[实用新型]地热井绕管换热器

说明书

地热井绕管换热器，属于地热能开发利用技术，其结构上部分为金属套管保温区Ⅰ，下部分为绕管换热器区Ⅱ；金属套管保温区Ⅰ结构有金属外套管和内套管；绕管换热器区Ⅱ结构由中心轴管、金属筛管、上管板、下管板合围成圆环桶体；其中心轴管、金属筛管的上端在上管板处分别与内套管和金属外套管密封对接；中心轴管、金属筛管的下端在下管板处与下端半球壳密封对接；在圆环桶体内绕管围绕中心轴管缠绕；绕管上下端连接上下管板的开孔，分别与金属套管保温区Ⅰ和中心轴管流道贯通；金属套管保温区Ⅰ的长度保证绕管换热器区Ⅱ深入到井下高温地热的主换热区。本实用新型整体为密闭系统，实现了地热深井取热不取水，换热效率高，适用于多种类型复杂的地热井。

技术领域

本发明属于地热能开发利用技术，特别涉及一种地热井换热器。

背景技术

地热能分布广、储量大、再生迅速、利用价值高。地热供暖技术是一种环境友好、政府提倡的绿色能源供暖新技术。近年来，随着地源热泵供暖技术的发展，深井地热技术因单井取热量大且对地面建筑及地表温影响最小而得到越来越多应用。提高单井取热量是深井地热开发技术的重要方向，同时也是技术难点。地热井同规格井型单井取热量的大小直接影响到地热供暖系统的初投资，即影响单位供暖面积的建设成本。提高单井取热量对地热供暖技术的广泛推广至关重要。在深井换热技术方面，现有技术多利用同轴地埋管，结构简单，单井换热量较小，即使扩大井孔径，提升换热量效果也不明显。

发明内容

本发明目的是充分利用井内空间扩大地热换热面积，最大限度提升单井取热量。

本发明公开了一种地热井用绕管换热器，其结构分为上下两部分，上部分为金属套管区Ⅰ，下部分为金属绕管换热区Ⅱ；所述的金属套管区Ⅰ中，包括金属外套管10和内套管11，二者之间为井侧进水或者出水通道，内套管11涂覆保温材料或采用保温结构，其内部为井侧出水或者进水通道；所述的金属绕管换热区Ⅱ，由中心轴管7、金属筛管6、上管板8、下管板3合围成圆环桶体；其中心轴管7、金属筛管6的上端在上管板8处分别与内套管11和金属外套管10密封对接；中心轴管7、金属筛管6的下端在下管板3处与下端半球壳1密封对接；在圆环桶体内绕管5围绕中心轴管7缠绕，拉条4支撑绕管5；其中上管板8有上开孔9、下管板3有下开孔2；绕管5上端连接上开孔9，与金属套管区Ⅰ的内外套管之间的流道贯通，绕管5下端连接下开孔2，通过下端密封连接的下端半球壳1与中心轴管7流道贯通；上部分金属套管区Ⅰ的长度须保证金属绕管换热区Ⅱ深入到井下高温地热的主换热区；下部分金属绕管换热区Ⅱ的长度须能够满足提取热量的需求。

所述的金属筛管6的筛管孔12结构形式可以是钻孔式、割缝式、栅杆式、网状式等多种类型之一。

当地热井井内为岩石层或砂浆层时，本发明金属绕管换热区Ⅱ的金属筛管6可以去掉，使得地层热介质如岩石、砂浆等直接接触绕管从而加强热传导。

本发明整体为地下密闭系统，其使用方法：中介水通过所述井下换热器将地下热量取出，经热泵机组后再回到井内循环；中介水在井内流通路线有两种：方式一，中介水从金属外套管10和内套管11之间入井→绕管5管束→密封的下端半球壳1→中心轴管7→内套管11出井→热泵机组，即外入内出形式；方式二，中介水从内套管11入井→中心轴管7→密封的下端半球壳1→绕管5管束→金属外套管10和内套管11之间出井→热泵机组，即内入外出形式。

当中介水在井内流通路线为方式二即内进外出方式时，本发明的金属外套管10也涂覆保温材料或采用保温结构。

本发明安装方法，上部分金属套管区Ⅰ安装前分为若干段，安装时分段沉井安装；下部分金属绕管换热区Ⅱ安装前分为若干段，安装时分段沉井安装；各段之间采用焊接或螺纹连接。

本发明优点：实现了地热深井的 “取热不取水”，扩大了地热的适用范围；有效解决了现有技术用普通套管换热器单井取热量少、换热效率低、固井层热阻大、套管传热面积小等问题；大大提升了单井供暖负荷，降低了打井深度要求，具有取热稳定、换热高效的特点。