[发明专利]热管式干热岩高效换热装置

说明书

热管式干热岩高效换热装置，属于干热岩换热技术领域，解决干热岩换热系统换热效率低的技术问题，解决方案为：输液导热管包括宽口段和窄口段，输液导热管顶部与底部均设置为敞口端，封头设置于宽口段下端面处，分集水封头设于窄口段的顶端，供水管和回水管设置于分集水封头上，供水管与输液导热管管腔连通，回水管与隔热管管腔连通；宽口段外壁下部设有螺旋翅片，窄口段外壁上部包裹有保温层，输液导热管心部设置有隔热管，宽口段下部与隔热管下部连通，宽口段内壁与隔热管外壁之间设置有螺旋流道，输液导热管的管腔容积是隔热管的管腔容积的2~4倍。螺旋翅片与螺旋流道增大换热面积，保温层与隔热管减少热扩散，提高了干热岩换热系统换热效率。

技术领域

本发明属于干热岩换热技术领域，具体涉及热管式干热岩高效换热装置。

背景技术

干热岩是一种清洁的可再生地热资源，在过去40年里，干热岩的利用技术日趋成熟，显现出了巨大的利用价值。我国陆区面积广阔且地处三大板块交界处，具有良好的干热岩赋存背景。在对我国陆区大地热流、不同深度岩石热导率、岩石生热率以及放射性元素集中层的厚度分析的基础上，利用根据浅部测温资料向地壳深部外推的方法，对我国陆区不同深度温度进行了估算，在此基础上利用体积法对我国陆区3.0～10.0km深处的干热岩资源量进行了估算，结果显示，我国大陆3.0～10.0km深处干热岩资源总计为2.5×1025J，相当于860万亿吨标准煤，按2%的可开采资源量计算，相当于我国目前能源消耗总量的5200倍，其中位于深度3 .5～7 .5km之间，温度介于150℃到250℃的干热岩储量巨大，约为6 .3× 106EJ，按2%的可开采储量计算，也将获得126000EJ的热能，相当于2010年我国能源消费总量的1320倍，开发利用前景巨大，亟需一种设备对干热岩的可再生地热资源进行开采。然而现有的干热岩换热器系统换热效率低，造成地热资源的浪费。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，解决现有技术中干热岩换热器系统换热效率低的技术问题，本发明提供热管式干热岩高效换热装置。

本发明通过以下技术方案予以实现：

热管式干热岩高效换热装置，它包括封头、输液导热管、隔热管、分集水封头、供水管和回水管，所述供水管中的热水经外部供热体用热后通过回水管回流，其中：所述输液导热管设置在通过钻机在地面垂直向下钻出的钻孔内，输液导热管的顶部与底部均设置为敞口端，输液导热管下部管腔设置为宽口段，输液导热管上部管腔设置为窄口段，宽口段与窄口段之间通过带有锥度的过渡管段过渡连接，封头设置于输液导热管宽口段的下端面处；输液导热管宽口段外壁上设置有螺旋翅片，输液导热管窄口段外壁上包裹有保温层；输液导热管的心部设置有隔热管，隔热管下方与封头之间设置有筛管，筛管侧壁设置有筛孔，输液导热管的下部与隔热管的下部通过筛管连通，输液导热管宽口段内壁与隔热管的外壁之间设置有螺旋流道，输液导热管的管腔容积是隔热管的管腔容积的2~4倍；所述分集水封头可拆卸地设置于输液导热管的顶端，所述供水管和回水管设置于分集水封头上，供水管和回水管上分别设置有泵，供水管延伸至输液导热管管腔的顶部，回水管延伸至隔热管管腔的顶部。

进一步地，所述钻孔设置为通过钻机在地面垂直向下钻出直径300mm的钻孔，所述输液导热管设置为长度2000m以上的输液导热管。

进一步地，所述输液导热管包括多段钢管，相邻钢管焊接或螺纹连接。

进一步地，所述的供水管和回水管焊接或螺纹连接在分集水封头上。

进一步地，所述输液导热管宽口段的管腔容积是输液导热管窄口段的管腔容积的2倍。

与现有技术相比本发明具有以下有益效果：

1）、传热系数高，输液导热管宽口段外壁设有螺旋翅片，输液导热管宽口段内部设置有螺旋流道，通过热传导，增大换热面积，增加换热时间，加强换热能力。