[发明专利]带汽水分离的超长重力热管地热开采装置

说明书

本发明公开了一种带汽水分离的超长重力热管地热开采装置，在取热段和绝热段之间设置汽水分离装置，使得上升的工质蒸汽带液量大幅减少，并降低了气流速度。此外，导流板结构等将下降液收集，避免了上升与下降气体交汇。同时上升蒸汽与下降的工质液密度差增加。驱动力由于工质液密度差增加有所增加，足以克服增加汽水分离装置的阻力，从而提高了管热长度输送的能力。

技术领域

本发明涉及地热开采技术领域，特别是涉及一种带汽水分离的超长重力热管地热开采装置。

背景技术

地热是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能透过地函的高温岩浆传达至地壳，这种深层的地热能源源不绝，取之不竭。这种地热能一般存在如下由外往地核有不同温度层：在地壳表层受大气环境及太阳辐射等影响的外热层,在外热层的下界处，是在一定深度下温度不再变化的常温层；在常温层以下，由于受地球内部热源的影响，温度开始随深度逐渐增高。在6-70千米莫霍面处的地温大约为400～1000℃，在上、下地幔界面附近大约为1900℃，在古登堡面附近大约为3700℃，地心处的温度大约为4300～4500℃。

如何有效利用地热能现在还是世界难题。现在有的技术是利用泵等方法提供动力来传输，同时增加重力热管辅助，热量传输长度也在千米范围。采集热量需要一定的动力消耗，增加系统用电，减少系统效率。由于热管本身特点存在携带极限、毛细极限等传热极限限制，存在传输长度极限，无法制作过长的无动力辅助热管。或者通过重力辅助热管，减少为热量传输消耗的电能。

发明内容

基于现有技术的不足，本发明致力于提供一种简单可行的利用重力热管原理将地热能等热能传输到超长距离的方法。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种带汽水分离的超长重力热管地热开采装置，所述重力热管分为取热段3、绝热段2和换热段1，

取热段3内壁设有多空芯体层11；

取热段3与绝热段2连接处设有汽水分离装置，绝热段2与换热段1连接处设有导流板5；

工质液从外部注入绝热段2，在重力作用下沿导液管6流淌至取热段3的多孔芯体层11，在多孔芯体层11受热气化为蒸汽，蒸汽上升，在汽水分离装置的作用下，蒸汽中的液滴被捕集分离，经分离后的蒸汽继续上升到达换热段1，与换热管进行热量交换后受冷凝结成液滴，液滴沿导液管6进入下一轮循环。

优选地，所述汽水分离装置包括导气管20、挡板9、导流交换管10和波形板8；

挡板9围绕在导气管20的下段，波形板8围绕在导气管20的上段，导流交换管10采用锥形桶结构并套在导气管20的中段；

导流交换管10与导气管20的中段设有相应的通道使得蒸汽分成两路并按照下述路径穿过：

从取热段3上升的蒸汽，一路进入导气管20的下段，另一路进入导气管20外面的挡板9的间隙，导气管20下段的蒸汽依次穿过导气管20中段和导流交换管10上升到波形板8，在波形板8的阻挡下，蒸汽中的液滴被捕集分离，经分离后的蒸汽再进入绝热段2；在挡板9的阻挡下，另一路蒸汽中的液滴也被捕集分离，经分离后的蒸汽依次穿过导流交换管10和导气管20的中段，再经过导气管20的上段进入绝热段2的腔体。

优选地，所述汽水分离装置可以采用单个或多组，且捕集分离液滴的方式包括但不限于重力型、惯性型、挡板式、汽旋式、丝网式和吸附式的方法。

优选地，换热管4置于换热段1腔体内，或置于换热段1外部；

当置于换热段1外部时，从换热段1输出的蒸汽在换热管4处受冷凝结成液体，液体被收集至工质液的储液罐，随工质液注入绝热段2进入下一轮循环。