y源幾乎都集中在了藏南、滇西、川西，而在全國各個(gè)地區(qū)都有分布的中低溫地?zé)豳Y源由于開采成本高，難度大等問題一直得不到很好的利用；其次，中低溫地?zé)豳Y源往往存在的溫度低，出水量小，出水壓力小等問題限制了開采和利用。以上問題導(dǎo)致了對中低溫地?zé)豳Y源進(jìn)行直接開采利用的話，需要進(jìn)行閃蒸加壓等過程，然而閃蒸設(shè)備尺寸大，用于含有大量礦物質(zhì)的地?zé)嵩畷r(shí)容易結(jié)垢腐蝕，運(yùn)行成本高，熱效率低。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是研制一種解決上述問題，運(yùn)行成本低，熱效率高，占地面積小，工質(zhì)循環(huán)利用且無任何污染物排放的用于不取水只取熱形式下利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)。本實(shí)用新型通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型主要由循環(huán)熱管、換熱器、循環(huán)泵、做功單元、管殼式冷凝器、冷凝器增壓泵、冷卻塔、冷卻塔增壓泵和補(bǔ)水增壓泵組成，其特征在于循環(huán)熱管上半段置入換熱器殼內(nèi)，形成取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)泵一端接通換熱器，另一端接通做功單元，管殼式冷凝器熱部上端接通做功單元，冷凝器增壓泵一端接通管殼式冷凝器熱部下端，另一端接通換熱器，形成做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，管殼式冷凝器冷部上端通過冷卻塔增壓泵接通冷卻塔底部， 管殼式冷凝器冷部下端接通冷卻塔頂部，補(bǔ)水增壓泵一端接通冷卻塔，另一端外接水源，形成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其中，循環(huán)熱管長徑比較大，外部具有擾流鰭片，碳氟化合物工質(zhì)加在循環(huán)熱管內(nèi)部用作循環(huán)工質(zhì)，循環(huán)熱管采用由高導(dǎo)熱率且不和碳氟化合物反應(yīng)的銅或鋁等金屬制成，換熱器中加有液態(tài)碳氟化合物，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。在使用時(shí)，循環(huán)熱管下半段置入地?zé)峋?，下半段為高溫段，上半段為低溫段，形成虹吸管，管?nèi)的低沸點(diǎn)的碳氟化合物工質(zhì)，在高溫下沸騰，低溫下冷凝，從而形成內(nèi)部的對流循環(huán)，并利用外圍的鰭片加大周圍地?zé)崴蚋缮皫r對循環(huán)熱管的交換面積，形成湍流擾動(dòng)，提高換熱效率，形成取熱工質(zhì)循環(huán)，液態(tài)碳氟化合物在換熱器中與取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中的碳氟化合物蒸汽進(jìn)行換熱，吸收熱量蒸發(fā)，成為載熱的高壓蒸汽，此為定壓吸熱過程，高壓蒸汽在循環(huán)泵作用下進(jìn)入做功單元中推動(dòng)機(jī)械元件對外做功，壓力降低后成為含有余熱的蒸汽，此為絕熱膨脹過程，含有余熱的蒸汽進(jìn)入管殼式冷凝器中與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的低溫冷卻水進(jìn)行換熱，成為液態(tài)碳氟化合物，此為定壓放熱過程，液態(tài)碳氟化合物經(jīng)過冷凝器增壓泵增壓后再次進(jìn)入換熱器，此為絕熱加壓過程，定壓吸熱、絕熱膨脹、定壓放熱、絕熱加壓四個(gè)過程共同構(gòu)成了一個(gè)對外做功的蒸汽動(dòng)力朗肯循環(huán)，形成做功工質(zhì)循環(huán)，低溫冷卻水經(jīng)過增壓泵，具有一定壓力后進(jìn)入管殼式冷凝器中與做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中的碳氟化合物的含有余熱的蒸汽進(jìn)行換熱，升溫升壓后的冷卻水進(jìn)入冷卻塔，高溫蒸汽向外排出，逸散損失的冷卻水經(jīng)補(bǔ)水增壓泵從外接的水源進(jìn)行補(bǔ)充，形成冷卻水循，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)、做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中使用的碳氟化合物為環(huán)保氟利昂制冷劑，兩循環(huán)中工質(zhì)可以相同，以便于加液維護(hù)，也可以根據(jù)實(shí)際工況的不同使用不同牌號(hào)的物質(zhì)，根據(jù)牌號(hào)的不同，性質(zhì)有一定的差異，但其主要物理狀態(tài)常溫下為無色，近似無味的氣體，不燃燒、無腐蝕、毒性極微，加壓可液化為無色透明的液體，物理性質(zhì)適宜，在200°C以下與一般金屬不起反應(yīng)，化學(xué)穩(wěn)定性高，在熱力學(xué)性能方面，熱擴(kuò)散率，導(dǎo)熱系數(shù)，運(yùn)動(dòng)粘度，比定壓熱容均適宜，熱穩(wěn)定性高的氫氟烴(HFC)類碳氟化合物，而不采用氯氟烴(CFC)、氫氯氟烴(HCFC)類等對大氣臭氧層有嚴(yán)重破壞作用，國家明令禁止使用的氟利昂制冷劑。本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)1、經(jīng)由本實(shí)用新型的實(shí)施，與傳統(tǒng)的直接取地?zé)峒夹g(shù)相比，采用有機(jī)朗肯循環(huán)原理的外加工質(zhì)循環(huán)取地?zé)崮軌蚶弥械推肺坏責(zé)豳Y源，全套設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊，占地面積小，不用從地下取出地?zé)崴?，而只將熱量帶出來，地?zé)崴粎⑴c熱能的最終做功循環(huán)，從而最大限度的減小了設(shè)備的結(jié)垢與腐蝕，并且有很高的比能量與換熱效率。2、經(jīng)由本實(shí)用新型的實(shí)施，只取熱不取水，可以運(yùn)用于低溫低壓的地?zé)豳Y源開采和利用。3、經(jīng)由本實(shí)用新型的實(shí)施，不用打回灌井及購置相關(guān)設(shè)備，大大節(jié)約了成本。4、經(jīng)由本實(shí)用新型的實(shí)施，熱效率高，工質(zhì)不污堵腐蝕設(shè)備，單位功率輸出成本低。5、經(jīng)由本實(shí)用新型的實(shí)施，設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，一次投資成本低。6、經(jīng)由本實(shí)用新型的實(shí)施，運(yùn)行過程中無任何污染排放，綠色環(huán)保。
以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明，但不作為對本實(shí)用新限制。


圖1是本實(shí)用新型的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實(shí)用新型的工藝流程示意圖。圖3是本實(shí)用新型的循環(huán)熱管的局部剖視圖的結(jié)構(gòu)示意圖。在圖中，1循環(huán)熱管、11擾流鰭片、2換熱器、3循環(huán)泵、4做功單元、5管殼式冷凝器、6冷凝器增壓泵、7冷卻塔、8冷卻塔增壓泵、9補(bǔ)水增壓泵、10地?zé)峋?、Q總熱量、Ql取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)損失熱量、Q2做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)損失熱量、Q3冷卻水循環(huán)系統(tǒng)損失熱量、W對外做功。
具體實(shí)施方式
如
圖1所示，本實(shí)用新型主要由循環(huán)熱管1、換熱器2、循環(huán)泵3、做功單元4、管殼式冷凝器5、冷凝器增壓泵6、冷卻塔7、冷卻塔增壓泵8和補(bǔ)水增壓泵9組成，其特征在于 循環(huán)熱管1上半段置入換熱器2殼內(nèi)，形成取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)泵3 —端接通換熱器2， 另一端接通做功單元4，管殼式冷凝器5熱部上端接通做功單元4，冷凝器增壓泵6 —端接通管殼式冷凝器5熱部下端，另一端接通換熱器2，形成做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，管殼式冷凝器5 冷部上端通過冷卻塔增壓泵8接通冷卻塔7底部，管殼式冷凝器5冷部下端接通冷卻塔7 頂部，補(bǔ)水增壓泵9 一端接通冷卻塔7，另一端外接水源，形成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)，其中，循環(huán)熱管1長徑比較大，外部具有擾流鰭片11，碳氟化合物工質(zhì)加在循環(huán)熱管1內(nèi)部用作循環(huán)工質(zhì)，循環(huán)熱管1采用由高導(dǎo)熱率且不和碳氟化合物反應(yīng)的銅或鋁等金屬制成，換熱器2中加有液態(tài)碳氟化合物，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。在圖2和圖3中，單邊箭頭所示方向?yàn)楦餮h(huán)系統(tǒng)中，工質(zhì)的流動(dòng)方向。在圖2和圖3中，取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)通過循環(huán)熱管1利用擾流鰭片11在地?zé)峋?0 中與井內(nèi)進(jìn)行熱量交換，交換獲得的總熱量為Q，碳氟化合物在井下循環(huán)熱管1下半段溫度較高處受熱沸騰，向上循環(huán)，進(jìn)入在換熱器2，熱量被做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中的碳氟化合物帶走并冷凝，沿循環(huán)熱管1管壁再次向下流動(dòng)，構(gòu)成一個(gè)封閉的循環(huán)，取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)損失熱量Q1。做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中的碳氟化合物走進(jìn)入換熱器2得到熱量，體積膨脹后對推動(dòng)做功單元4對外做功W，壓力降低后走殼程進(jìn)入管殼式冷凝器5被冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水冷凝液化，液化后的碳氟化合物經(jīng)冷凝器增壓泵6再次進(jìn)入換熱器2，做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)損失熱量Q2。冷卻水循環(huán)系統(tǒng)中的冷卻水經(jīng)過冷卻塔增壓泵8走管程進(jìn)入管殼式冷凝器5將做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)中的碳氟化合物余熱帶走并膨脹，壓力增大后進(jìn)入冷卻塔7冷卻，以蒸汽形式向外散失熱量Q2，再次經(jīng)冷卻塔增壓泵8進(jìn)入管殼式冷凝器5，逸散的冷卻水經(jīng)補(bǔ)水增壓泵補(bǔ)充，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)損失熱量Q3。在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，當(dāng)?shù)責(zé)嵩礊闊岣蓭r時(shí)，循環(huán)熱管1下半段沒有擾流鰭片11。本實(shí)用新型系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單緊湊，運(yùn)行成本低，熱效率高，占地面積小，工質(zhì)循環(huán)利用且無任何污染物排放，廣泛應(yīng)用于利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)領(lǐng)域。
權(quán)利要求1.一種利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)，主要由循環(huán)熱管(1)、換熱器O)、循環(huán)泵(3)、做功單元G)、管殼式冷凝器(5)、冷凝器增壓泵(6)、冷卻塔(7)、冷卻塔增壓泵 (8)和補(bǔ)水增壓泵(9)組成，其特征在于循環(huán)熱管(1)上半段置入換熱器( 殼內(nèi)，形成取熱工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，循環(huán)泵C3) —端接通換熱器(1)，另一端接通做功單元G)，管殼式冷凝器 (5)熱部上端接通做功單元G)，冷凝器增壓泵(6) —端接通管殼式冷凝器( 熱部下端， 另一端接通換熱器O)，形成做功工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)，管殼式冷凝器( 冷部上端通過冷卻塔增壓泵(8)接通冷卻塔(7)底部，管殼式冷凝器( 冷部下端接通冷卻塔(7)頂部，補(bǔ)水增壓泵(9) 一端接通冷卻塔(7)，另一端外接水源，形成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)，其特征是所述換熱器O)中加有液態(tài)碳氟化合物。
專利摘要一種利用碳氟化合物地下提取地?zé)崮艿南到y(tǒng)，主要由循環(huán)熱管(1)、換熱器(2)、循環(huán)泵(3)、做功單元(4)、管殼式冷凝器(5)、冷凝器增壓泵(6)、冷卻塔(7)、冷卻塔增壓泵(8)和補(bǔ)水增壓泵(9)組成，其特征在于循環(huán)熱管(1)上半段置入換熱器(2)殼內(nèi)，循環(huán)泵(3)一端接通換熱器(2)，另一端接通做功單元(4)，管殼式冷凝器(5)熱部上端接通做功單元(4)，冷凝器增壓泵(6)一端接通管殼式冷凝器(5)熱部下端，另一端接通換熱器(2)，管殼式冷凝器(5)冷部上端通過冷卻塔增壓泵(8)接通冷卻塔(7)底部，管殼式冷凝器(5)冷部下端接通冷卻塔(7)頂部，補(bǔ)水增壓泵(9)一端接通冷卻塔(7)，達(dá)到設(shè)計(jì)目的。
文檔編號(hào)F03G4/00GK201953588SQ20112000511
公開日2011年8月31日 申請日期2011年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月10日
發(fā)明者徐毅 申請人:徐毅