[发明专利]一种地热阶梯举升装置

权利要求书

1.一种地热阶梯举升装置，其特征在于主体结构包括井筒、超长重力热管、增强换热器、上封隔器、下封隔器、同心双管换热器、热力发电机组、上橡胶封隔器和下橡胶封隔器；埋置在地面下的井筒的内部设置有超长重力热管，超长重力热管自上而下分为冷凝段、绝热段和蒸发段，冷凝段的外圆周套设有增强换热器，绝热段通过上封隔器和下封隔器锚定在井筒的内部，增强换热器的顶端与同心双管换热器的底端连接，同心双管换热器与设置在地面上的热力发电机组连接，同心双管换热器与井筒之间设置有上橡胶封隔器和下橡胶封隔器。

2.根据权利要求1所述的一种地热阶梯举升装置，其特征在于井筒的主体结构包括生产套管、技术套管、表层套管和射孔；内空式结构的生产套管的顶端内凹处套设有环状结构的技术套管，技术套管的顶端内凹处套设有环状结构的表层套管，生产套管的底端开设有射孔。

3.根据权利要求1所述的一种地热阶梯举升装置，其特征在于增强换热器的主体结构包括外筒体、内筒体、环形板、内隔板、螺旋肋片和水流圆孔；漏斗状结构的外筒体的内部设置有倒漏斗状结构的内筒体，外筒体的上部和下部呈圆柱形，中部呈倒圆台形，内筒体的上部呈圆柱形，下部呈圆台形，外筒体的倒圆台中间部位设置有环形板，内筒体的顶部设置有内隔板，圆柱部分内部设置有螺旋肋片，圆台部分开设有水流圆孔。

4.根据权利要求1所述的一种地热阶梯举升装置，其特征在于同心双管换热器的主体结构包括外管、内管、环腔、输送管道、水池和动力泵；外管的内部套设有内管，外管与内管之间形成环腔，内管与热力发电机组连通，环腔通过输送管道与水池连通，输送管道上设置有动力泵。

5.根据权利要求1所述的一种地热阶梯举升装置，其特征在于热力发电机组的主体结构包括保温管道、闪蒸器、螺旋膨胀机、集汽器、凝汽器和冷凝泵；保温管道的一端与同心双管换热器连接，另一端进入水池中，保温管道上沿水流方向依次设置有闪蒸器、螺旋膨胀机、集汽器、凝汽器和冷凝泵。

6.根据权利要求1-5所述的，其特征在于超长重力热管的长度为2000m；上封隔器和下封隔器均为楔入式封隔器；上橡胶封隔器和下橡胶封隔器将生产套管与外管之间的环形空间密封；生产套管、技术套管和表层套管的外径相等，生产套管具有隔水作用，技术套管用以封隔地层，表层套管具有支撑作用；冷凝段与蒸发段的长度均为150m，内壁均涂抹铜质网状材料，通过扩大接触面积，提高工质在冷凝段的放热效率和蒸发段的吸热效率；绝热段的长度为1700m，为双层壁中空结构，能够减小热量的耗散，保证传热效果；外筒体分别与超长重力热管和外管螺纹式连接；内筒体与内管螺纹式连接后将冷凝段包裹，强化热水在冷凝段吸热；环形板用于支撑和固定内筒体；螺旋肋片能够增加工质流程，增强换热效率；外管的材质为高导热不锈钢；内管为双层壁内真空式结构，能够避免热水的热量散失，提高换热效率，高效率的实现冷水下灌和热水回收；集汽器用以收集乏气。

7.根据权利要求1所述的一种地热阶梯举升装置，其特征在于在全长为3000米的深井中开采地热时，在生产套管、技术套管和表层套管与土体之间的空隙中填充水泥，形成用以固定井筒和封隔土体的水泥环，在生产套管与外管之间的环形空间内填充高导热流体，射孔将井筒与地热水连通，蒸发段没入地热水中被加热至工质沸腾产生蒸汽，蒸汽在压差作用下快速向上移动，将热量迅速携带上来，当蒸汽达到冷凝段后发生凝结，产生的液体在重力的作用下回流至蒸发段；动力泵将冷水注入环腔，高导热流体对冷水进行加热，加热后的冷水到达增强换热器后通过水流圆孔返回，返回途中，通过螺旋肋片的旋流作用充分、快速加热形成热水，热水进入内管后通过保温管道进入闪蒸器扩容产生蒸汽，蒸汽对螺旋膨胀机做功后进入集汽器收集，收集的蒸汽进入凝汽器后通过冷凝泵冷凝，回流至水池。

8.根据权利要求7所述的一种地热阶梯举升装置，其特征在于高导热流体为机油或导热油。