[发明专利]一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统及利用方法

权利要求书

1.一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，包括传热管井(1)、传热管井集热段(2)、地面热交换装置(3)和热媒管回路(4)，所述地面热交换装置(3)设置在地面，所述传热管井(1)设置在地层中，其上端与所述地面热交换装置(3)连接，其下端延伸至地热储层中，即为所述传热管井集热段(2)，所述地面热交换装置(3)具有热媒流体进出的进液口和出液口，且在连接所述进液口和出液口的管路上还设有动力泵，所述传热管井(1)内设有至少一套所述热媒管回路(4)，所述热媒管回路(4)延伸至所述传热管井集热段(2)中，且其进口、出口分别与所述地面热交换装置(3)的出液口和进液口连通，以使所述地面热交换装置(3)与所述热媒管回路(4)形成闭合回路，所述闭合回路内注有热媒流体，通过动力泵带动带动热媒流体在闭合回路中的循环，以将地热层中的地热能量传导到所述地面热交换装置(3)中。

2.如权利要求1所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，还包括井壁套管(5)，所述井壁套管(5)设置在所述传热管井(1)和所述传热管井集热段(2)中，所述热媒管回路(4)由进液管(41)和出液管(42)组成，所述出液管(42)的上端开口和进液管(41)的上端开口分别与所述地面热交换装置(3)的进液口和出液口连接形成闭合回路，且所述出液管(42)的下端开口和所述进液管(41)的下端开口均延伸至所述传热管井集热段(2)中并互相连通形成回路，所述进液管(41)和出液管(42)均设置在所述井壁套管(5)内，所述井壁套管(5)位于所述传热管井(1)内的部分为隔热段，其位于所述传热管井集热段(2)内的部分为地热交换段。

3.如权利要求2所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，所述井壁套管(5)由金属或玻璃纤维复合材料制成。

4.如权利要求2所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，所述进液管(41)和出液管(42)位于所述隔热段内的部分包裹覆盖有隔热层(6)。

5.如权利要求2所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，所述井壁套管(5)处于所述地热交换段部分的内壁和处于所述地热交换段的所述进液管(41)和出液管(42)之间填充有传热界面材料(7)。

6.如权利要求2所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，所述热媒管回路(4)位于所述地热交换段内的部分采用金属、合金、碳纳米管、石墨烯、金刚石、碳材料或硅材料制成。

7.如权利要求1-6任一项所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，其特征在于，还包括至少一段斜井集热段或水平井集热段，所述斜井集热段或水平井集热段设置在地热储层中，其一端与所述传热管井(1)连通。

8.一种基于热媒管回路的高效地热利用方法，其特征在于，采用权利要求1-7中任一项所述的地热利用系统实现，包括以下步骤：所述传热管井集热段(2)收集地热储层中的地热能量，并将位于所述传热管井集热段(2)内的热媒管回路(4)内的热媒流体加热，所述热媒管回路(4)内的热媒流体在所述热媒管回路(4)内循环，以将所述传热管井集热段(2)内加热后的热媒流体移动到所述地面热交换装置(3)中进行热交换，热交换后的热媒流体进入所述热媒管回路(4)中循环，从而通过所述热媒管回路(4)内的热媒流体的循环将传热管井集热段(2)收集的地热能量传导到地面热交换装置(3)，通过地面热交换装置(3)将地热能量用于供热或热力发电。