[实用新型]一种基于固体热传导的高效地热利用系统

说明书

本实用新型提供了一种基于固体热传导的高效地热利用系统，包括传热井、地下集热段、地面热交换装置和固态传热杆，传热井设置在地层中，其上端向上延伸至地面处，其下端向下延伸至地热储层中，传热井位于所述地热储层中的部分形成地下集热段，以收集地热储层中的地热能量，地面热交换装置设置在地面，固态传热杆设置在传热井中，其一端与地面热交换装置连接，另一端向下延伸至地下集热段中，将地下集热段收集的地热储层中的地热能量传导到地面热交换装置中。本实用新型提供了一种基于固体热传导的高效地热利用系统，利用固体介质实现地热传输，其核心部件固体传热杆系统和相关的集热隔热系统有高效，环保，应用范围广等优点。

技术领域

本实用新型涉及地热资源利用领域。更具体地说，本实用新型涉及一种基于固体热传导的高效地热利用系统。

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360℃。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。本实用新型的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。常规地热利用方法中，一部分地热能不可避免地转化为传输介质的能量而损失耗散。另外，液体、蒸汽在管道中传输会有摩阻、管道腐蚀、结垢等一系列问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种基于固体热传导的高效地热利用系统，利用固体介质实现地热能量传输，其核心部件固体传热杆有高效，环保，应用范围广等优点。

为了实现根据本实用新型的这些目的和其它优点，提供了一种基于固体热传导的高效地热利用系统，包括传热井、地下集热段、地面热交换装置和固态传热杆，所述传热井设置在地层中，其上端向上延伸至地面处，其下端向下延伸至地热储层中，所述传热井位于所述地热储层中的部分形成所述地下集热段，以收集地热储层中的地热能量，所述地面热交换装置设置在地面，所述固态传热杆设置在所述传热井中，其一端与所述地面热交换装置连接，另一端向下延伸至所述地下集热段中，以将所述地下集热段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中。

优选的是，所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统中，所述地下集热段包括外层套管和导热界面材料，所述外层套管设置在地热储层中，所述传热井内设有套管，其上端向上延伸至地面处，其下端与所述外层套管连通，所述固态传热杆位于所述地下集热段的部分和所述外层套管的内壁之间填充有所述导热界面材料，以使所述固态传热杆位于所述地下集热段的部分通过导热界面材料与地热储层充分接触并吸收地热热能。

优选的是，所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统中，所述固态传热杆为单根导热杆或多根导热杆组成的导热杆束，所述导热杆束的一端与所述地面热交换装置连接，其另一端穿过所述套管并延伸至地热储层中。

优选的是，所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统中，所述导热杆束位于所述套管(41)内的部分，其外套设有隔热层。

优选的是，所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统中，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，或者采用其他材料热导率大于200W.m^-1.K^-1的材料制成。

优选的是，所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统中，所述套管可采用玻璃纤维复合材料或钢管制成。

优选的是，所述的一种基于固体热传导的高效地热利用系统中，还包括压力控制装置，所述压力控制装置和所述套管的内部连通，以调节所述套管内部的压力。