[实用新型]干热岩发电及综合利用的挖掘、热储改造与管道换热系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及地热领域，尤其涉及干热岩发电及综合利用的挖掘、热储改造与管道换热系统。

背景技术

上世纪七十年代初，美国Los Alamos国家实验室在New Mexico州Fenton山率先以压裂连通工质的方式建设增强型地热系统发电试验场。随后，英国、法国、日本、澳大利亚、瑞典、德国、冰岛、瑞士、菲律宾等国家相继建立多个地热能示范电站或野外试验场，这些试验场存在不能形成有效的规模化人工热储，注入的工质部分流失，裂隙易封堵，高温偏韧性环境岩石不易破裂等问题。因此，这些地热以电站的规模不大，运行时间不长，经济效益不高。

国内目前还没有建成干热岩地热能发电站，干热岩地热能前景十分广阔，提升开采技术和稳定的地热利用系统，有利于实现能源结构的转型升级，进入地热能时代。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种可成规模开发、性能稳定、能长时间运行的干热岩发电及综合利用的挖掘、热储改造与管道换热系统。

本实用新型的实施例提供一种干热岩发电及综合利用的挖掘、热储改造与管道换热系统，所述换热系统包括地下系统、地面系统、管道和换热工质，所述管道连接地下系统和地面系统，所述换热工质从地面系统装入，经地下系统取热后，所述地面系统回收利用换热工质，所述地下系统包括开挖通道和地下结构，所述开挖通道设置在地下结构内，所述地下结构包括热储蒸发段和绝热段，所述热储蒸发段是地下温度大于110℃的高温干热岩区域的顶部，所述绝热段是从地面到热储蒸发段的地下部分，所述开挖通道包括输入开挖通道、工质吸热开挖通道和输出开挖通道，所述输入开挖通道连通地面和工质吸热开挖通道一端，所述工质吸热开挖通道设置在热储蒸发段，所述输出开挖通道连通工质吸热开挖通道另一端和地面，所述工质吸热开挖通道包括左工质吸热开挖通道、水平工质吸热开挖通道和右工质吸热开挖通道，所述左工质吸热开挖通道连接输入开挖通道和水平工质吸热开挖通道，所述水平工质吸热开挖通道近乎水平的设置在热储蒸发段连接左工质吸热开挖通道和右工质吸热开挖通道，所述右工质吸热开挖通道连接水平工质吸热开挖通道与输出开挖通道，所述左工质吸热开挖通道与水平工质吸热开挖通道形成一定的夹角A，所述右工质吸热开挖通道与水平工质吸热开挖通道形成一定的夹角B，当夹角A和B的角度在30度至90度之间。

进一步地，所述管道包括相互连通的地下管道和地面管道，所述地下管道安装在开挖通道内，所述地下管道包括设在热储蒸发段的吸热管、设在绝热段的输入管和输出管，所述输入管安装在输入开挖通道内，所述吸热管道安装在工质吸热开挖通道中，所述输出管道安装在输出开挖通道内，所述吸热管连通输入管和输出管，所述换热工质从地面系统装入，经地面管道进入输入管，所述输入管将换热工质传送至位于热储蒸发段的吸热管内吸收热能，吸收热能后的换热工质由输出管进入地面系统，所述地面系统回收利用换热工质。

进一步地，所述工质吸热开挖通道经过破裂改造，热储蒸发段温度大于110℃，所述工质吸热开挖通道周围设有一定数量和长度的破裂。

进一步地，所述破裂的性质以张裂隙为主，破裂与工质吸热开挖通道之间的夹角大于20度。

进一步地，所述地下管道的截面直径小于开挖通道的截面直径，所述地下管道的截面直径大于开挖通道截面直径的三分之二且小于开挖通道截面直径的六分之五。

进一步地，所述开挖通道与地下管道之间存在空隙，在所述开挖通道接近地面的两端分别设置有安全调节阀，所述安全调节阀密封开挖通道与地下管道之间的空隙，防止异物进入开挖通道内以及方便开挖通道内的监测及地下管道的检修。

进一步地，所述吸热管与输入管和输出管连接的两端分别设有介质调节阀，所述介质调节阀密封吸热管和开挖通道之间的空间，通过介质调节阀向吸热管和开挖通道之间的改造热储空间注入换热介质，所述换热介质在破裂改造的吸热管和开挖通道之间的改造热储空间中流动，增强热储热能的传导性，所述换热介质增强改造热储内热能的传导性，保证吸热管具有持续稳定的工质换热能力。

进一步地，所述换热介质是二氧化碳。