[发明专利]一种水源热泵回灌过程化学堵塞验证试验装置

说明书

本发明公开了一种水源热泵回灌过程化学堵塞验证试验装置，试验装置包括：循环水箱、蠕动泵、回灌冷却水箱、低温恒温水槽、水平渗流砂柱、加热板、温度传感器、测压管、取样口、进出水闸阀等。本发明中设计了一套试验装置用于实现对水源热泵回灌过程在含水砂层中的运行模拟，再由检测系统对试验过程中的水样和砂样分别测定其离子浓度与元素含量组成，以验证含水层中的矿物结晶与矿化度的变化，由渗透系数变化进一步的验证水源热泵回灌系统化学堵塞情况，从而对实际生产中的水源热泵工程化学堵塞的预测和防治措施提供思路，也为水源热泵工程作为一种新能源技术向实践层面推广提供技术支撑。

技术领域

本发明涉及水源热泵开采利用技术领域，尤其涉及一种水源热泵回灌过程化学堵塞验证试验装置。

背景技术

近年来，由于煤炭、石油、天然气等不可再生能源在使用过程中产生大量的二氧化碳等温室气体，导致全球气候变暖和生态环境日益恶化，节能环保和能源的可持续利用受到世界各国的广泛关注。地热能是一种新型、可再生、清洁无污染的能源，地下水源热泵作为一种重要的地热能开采利用技术，因其低碳排放、环境友好、经济高效等优点正在国内外得到迅速发展。

地下水源热泵是通过吸收浅层地下水中的太阳能和地热能进行集中供热和制冷的系统。在冬季，地层能够提供较高的温度，地下水被抽上地面进行建筑物空间的供热，同时将热量传递后的冷水回灌至含水层；在夏季，相对低温的浅层地下水又被抽上地面进行热量交换和制冷，同时将热水回灌至地下；在系统的周期运行过程中，区域的地热能可以大致维持平衡，而地下水资源量并没有被消耗和利用。然而，在水源热泵系统的抽水和回灌的过程中，经过一定时间的运行，抽水井中用于热量交换的地热水并不能100%进行回灌，而且随着长时间的积累，回灌效率更是急剧下降，回灌井中发生的堵塞问题严重影响着工程的使用寿命。大量工程实践表明，在水源热泵项目中，导致工程失败的最常见原因就是回灌堵塞问题，国内外相当一部分热泵项目停产，主要的技术层面问题就是回灌井堵塞所导致的回灌效率低下乃至项目的终止。

介质堵塞问题是影响水源热泵工程向实践层面推广的最主要因素，按照引起堵塞的原因不同，可将其分为物理堵塞、化学堵塞及生物堵塞。对于地下水源热泵系统回灌堵塞问题的研究，主要集中在回灌井与地下含水层的堵塞机理、堵塞预测与模拟、堵塞防治措施等。国内相关水源热泵开采利用及堵塞防治技术较多，如：CN210374167U公开了一种防堵塞水源热泵系统；CN109916439A公开了一种海水源热泵前端换热器堵塞检测系统及检测方法；CN103995976A公开了一种基于渗透系数模型的回灌井堵塞预测诊断方法；CN202248051U公开了一种用于防止地下水回灌井堵塞的装置等。但是对水源热泵系统回灌过程中的化学堵塞的试验验证技术在国内外尚未出现。

发明内容

本发明目的就是为了弥补已有技术的缺陷，提供一种水源热泵回灌过程化学堵塞验证试验装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水源热泵回灌过程化学堵塞验证试验装置，包括有渗流砂柱、循环水箱、蠕动泵、回灌冷却水箱和测压管，在所述的渗流砂柱上设有多组接口，每组接口均包括有取样口、温度传感器接口和测压管接口，实现试验过程中对温度与水压的测量以及水质于砂样的取样检测；每个温度传感器接口分别连接有温度传感器，每个测压管接口分别与测压管连接，将所述的回灌冷却水箱置于低温恒温水槽内，所述的循环水箱、蠕动泵、回灌冷却水箱和渗流砂柱通过管道依次连接构成一个循环回路，在所述的渗流砂柱表面覆盖有加热板。

所述的渗流砂柱采用有机玻璃制作，尺寸为：L=2000mm，管径为 de120×10；每组三个取样口、温度传感器接口和测压管接口分别布置于渗流砂柱外壁正上方及左右两侧且均位于同一剖面上，相邻两组接口之间间隔200mm，共有10组接口，在渗流砂柱进出口法兰盘前分别设置阀门并连接进出水软管。

在所述的渗流砂柱的进水端与出水端内分别填装厚度100mm、粒径为2mm的石英砂，同时在渗流砂柱的两侧再分别布设一层150目的纱网，在每个取样口与渗流砂柱衔接处布设200目的纱网。