[发明专利]单井干热岩热能提取系统

说明书

技术领域

本发明涉及干热岩热能利用技术领域，具体地说，涉及一种单井干热岩热能提取系统。

背景技术

地热热能是一种取之不尽的可再生能源，随着科技的发展，利用地热热能作为取暖和发电等的热能来源，成为一种发展趋势。例如近些年发展起来的利用地热热能的热泵系统的利用。埋藏于地下2000米至10000米的干热岩层，是内部不存在流体或仅有少量流体的高温岩体，它的温度在几十摄氏度到几百摄氏度，蕴藏有巨大的热能，是一种清洁的可再生能源。但是受到技术的限制，干热岩的热量不易于提取，因此，干热岩热能的提取利用一直没有得到广泛应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种能够有效地提取并利用干热岩热能的单井干热岩热能提取系统。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

单井干热岩热能提取系统，包括设置于干热岩层深井内的套管，所述套管的底端封闭，所述套管内底部设有井内换热器，所述套管内底部灌有水，所述井内换热器没入水中；

所述井内换热器的顶端设有介质进管和介质出管，所述介质出管连接至地上换热器的一次侧进口，所述地上换热器的一次侧出口经过高压泵后连接至所述介质进管；

所述地上换热器的二次侧连接地面热能利用设备。

优选的，所述井内换热器包括圆筒形的壳体，所述壳体的两端分别设置端板，定义两端的端板分别为第一端板和第二端板，所述介质进管和所述介质出管设于所述第一端板上；

所述壳体内自所述第一端板至所述第二端板之间依次设置有分液腔、换热腔、以及集液腔，所述介质进管连通至所述分液腔，所述换热腔内设置有换热管，所述换热管的一端通过分液管板连通至所述分液腔，所述换热管的另一端通过集液管板连通至所述集液腔；

所述集液腔连通至所述换热腔，所述分液腔的腔壳的外周面与所述壳体的内侧壁之间留有环形空隙，所述换热腔通过所述环形空隙连通所述介质出管。

优选的，所述第一端板与所述分液管板之间连接有内筒体，所述第一端板、所述内筒体以及所述分液管板共同围成所述分液腔，所述内筒体的外径小于所述壳体的内径。

优选的，所述换热管包括多根并行的铜管，相邻的铜管之间留有间隙。

优选的，所述集液管板的周边与所述壳体的内侧壁固定连接，所述集液管板、所述壳体以及所述第二端板共同围成所述集液腔。

优选的，所述集液管板的周边部设置有连通所述换热腔和所述集液腔的通孔。

优选的，所述地上换热器与所述高压泵之间设置有气液分离器。

优选的，所述气液分离器包括分离器腔体，所述分离器腔体的一侧设有进液口，所述分离器腔体的底部设有出液口，所述分离器腔体的顶部设有排气口，所述分离器腔体内对应所述排气口处设有浮球阀；

所述分离器腔体内位于所述进液口的下方倾斜设有挡板，所述挡板上开设有放液孔。

优选的，所述挡板自靠近所述进液口的一侧至相对的另一侧逐渐升高。

优选的，所述地面热能利用设备为供暖设备或者发电设备。

采用了上述技术方案后，本发明的有益效果是：

本发明的单井干热岩热能提取系统在使用时，将井内换热器安装于深井内套管内底部，在井内注水，使水没过井内换热器，井内的水吸收井壁干热岩地热的热量升温，加热井内换热器内的换热介质，换热介质自井内换热器的介质出管流出，提取至地面，用以作为地上换热器的加热热源，被吸收热量后的换热介质通过介质进管流回至井内换热器内。如此反复循环，换热介质不断将干热岩层的地热提取上来，源源不断地为地面热能利用设备提供热源。由于套管内底部封闭，深井内的水不会进入套管内，使套管内的注入水的液面保持不变，使套管内的水处于待吸收热量的干热岩层，保证了系统的稳定运行。本发明的这种系统，能够有效地提取利用干热岩热能，从而能够使干热岩热能的利用得到推广使用。

本发明中，井内换热器包括依次设置的分液腔、换热腔、以及集液腔，换热介质通过介质进管进入分液腔，经分液管板分流至换热腔内的换热管内，然后经集液管板集中至集液腔，再通过集液腔流入换热腔内，然后进入分液腔外壁与壳体内壁之间的环形空隙，从介质出管流出提至井外。在此循环过程中，低温的换热介质在换热管内吸收换热腔内的换热介质的热量，进行一级加热，加热后的低温介质经过集液腔集中后进入换热腔，在换热腔内，换热介质与壳体外部被地热加热的水换热，间接吸收地热的热量，进行第二级加热，升温成高温介质，然后提至井外利用吸取的地热的热能。此种结构，通过两级换热结构，最大化地提取井内地热的热能，热能提取效率高。由于壳体为圆筒形，便于放置于井内。