[发明专利]利用地下温度梯度建造人工热泉的装置及方法

权利要求书

1.一种利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：这种利用地下温度梯度建造人工热泉的装置在地面建设地面集水池（1），地面集水池（1）与返液管道（14）相通，返液管道（14）为大口径管道且设置在地面下，深达1000米，返液管道（14）的底部连接吸热取热腔，吸热取热腔（4）贯穿安装在地下45℃-100℃的低温加热区（9）、地下100℃-150℃的中温加热区（8）、地下150℃-350℃的高温加热区（7），吸热取热腔的底部是封闭的，真空腔（2）自返液管道（14）向下深入到吸热取热腔内，上升通道（6）为直的且设置在真空腔（2）内，吸热腔取热腔底部与上升通道（6）底部相通，吸热取热腔底部设置单向阀（11）；上升通道（6）内设置憋压放喷器（3），上升通道（6）顶部通过喷管（13）伸入到地面集水池（1）中，喷管（13）的上端安装喷头（12）；憋压放喷器（3）包括浮筒（17）、阀筒（18）、阀板（19）、弹簧（20）、上限位框（21）、下限位板（22）、阀头（23），上限位框（21）安装于上升通道（6）的上端，下限位板（22）安装于上升通道（6）内，浮筒（17）的顶部为阀筒（18），浮筒（17）底部为开放的，阀板（19）与阀筒（18）转动连接，阀板限位板下固定浮杆（24），浮杆（24）穿过浮筒（17）并与浮筒（17）滑动连接，浮杆（24）与下限位板（22）对应设置，阀筒（18）上端设置阀头（23），阀头（23）的水平部安装有弹簧（20），弹簧（20）连接伸缩头（25），伸缩头（25）伸入阀筒（18）内，阀头（23）的竖直部与上限位框（21）对应设置，上升通道（6）的内壁具有滑槽，浮筒（17）具有对称设置的导轨（28）。

2.根据权利要求1所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：所述的喷管（13）设置有侧口，侧口处设置蒸汽输出管（15），高温蒸汽输入至出水管供用户供暖或用于发电。

3.根据权利要求2所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：所述的返液管道（14）的直径为上升通道（6）直径的2-3倍上。

4.根据权利要求3所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：所述的上升通道（6）的直径为喷管（13）直径的2倍。

5.根据权利要求4所述的根据权利要求1所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：所述的返液管道（14）外设置真空隔热层（27）。

6.根据权利要求5所述的根据权利要求1所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：所述的吸热取热腔顶部设置单向阀（11）。

7.根据权利要求6所述的根据权利要求1所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置，其特征在于：所述的吸热取热腔（4）内壁安装保温隔热材料，上升通道（6）外壁安装隔热材料（5）。

8.一种权利要求7所述的利用地下温度梯度建造人工热泉的装置形成人工热泉的方法，其特征在于：

吸热取热腔（4）中的介质或水吸收地下3000米至10000米的90℃-350℃以上的高温热能，其内介质或水蒸发后产生高压蒸汽，高压蒸汽沿上升通道（6）上升时，推动浮筒（17）上升，直至阀头（23）的竖直部插入上限位框（21），随着高压蒸汽的集聚，憋压放喷器（3）受到的压力越来越大，阀板（19）顶着伸缩头（25）迫使弹簧（20）收缩，阀板（19）打开，高压蒸汽高速冲出憋压放喷器（3），自喷管（13）上升并从喷头（12）喷出，形成热泉，经地面集水池（1）回收，介质或水在自身重力作用下，自返液管道（14）进入吸热取热腔（4）中，介质或水在吸热取热腔（4）中边下行，边吸热，至吸热取热腔（）底部又蒸发，进行二次循环，周而复始将蕴藏于地下岩石浆体中的高温热能转变为高压蒸汽，通过温泉水汽喷头喷出地面形成喷泉，始终伴随着热能量的补充过程，使压力、温度、速度趋向于正压膨胀平衡态范围内有效持续自主运作，无需外部动力只靠单井自身热力循环；周而复始的过程中单向阀（11）与憋压放喷器（3）自主调节，当上升通道（6）压力下降时，憋压放喷器（3）的阀板（19）关闭，再次憋压，循环往复。