[发明专利]一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种提取地下2500m以下的深层地热的热泵供热系统，尤其是涉及一种可用于城镇居民供热的单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统。

背景技术

地热资源按赋存形式可分热水型、地压地热能、干热岩地热能和岩浆热能四种类型；根据地热水的温度，又可分为高温型(大于150℃)、中温型(90至150℃)和低温型(小于90℃)三大类。地热能的开发利用可分为发电和非发电两个方面，高温地热资源主要用于地热发电，中、低温地热资源主要是直接利用，多用于采暖、干燥、工业、农林牧副渔业、医疗、旅游及人民的日常生活等方面。

深层地热资源极其丰富，相当于煤、石油、天然气等化石能源总和的1000倍。深层地热属可再生清洁能源，城乡都可开发利用。深层地热能开发技术的最大优势在于只提取地下热量，不抽采地下水、不污染地下水；利用深层地热能发电或供热，环境友好且无任何污染物排放，成本低且收益高，能有效节约能源、降低雾霾灾害、减轻温室效应、改善大气质量，亦或破解人类生存环境及能源危机问题。

深层地热井分为单式地热井和深层U型地热井两种。单式地热井即采热供水及采热回水均在同一口井中实现，通过换热器的形式吸收来自岩土的热量交换给采热水。专利申请号为201620603515.5所述的一种干热岩供暖装置，利用内套管向换热器注入经干热岩加热的热水，经换热器换热后的冷却水通过内管和外管之间的通道流入干热岩进行加热成为热水进入内管。但该供暖系统结构复杂，设备维护成本增加，且考虑到各地地质构造不同，干热岩分布不均等因素，故该系统不具有普遍适用性。专利申请号为201410314696.5的干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统，通过地下设置一组或多组密闭的金属地下换热器通过供水管与双效溴化锂吸收式热泵机组相连以进行向外供热。但该系统干热岩热源供水和干热岩热源回水未做有效隔离，会降低干热岩热源供水温度，同时也会形成热阻，降低换热系统效率。专利申请号为201520986148.7的一种U型管式干热岩换热器，通过两管间用两块板夹紧中间的隔热材料的方式减少热损失，在钻井成本较高的情况下，没有充分利用管的换热面积和单位时间换热量的大小，具有较大局限性。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足和居高不下的系统建设成本，提供了一种结构简单、成本低廉、普遍适用的单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统。

本发明的技术解决方案为：一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，可广泛应用于居民供热，主要由地下采热循环系统和地上供热循环系统组成，其特征在于：地下采热循环系统包括：外套管、钻孔、内套管、管卡装置、采热循环泵、采热供水管、采热回水管；地上供热循环系统包括：直燃型热泵、燃气进口管、烟气出口管、热网循环泵、热网供水管、热用户和热网回水管；外套管位于钻孔径向内侧，并通过钻井机械紧贴安放在钻孔内壁，内套管位于外套管径向内侧，并通过管卡装置固定在外套管上，采热循环泵位于采热供水管的汇合后端，外套管中的采热水通过采热循环泵送入直燃型热泵蒸发器中换热，并通过采热回水管送回到内套管内部通道，燃气通过燃气进口管送入到直燃型热泵发生器中燃烧，充分燃烧后的烟气通过烟气出口管排出，热网循环泵位于热网供水管上，热网水依次经过直燃型热泵吸收器和冷凝器，通过热网循环泵将热网水送给热用户，消耗热量后的热网水通过热网回水管回到直燃型热泵吸收器再次加热。

根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的外套管和直燃型热泵之间设置采热循环泵。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的直燃型热泵和热用户之间设置热网循环泵。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的供热系统只设一口直径为325mm的采热井，且井内设置内外套管。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的外套管为不锈钢904L材料，厚度为6mm。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的外套管接近地面部分做玻化微珠保温砂浆保温处理。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的外套管底部采用同材质焊接封堵处理。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的内套管为不锈钢304材料。根据权利要求1所述的一种单井式深层地热利用直燃型热泵供热系统，其特征在于：所述的外套管和内套管采用管卡装置进行固定安装。