[发明专利]一种基于固体热传导的高效地热利用系统及其利用方法

权利要求书

1.一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，包括传热井(1)、地下集热段(2)、地面热交换装置(3)和固态传热杆(4)，所述传热井(1)设置在地层中，其上端向上延伸至地面处，其下端向下延伸至地热储层中，所述传热井(1)位于所述地热储层中的部分形成所述地下集热段(2)，以收集地热储层中的地热能量，所述地面热交换装置(3)设置在地面,所述固态传热杆(4)设置在所述传热井(1)中，其一端与所述地面热交换装置(3)连接，另一端向下延伸至所述地下集热段(2)中，以将所述地下集热段(2)收集的地热储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所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，所述地下集热段(2)包括外层套管(21)和导热界面材料(22)，所述外层套管(21)设置在地热储层中，所述传热井(1)内设有套管(41)，其上端向上延伸至地面处，其下端与所述外层套管(21)连通，所述固态传热杆(4)位于所述地下集热段(2)的部分和所述外层套管(21)的内壁之间填充有所述导热界面材料(22)，以使所述固态传热杆(4)位于所述地下集热段(2)的部分通过导热界面材料(22)与地热储层接触并吸收地热热能。

3.如权利要求2所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，所述固态传热杆(4)为单根导热杆或多根导热杆构成的导热杆束(43)，所述导热杆束(43)其一端与所述地面热交换装置(3)连接，其另一端穿过所述套管(41)并延伸至所述外层套管(21)内。

4.如权利要求3所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，所述导热杆束(43)位于所述套管(41)内的部分，其外套设有隔热层(42)。

5.如权利要求4所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，所述导热杆可采用金属、合金、碳纳米管、石墨烯、金刚石、碳材料或硅材料制成。

6.如权利要求3所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，所述套管(41)可采用玻璃纤维复合材料或钢管制成。

7.如权利要求3所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统，其特征在于，还包括压力控制装置，所述压力控制装置和所述套管(41)的内部连通，以调节所述套管(41)内部的压力。

8.如权利要求1-7任一项所述的一种基于固体热传导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，其一端与所述传热井(1)连接。

9.一种基于固体热传导的高效地热利用方法，其特征在于，采用权利要求1-8中任一项所述的地热利用系统实现，包括以下步骤：地下集热段(2)收集地热储层中的地热能量，并通过固态传热杆(4)将地下集热段(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。