[实用新型]一种闭环热管式井下换热器

说明书

本实用新型涉及一种闭环热管式井下换热器，创新处在于地上循环水进水管的圆周管壁上嵌有若干闭环热管，每个闭环热管的一部分在地上循环水进水管与地上循环水出水管形成的循环水主流空间内，另一部分在换热器地热水上升套管与地上循环水外侧进水管形成的空间内。本实用新型利用闭环热管将地热水和地上循环水的换热，通过闭环热管内的流体循环相变，在原来仅在近壁面换热的基础上，增加了通过闭环热管实现主流空间流体的换热。再增大换热面积的同时，利用工质的相变传质过程完成了热量交换，有效增加了地上循环水和地热水之间的换热量，进而提高了系统的取热功率，且在取热过程中，完全没有地热水流出井口，实现了真正意义上的“取热不取水”。

技术领域

本实用新型属于地热工程领域，涉及地热资源开发利用技术，尤其是一种闭环热管式井下换热器。

背景技术

采灌结合是传统水热型地热能利用的主要模式。在某些砂岩地层成井环境条件下，地热水很难实现完全回灌，从而导致井下水位下降、地表排放环境污染、深井泵电耗逐年增大等一系列问题。通常要求地热尾水同层回灌量不低于95％，如果不能满足要求将关停地热井，造成了成本和资源的极大浪费。针对上述问题，一种“取热不取水”的地热能开发模式应运而生。

为进一步提高地热单井系统的取热功率，实现真正意义上的“取热不取水”，利用井下换热器开采地热是一种有效的技术手段。地热井下换热器主要是将换热器装置置于地热井内，清洁的循环水通过地热井下换热器被地热水加热后出地面为用户供热。该技术的关键是如何实现地热水不出地面，在地下将热量传递给循环冷却水。本实用新型提出了一种井下强化换热技术，适用于中深层地热井，可无需改造现有地热井的井身结构。

实用新型内容

本实用新型的目的在于改进现有技术的不足，提供一种闭环热管式井下换热器，用以实现地热水和循环水在地热井内的高效换热。在该换热过程中，地热水完全不出井口或地表，是真正意义上的“取热不取水”。在有效提高单井系统的取热功率的同时，大幅减少了深井泵的功耗，节约电能和运行成本。

本实用新型解决的技术问题采取以下技术方案实现：

一种闭环热管式井下换热器，设置在地热井中，包括与地热井同轴设置的地上循环水进水管和同轴插装的循环水出水管。地上循环水进水管底部封闭，循环水出水管为保温管。在所述地上循环水进水管的外侧设置有换热器套管，在所述的地上循环水进水管圆周管壁上，所述换热器套管内嵌入若干内置相变工质的闭环热管，组成闭环热管组。每个闭环热管的一部分在地上循环水进水管与地上循环水出水管形成的循环水主流空间内，另一部分在换热器套管内壁与地上循环水进水管外壁形成的地热水的主流空间内。

所述换热器套管的下部开设地热水入口，在换热器套管的圆周侧壁设有多个地热水回口。

上述结构使得地上循环水和地热水在闭环热管式井下换热器内进行热量交换，实现了“取热不取水”的热交换过程。

而且，为了避免地上循环水热量的损失，在地上循环水出水管的内壁设置有保温层，同时换热器套管设置有保温层。

本实用新型的优点和积极效果为：

本实用新型设计科学合理，利用闭环热管将地热水和地上循环水的换热由原来的仅在近壁面换热，改造成近壁面及嵌入壁面的闭式热管。增大换热面积的同时，通过热管内工质的相变传热及循环，实现冷热流体主流空间的热交换，有效强化了地上循环水和地热水之间的换热，进而提高了系统的取热功率；同时，在取热过程中，完全没有地热水流出井口，实现了真正意义上的“取热不取水”，并且对于静水位较低的地热井，利用本实用新型的井下换热器可大幅度减少深井泵的功耗，节约电能和运行成本。

附图说明

图1为本实用新型的主视剖面图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本实用新型作进一步详述，以下实施例是描述性而非限定性，不能以此限定本实用新型的保护范围。