[发明专利]一种特殊硅烷交联聚乙烯管材、应用和中深层地热能源利用的交联聚乙烯管道系统

说明书

本发明公开一种特殊硅烷交联聚乙烯管材、应用和中深层地热能源利用的交联聚乙烯管道系统，所述系统包括部分预制交联特殊硅烷交联聚乙烯管材的管道、部分预制交联特殊硅烷交联聚乙烯管材的管件、隔热阻水的管道封口系统以及部分预制交联特殊硅烷交联聚乙烯管材的组件。本系统可以使用传统工艺和设备实现管道和管件的生产，通过密封系统阻断反应发生的条件，提高管道和管件的储存期，使用不需要额外的交联条件，在使用现场连接后可直接投放深井中，投放后1周内可实现管道、管件及其他组件的交联，达到设计要求。本系统可用于深度200m‑3000m的地热井中。本系统可有效减少导热介质热能损耗，实现密封的热能传递系统，避免对环境造成影响。

技术领域

本发明属于新材料技术领域，尤其是一种特殊硅烷交联聚乙烯管材、应用和中深层地热能源利用的交联聚乙烯管道系统。

背景技术

地下热能是清洁能源，也是取之不尽用之不竭的绿色能源。地下能源的利用是社会发展的必然趋势，不占用地面资源，经济性优越，运行成本低廉，能源利用效率高。

浅层地表热能的利用已经普遍应用，地表1-2米是地面日热量波动的范围，地下30米以上是地面年热量波动范围，地面30米以下，温度随深度升高，2-4℃/100m，现在浅层地热利用主要集中在120-150m之间，使用聚乙烯给水管就能实现能源利用。200-500m的中浅层地热利用和500-3000m的中深层地热资源利用则无法使用现有的管道系统实现。受技术限制，地下使用的管材对耐压等级要求较高，每100m压强增加1MPa，普通给水管只能做到1.6MPa，小口径管能做到2MPa，不能满足应用要求。化学交联PEXa管受加工工艺限制，不能生产大口径管道，产品使用受到限制。辐照交联PEXc管虽然有良好的应用前景，但是受到放射性环境污染，以及成本限制，市场化应用也受到限制。普通硅烷交联PEXb管因交联条件苛刻，只适用于薄壁产品，且在工厂预制交联，成本高，也不利于大口径管道的生产。且以上几种管道的连接需要金属法兰连接，对于地下空间，水和土壤的腐蚀大大缩短管道系统的寿命。本发明申请针对上述问题，开发了一种解决中浅层和中深层地下热能开发利用的管道系统。

通过检索，发现如下几篇与本发明专利申请相关的专利公开文献：

1、改良的交联聚乙烯绝缘料和6KV及以上交联聚乙烯绝缘电力电缆(CN1730531A)，电缆导体为细铜丝绞合软导体,绝缘层由100份交联聚乙烯,15-30份乙烯/醋酸乙烯,1.5-3份过氧化物交联剂改性的交联聚乙烯,绝缘屏蔽的金属屏蔽为细铜丝编织屏蔽,外护套为聚氯乙烯热塑性弹性体。既保留了交联聚乙烯绝缘料的优点,同时又克服了柔软弯曲性差的不足,还提高了绝缘料耐低温性能,改性绝缘料经-50℃低温冲击不开裂,所得电缆的弯曲性能得到显著改善,弯曲半径仅为电缆直径的6-8倍,弯曲次数大于1000-1100次(按GB/T12706.2-2002试验条件),电缆最低安装环境温度为-25℃,并且屏蔽性能得到提高。

2、具有防静电性能的无交联聚乙烯系树脂发泡粒子以及无交联聚乙烯系树脂发泡成型体(CN103608390A)，是使相对于100重量份聚乙烯系树脂含有0.1重量份～3重量份的防静电剂、且密度为0.920g/cm3以上且低于0.940g/cm3的聚乙烯系树脂粒子发泡而获得的，堆积密度BD为10g/L～100g/L，下述式(1)中求得的收缩率为3％～30％，收缩率＝(BD-VBD)×100÷VBD(1)在此，BD是在23℃、0.1MPa(标准大气压下)下的无交联聚乙烯系树脂发泡粒子的堆积密度，VBD是23℃、0.002MPa以下的减压下的无交联聚乙烯系树脂发泡粒子的堆积密度。

3、可交联聚乙烯组合物以及交联聚乙烯及制备方法、制品和应用(CN106366430A)，公开了一种可交联聚乙烯组合物以及交联聚乙烯及制备方法、制品和应用。该组合物含有聚乙烯，其中，该组合物的90℃三氯苯溶解析出物质量分数为49～83％；该组合物经180～200℃加热10～20min进行交联所得产物的凝胶含量小于20重量％。本发明提供的可交联聚乙烯组合物可以得到具有高刚性同时显著提升冲击性能的交联聚乙烯，且该交联聚乙烯可以在聚合物焊接中应用。