專利名稱：超導型地下熱能直接提取系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種地熱利用裝置，具體地說是一種超導型地下熱能直接提取系統。
背景技術：
現有的地熱利用是通過抽取地下高溫 熱水或蒸汽，用于采暖、制冷、發電、洗浴等目的，以滿足人們的日常生產和生活所需。這種熱能利用方式無法提取無水或缺水干熱地質結構地層中的熱能。而實際上，在無水或缺水干熱地質結構地層中依然存在有豐富的地熱能，只是傳統技術無法進行提取和利用。另外，水的物理特性決定了傳統地熱溫度區間(70 130°C)的熱能只能用于采暖；如果用于發電，則效率太低，經濟性差，因此，無法進行大規模的商業化應用。近年來，國家要求利用地熱水必須同層回灌，這就意味著開發地熱資源必須打兩口以上的地熱井，一口井用于抽取地下熱水，另一口井用于尾水回灌。這樣就導致鉆井成本倍增，而單井的提熱功率較低。同時，傳統地熱水利用技術還存在導致地面沉降、熱水資源枯竭、熱污染、設備腐蝕結垢等一系列問題。目前所有地熱利用出現的問題及制約地熱利用技術發展的關鍵點是地下水作為導熱介質含有大量的容易導致腐蝕、結垢的化學成分，現有技術手段，無法在熱水抽取之前進行清除和分離，這也是目前世界各國在地熱利用中遇到的最大難題之一，雖經多年研究，一直沒有找到有效的解決方法和手段。而采樣抽取地熱水的傳統辦法，在無水或缺水干熱地質結構的地層中則根本無法提取地下熱能。
實用新型內容本實用新型的目的就是提供一種超導型地下熱能直接提取系統，以解決傳統地熱水利用技術存在的諸多不足和無水缺水干熱地質結構地層中的熱能無法提取利用的問題。本實用新型是這樣實現的一種超導型地下熱能直接提取系統，包括開設于地層中的熱巢，設置于所述熱巢內的井下換熱器，設置于地面上的井上換熱器，連接于所述井下換熱器與所述井上換熱器之間的雙路連接管，充填在所述井下換熱器、所述井上換熱器和所述雙路連接管中的超導換熱工質，以及從所述井上換熱器中引出的供熱管路。所述供熱管路與所述井上換熱器中的所述超導換熱工質相隔絕。在所述雙路連接管中的一根管路上接有將所述超導換熱工質向所述井下換熱器注入的注入泵。本實用新型通過超導換熱工質在井下換熱器與井上換熱器之間的循環流動來提取地下熱能，而不是采用抽取地下熱水的方式提取熱能，由此徹底解決了傳統地熱利用技術存在的腐蝕、結垢、難以回灌、熱污染、資源枯竭、容易引起地面塌陷或誘發地震等一系列問題，打破了傳統地熱利用技術單純依賴地熱水的局限性，為地熱能的利用開辟了廣闊的空間。
圖I是本實用新型的結構示意圖。
具體實施方式
如圖I所示，熱巢I開設于地層中，在熱巢I內設置有井下換熱器2，在地面上設置有井上換熱器4，雙路連接管3連接在井下換熱器2與井上換熱器4之間，在井下換熱器2、井上換熱器4和雙路連接管3中充填有超導換熱工質，供熱管路5從井上換熱器4中引出，連接到用戶6，為用戶提供熱能。用戶6既可以是城鎮工業或民用設施，也可以是電力系統的發電設施。當然，供熱管路5要與井上換熱器4中的超導換熱工質相隔絕，只將超導換熱工質中的熱能帶出。由此即可形成一種超導型的地下熱能直接提取系統。熱巢I的設置，首先是依據地質勘測結果及井上用熱溫度，然后根據地溫梯度確 定地下熱儲層溫度及深度；然后從地面向地層中打出一口 3 5千米深的豎井，井下的擴充空間應根據地質結構特點，采用相應的技術手段，進行具有針對性的導熱處理，由此即可形成與周邊地質結構具有高溫差導熱效果的熱巢。井下換熱器2在熱巢I內與地下熱水或無水干熱地質結構(巖石、礫石、土壤、泥漿等)進行高密度溫差熱量交換。井下換熱器2與井上換熱器4通過雙路連接管3相互連接。雙路連接管3—為注入管道，一為返排管道。在注入管道上接有將超導換熱工質向井下換熱器2注入的注入泵7。低溫的超導換熱工質通過注入管道進入熱巢I內的井下換熱器2，通過與周邊熱體進行高密度的熱量交換，吸收熱能后進入超臨界狀態，自動通過返排管道把熱量帶到井上換熱器4中。在井上換熱器4中的常規換熱作用下，熱量通過供熱管路5送出，或用于發電，或送入用戶供暖和制冷。在井上換熱器4中冷卻后的液態超導換熱工質通過注入泵7再次返回井下換熱器2。超導換熱工質在由井下換熱器2、井上換熱器4和雙路連接管3組成的封閉系統內不停地循環，只提取熱量而不抽取地下水。超導換熱工質可選擇對環境友好、無污染的超臨界二氧化碳；熱巢的空間體積應根據用能需求和地質結構予以確定，使其補熱速率大于提熱速率。
權利要求1.一種超導型地下熱能直接提取系統，其特征是，包括開設于地層中的熱巢(1)，設置于所述熱巢內的井下換熱器(2)，設置于地面上的井上換熱器(4)，連接于所述井下換熱器與所述井上換熱器之間的雙路連接管(3)，充填在所述井下換熱器、所述井上換熱器和所述雙路連接管中的超導換熱工質，以及從所述井上換熱器(4)中引出的供熱管路(5)。
2.根據權利要求I所述的超導型地下熱能直接提取系統，其特征是，所述供熱管路(5)與所述井上換熱器(4)中的所述超導換熱工質相隔絕。
3.根據權利要求I所述的超導型地下熱能直接提取系統，其特征是，在所述雙路連接管(3)中的一根管路上接有將所述超導換熱工質向所述井下換熱器(2)注入的注入泵(7)。
專利摘要本實用新型涉及一種超導型地下熱能直接提取系統，包括開設于地層中的熱巢，設置于所述熱巢內的井下換熱器，設置于地面上的井上換熱器，連接于所述井下換熱器與所述井上換熱器之間的雙路連接管，充填在所述井下換熱器、所述井上換熱器和所述雙路連接管中的超導換熱工質，以及從所述井上換熱器中引出的供熱管路。本實用新型通過超導換熱工質在井下換熱器與井上換熱器之間的循環流動來提取地下熱能，而不是采用抽取地下熱水的方式提取熱能，由此徹底解決了傳統地熱利用技術存在的腐蝕、結垢、難以回灌、熱污染、資源枯竭、容易引起地面塌陷或誘發地震等一系列問題，為地熱能的利用開辟了廣闊的空間。
文檔編號F24J3/08GK202719800SQ20122026416
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者楊圍杰 申請人:河北雷奧新能源科技股份有限公司