[实用新型]一种提取干热岩地热能内翅换热结构

说明书

一种提取干热岩地热能内翅换热结构，属于干热岩地能利用领域，解决干热岩中地热能提取率低、地下换热流体易流失、破坏地质结构所带来的未知灾害，该内翅换热结构包括干热岩换热系统、监控系统、地热能梯级利用系统，干热岩换热系统中通过导热优良的包覆层与强化换热内翅管提高对蕴藏在干热岩层中地热能的提取效率；采用同轴封闭式结构设计，环保无污染；监控系统控制调节抽气温度、流量及回液温度、流量并方便及时解决有机工质泄露问题；地热能梯级利用系统中有机工质提取干热岩中地热能供汽轮机发电，并利用发电后有机工质中低品位热能加热供暖水以满足供暖用户的需求，实现地热能的梯级利用。

技术领域

本实用新型涉及干热岩地能利用领域，具体涉及一种提取干热岩地热能内翅换热结构。

背景技术

干热岩是指地层深处(深埋超过2000m)普遍存在的没有水或蒸汽的、致密不渗透的热岩体，主要是各种变质岩或结晶岩体，赋存状态有蒸汽型、热水型、地压型、岩浆型的地热资源，可循环利用、节能环保，储量丰富可满足人类长期使用需要。

目前开发干热岩资源的模式主要有三种：人工裂缝、天然裂缝、天然裂缝‐断层，三者原理上都是从地表往干热岩中打一眼注入井,封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水,产生了非常高的压力。这些高压水会使岩体大致垂直最小地应力的方向产生许多裂缝，若岩体中本来就有少量天然节理,这些高压水会直接扩充出更大的裂缝，最后通过干热岩中的裂缝作为热源提取地热热能。但采用裂缝提取地热的方式会改变深层地质结构，未来可能发生不可预测的灾害，并且注水管与抽水管间距太大(200m～600m)导致占地面积大，占地利用率低，但最终的问题还是干热岩渗透率低、孔隙率低等特性造成地热利用率低，地下换热流体流失率高。

发明内容

为了解决干热岩地热提取效率低，地下换热流体流失率高及造成地下污染、地质改变等技术难题，本实用新型提供一种提取干热岩地热能内翅换热结构。

本实用新型通过以下技术方案予以实现。

一种提取干热岩地热能内翅换热结构，包括干热岩换热系统1、监控系统2和地热能梯级利用系统3；所述干热岩换热系统1包括地热井11，置于地热井11中的换热管13和换热管13内的回液管14，套接在地热井11外并位于松散地层中的固井套管12，位于固井套管12与地热井11间并延伸至基岩层中的隔热包覆层15，套接在地热井11外并位于干热岩层中的导热包覆层16，设置在换热管13顶部出口的出口法兰19以及设置在回液管14入口的进口法兰18；所述换热管13为分体式结构设计，包括位于松散地层和基沿层中的非换热段光管131以及位于干热岩层中的换热段内翅管132和设置在换热管13底部的封底盘133；

所述监控系统2包括设置在地热井11出口的抽气控制阀21和增压泵22，设置在换热管13内的由液位传感器26、温度传感器27和流量计28组成的数据采集系统，设置在回液管14入口的显示控制模块23、回液控制阀24和回液泵25；

所述地热能梯级利用系统3包括与增压泵22连接的气液分离装置31，与气液分离装置31的高温有机气体出口连接的汽轮机32，汽轮机32利用有机朗肯循环带动发电机33发电，汽轮机32的出气口和气液分离装置31的有机液出口连接换热器34入口，汽轮机32出口气与气液分离器31分离出的有机液一同进入换热器34中与供暖用户35的供暖水换热，换热器34出口连接冷凝塔36入口，冷凝塔36连接回液泵25。

所述换热段内翅管132底部预设距离处设置封底盘133，该距离确保工质下行180°转弯不形成涡流而均匀进入翅片间流动换热。

所述换热段内翅管132采用整体成形方式制造，即采用整体锻造、整体挤压和整体机加成型；或采用线切割成形，线切割的钼丝进入和退出时的缝隙要封焊才能成为封闭圆管；或采用焊接而成，焊接结构是将两个整体锻造或整体挤压或机加工的半圆内翅管对接焊接两道纵缝而成。