[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

说明书

本发明公开了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，所述系统包括传热管井、传热管井集热段、地面热交换装置和闭合回路热媒管，地面热交换装置设置在地面，传热管井设置在地层中，其上端与地面热交换装置连接，其下端延伸至地热储层中，即为传热管井集热段，传热管井内设有至少一套所述闭合回路热媒管，地面热交换装置与传热管井中的热媒管回路形成闭合回路，闭合回路内注有热媒流体，通过动力泵带动热媒流体在闭合回路中循环，以将地热层中的地热能量传输到地面热交换装置中。本发明提供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，具有高效，环保，应用范围广等优点。

技术领域

本发明涉及地热利用领域。更具体地说，本发明涉及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。

背景技术

地热资源是重要的可再生资源之一。从地热利用温度范围的不同，主要分为两种：一种为中低温地热，温度范围通常为150℃以下，中低温地热资源通常分布于浅层地下或地表。一种为高温地热，温度范围为150℃至380℃。高温地热资源通常分布于深层地下，如干热岩层，高温蒸汽等(其深度可达5000米到7000米，甚至更深)。中低温地热通过地源热泵将地热资源传导至地上，实现为建筑供暖，热水器供热。高温地热通过蒸汽涡轮实现发电。本发明地热利用系统适用于全域的中低温地热和高温地热利用。

常规地热利用系统中的传热介质通常为液体、蒸汽或者液体和蒸汽的混合体。高温液体，蒸汽通过管道将地热能从地下带到地上。其中的问题包括需要分别打一口地热提升水井和注入水井。建设和运营费用和要求高(高压注入)，还可能导致可能的地下水浪费和污染。另外，液体、蒸汽在管道中传输会有高摩阻、管道腐蚀、结垢等一系列问题。本发明利用封闭回路传热系统可实现地热能量的有效传输，且建设费用低，不污染环境。

发明内容

本发明的目的是提供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，其核心部件分段式地分为部分热交换段和地热交换段以及全封闭式热媒流体传热管道设计，具有高效，环保，应用范围广等优点。

为了实现根据本发明的这些目的和优点，提供了一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统，包括传热管井、传热管井集热段、地面热交换装置和闭合回路热媒管，所述地面热交换装置设置在地面，所述传热管井设置在地层中，其上端与所述地面热交换装置连接，其下端连接有延伸端，所述延伸端延伸至地热储层中，即为所述传热管井集热段，所述地面热交换装置具有热媒流体进出的进液口和出液口，且连接所述进液口和出液口的管路上还设有动力泵，所述传热管井内设有至少一套所述闭合回路热媒管，所述闭合回路热媒管延伸至所述传热管井集热段中，且其进口、出口分别与所述地面热交换装置的出液口和进液口连通，以使所述地面热交换装置与所述闭合回路热媒管形成闭合回路，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中。

优选的是，所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统中，还包括井壁套管，所述套管设置在所述传热管井和所述传热管井集热段中，所述闭合回路热媒管由进液管和出液管组成，所述出液管的上端开口和进液管的上端开口分别与所述地面热交换装置的进液口和出液口连接形成闭合回路，且所述出液管的下端开口和所述进液管的下端开口均延伸至所述传热管井集热段中并互相连通形成回路，所述进液管和出液管均设置在所述套管内，所述套管位于所述传热管井内的热媒传输部分为隔热段，其位于所述传热管井集热段内的部分为地热交换段。

优选的是，所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统中，所述套管由金属或玻璃纤维复合材料制成。

优选的是，所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统中，所述进液管和出液管位于所述隔热段内的部分上包裹覆盖有隔热层。

优选的是，所述的一种基于闭合回路热媒管的高效地热利用系统中，所述套管的地热交换段内的部分的内壁和处于所述地热交换段的所述进液管和出液管之间填充有传热界面材料。