專利名稱：同層地熱循環利用系統的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及地熱循環利用，特別涉及一種同層地熱循環利用系統。
背景技術：
地熱資源作為可再生的能源，雖然目前在整個能源結構中的地位微乎其微，但與 太陽能、風能及潮汐能等相比較，品位卻是最高，是最為現實可行的熱源，若進行合理的開 發利用，就會成為一種取之不盡、用之不竭的清潔能源。地熱利用途徑及利用效率是目前能 源領域的研究重點。溫泉洗浴是最原始的地熱利用方式，已有數千年歷史。隨著科技進步，熱泵等技術 的出現使地熱能在更廣闊的領域體現出價值。例如利用地熱資源的熱泵熱水技術運用在家 庭中，地暖，整體熱水供應，夏季空調利用綜合初裝設計費用和運行使用費用較其它方式要 節能得多，其次利用高溫地熱流體發電也成為了新的嘗試。地熱源主要具有幾大特點1、水質礦化度高，對開采設備以及管路的腐蝕性強，尾 水不經處理就進行排放會對地表生態環境造成嚴重破壞；2、對地熱水的大規模開采和利用 會造成淺表地下水體水位下降，而來自大氣降水的補充不能夠完全填補這方面的缺失，當 地熱水體被過量開采后，不可避免地產生巖層內及巖層下的水體空缺，導致大地的穩定性 受到破壞。尤其是在一些蘊藏有大量地熱資源的沿海地區，因地下多沉積巨厚的松散層，其 顆粒較細，結構復雜，更易因地熱水開采誘發地面沉降等破壞。較為有效的方式是，將利用過后的地熱尾水進行回灌，現有方式包括a、單井異層 回灌即將某地層內的地熱水利用后從同一口井內回灌至另一地層內，該方法主要缺陷在 于回灌水沒有充分與淺表土壤進行熱量交換，溫度尚未恢復到初始溫度，就被抽回，土壤 熱效利用低，其次，于同一口井內同時進行抽水和回灌，抽水量和回灌量均降低，地面采暖 效果易受較大影響，再次，異層回灌，須得保障取水層和回灌水層水質近似，否則，易對回灌 水層造成污染，同時，取水層因尾水無法回位，取水時帶出的泥砂、粘土無法回到取水層，長 年累月造成該層地質結構發生變化；b、異井異層回灌，異井回灌方式延長了尾水的流程，便 于其與巖土層進行充分的熱交換，但同樣易導致水質污染及地質結構變化的問題；C、異井 同層回灌，異井同層回灌是目前采用較廣的方式，克服了前兩種方式的諸多缺陷。但實際操作中，因開采井與回灌井液面之間的壓差不足，常常遇到回灌量顯著低 于開采量的情況，須得加壓回灌，加大回灌力度，才能保障基本要求。加壓回灌能耗大，對系 統的安全性能要求高，操作不當即會產生一定安全隱患。需要克服所述缺陷，提供一種地熱循環利用系統，采用異井同層回灌的方式進行 地熱利用，尾水回灌時無需加壓即可滿足需求，回灌率高，回灌效果好，能耗低，系統運行安全。
發明內容有鑒于此，本實用新型的目的是提供一種同層地熱循環利用系統，采用異井同層回灌的方式進行地熱利用，尾水回灌時無需加壓，即可滿足需求，回灌率高，回灌效果好，能 耗低，系統運行安全。本實用新型的同層地熱循環利用系統，包括抽水井、回灌井、地上換熱器、冷流體 輸送管路和取暖管網，抽水井底部與回灌井底部連通于同層地熱水層，抽水井底部設置潛 水泵，潛水泵的出水口通過地上換熱器的管程與回灌井連通，冷流體輸送管路通過地上換 熱器的殼程與取暖管網連通，在此基礎上，本實用新型結構還包括虹吸管、引水管和回水 管，抽水井井口及回灌井井口均密封設置；引水管密封穿過抽水井，潛水泵的出水口通過引 水管與地上換熱器的管程入口連通，回水管密封穿過回水井，地上換熱器的管程出口通過 回水管連通于回灌井靜水位液面上方；虹吸管一端密封穿過抽水井連通于抽水井動水位液面下方，另一端密封穿過回水 井連通于回水井動水位液面下方； 地熱水流動管路上沿地熱水流動方向設置單向閥。進一步，回灌井為至少兩口并沿抽水井周向分布，地上換熱器為至少兩套并依次 串聯，潛水泵的出水口通過引水管與首套地上換熱器的管程入口連通，尾套地上換熱器的 管程出口與各個回灌井的回水管連通；進一步，引水管管路上設置除砂器；進一步，抽水井側壁及回灌井側壁位于各自動水位液面下方均設置貫穿井內壁和 井外壁的滲水孔；進一步，抽水井井口和回灌井井口分別通過密封壓蓋密封設置，引水管沿抽水井 縱向密封穿過抽水井井口的密封壓蓋，回水管沿回灌井縱向密封穿過回灌井井口的密封壓
至
ΓΤΠ ο本實用新型的有益效果本實用新型結構的同層地熱循環利用系統包括虹吸管、 引水管和回水管，抽水井井口及回灌井井口均密封設置；潛水泵的出水口通過引水管與地 上換熱器的管程入口連通，地上換熱器的管程出口通過回水管連通于回灌井靜水位液面上 方；虹吸管一端密封穿過抽水井連通于抽水井動水位液面下方，另一端密封穿過回水井連 通于回水井動水位液面下方；潛水泵工作時，地熱水流至地上換熱器的管程內并與殼程內 的冷流體換熱，冷流體升溫后被輸送至取暖管網供用戶取暖，而降溫的地熱水(即尾水)則 通過回水管回到回灌井內，在相同地熱層內被再次加熱；因抽水井及回水井均密封設置， 二者靜水位液面上方封閉了一段空氣，設置虹吸管后，潛水泵抽水，抽水井液面降低，回灌 井液壓高于抽水井內液壓，回灌井內的地熱水被虹吸管抽送至抽水井，與此同時，回灌井的 液面下降，回灌井的空氣段內腔呈負壓態，地上換熱器管程內的地熱水即可在負壓作用下 經回水管自動導入回灌井內，地熱水流動管路上沿地熱水流動方向設置單向閥，防止流體 倒流，降低運行風險；基于此，本實用新型有效解決了傳統地熱水回灌時必須加壓回灌的 問題，在沒有加壓裝置的情況下實現了尾水的有效回灌，同時系統能耗降低，操作安全性提 尚ο整個系統結構簡單，易于實現，在地熱的開發利用方面廣闊前景及重要意義。以下結合附圖和具體實施例對本實用新型作進一步描述。[0019]
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為
圖1的A部放大圖。
具體實施方式
圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為
圖1的A部放大圖。如圖所示本實施例的同層地熱循環利用系統，包括抽水井1、回灌井2、地上換熱器3、冷流 體輸送管路4、取暖管網12、虹吸管8、引水管6和回水管7，抽水井底部與回灌井底部連通 于同層地熱水層13，抽水井底部設置潛水泵5，潛水泵5的出水口通過地上換熱器的管程與 回灌井2連通，冷流體輸送管路4通過地上換熱器的殼程與取暖管網連通，抽水井井口及回 灌井井口均密封設置；引水管6密封穿過抽水井，潛水泵5的出水口通過引水管6與地上換 熱器3的管程入口連通，回水管7密封穿過回水井，地上換熱器3的管程出口通過回水管7 連通于回灌井靜水位液面上方；虹吸管8 —端密封穿過抽水井連通于抽水井動水位液面下 方，另一端密封穿過回水井連通于回水井動水位液面下方；地熱水流動管路上沿地熱水流 動方向設置單向閥9。潛水泵5工作時，地熱水經引水管6流至地上換熱器3的管程內，并與流經地上換 熱器3殼程內的冷流體換熱，冷流體吸熱升溫后被輸送至取暖管網供用戶取暖，而降溫的 地熱水(即尾水)則通過回水管回到回灌井內，在相同地熱層內被再次加熱；因設置虹吸管 且抽水井及回灌井均為密封狀態，潛水泵抽水時，抽水井液面降低，回灌井內液壓高于抽水 井內液壓，虹吸管抽送回灌井內的地熱水至抽水井，與此同時，回灌井的液面下降，回灌井 的空氣段內腔呈負壓態，地上換熱器管程內的地熱水即可在負壓作用下經回水管自動導入 回灌井內，地熱水流動管路上沿地熱水流動方向設置單向閥9，本實施例中，單向閥9可防 止回灌井內的流體倒流，保障其負壓態的穩定，在此方案中，抽水井不局限其數量，一個或 多個均可。其中，地上換熱器可以一套或多套，若為多套換熱器，多套換熱器之間可以并聯， 也可以串聯，還可并聯一部分換熱器之后再與其余換熱器串聯。作為上述方案的優選方案，回灌井2為至少兩口并沿抽水井周向分布，具體實施 方式為回灌井為兩口(圖中僅示出其中一口)，在抽水井抽水功率一定的情況下，回灌井數 量增多可有效提高尾水回灌率；地上換熱器為至少兩套并依次串聯，具體實施方式
為兩套， 潛水泵的出水口通過引水管與首套地上換熱器的管程入口連通，尾套地上換熱器的管程出 口通過分水器19與各個回灌井的回水管連通，換熱器串聯使冷流體能夠更加充分得吸收 地熱水的熱量，提高系統換熱效能。在前述結構的基礎上，本實施例進一步于引水管管路上設置除砂器11，使抽水帶 出的泥土、砂石得到過濾，降低管路堵塞的風險，提高設備使用壽命。在前述結構的基礎上，本實施例進一步于抽水井側壁位于其動水位液面下方設置 貫穿抽水井內壁與外壁的抽水井滲水孔111，回灌井側壁位于其動水位液面下方設置貫穿 回灌井內壁與外壁的回灌井滲水孔112，便于土壤中的滲水流入井內。在前述結構的基礎上，本實施例進一步通過密封壓蓋結構對抽水井井口和回灌井 井口進行密封，引水管沿抽水井縱向密封穿過抽水井井口的密封壓蓋，回水管沿回灌井縱 向密封穿過回灌井井口的密封壓蓋，如圖所示，密封壓蓋包括封井法蘭井蓋18，封井法蘭井蓋18通過預埋地腳螺栓14與地面固定設置，封井法蘭井蓋18的下端與井管15上端共同 內套于柔性管16內，柔性管16外圓通過兩個夾箍箍緊即可，引水管6與回水管7穿過密封 壓蓋時，均可通過密封圈結構實現貫穿部位的密封，此為現有技術，在此不多做闡述。 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參 照較佳實施例對本實用新型進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本 實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本實用新型技術方案的宗旨和范 圍，其均應涵蓋在本實用新型的權利要求范圍當中。
權利要求1.一種同層地熱循環利用系統，包括抽水井(1)、回灌井(2)、地上換熱器(3)、冷流體 輸送管路(4 )和取暖管網，抽水井底部與回灌井底部連通于同層地熱水層，抽水井底部設置 潛水泵(5)，潛水泵(5)的出水口通過地上換熱器的管程與回灌井(2)連通，冷流體輸送管 路(4)通過地上換熱器的殼程與取暖管網連通，其特征在于抽水井井口及回灌井井口均 密封設置；還包括虹吸管(8)、引水管(6)和回水管(7)；引水管(6)密封穿過抽水井，潛水泵(5)的出水口通過引水管(6)與地上換熱器(3)的 管程入口連通，回水管(7)密封穿過回水井，地上換熱器(3)的管程出口通過回水管(7)連 通于回灌井靜水位液面上方；虹吸管(8)—端密封穿過抽水井連通于抽水井動水位液面下方，另一端密封穿過回水 井連通于回水井動水位液面下方；地熱水流動管路上沿地熱水流動方向設置單向閥(9 )。
2.根據權利要求1所述的同層地熱循環利用系統，其特征在于回灌井(2)為至少兩 口并沿抽水井周向分布，地上換熱器為至少兩套并依次串聯，潛水泵(5)的出水口通過引水 管(6)與首套地上換熱器的管程入口連通，尾套地上換熱器的管程出口與各個回灌井的回 水管連通。
3.根據權利要求1或2所述的同層地熱循環利用系統，其特征在于引水管管路上設 置除砂器(10)。
4.根據權利要求3所述的同層地熱循環利用系統，其特征在于抽水井側壁及回灌井 側壁位于各自動水位液面下方均設置貫穿井內壁和井外壁的滲水孔。
5.根據權利要求4所述的同層地熱循環利用系統，其特征在于抽水井井口和回灌井 井口分別通過密封壓蓋密封設置，引水管(6)沿抽水井縱向密封穿過抽水井井口的密封壓 蓋，回水管(7)沿回灌井縱向密封穿過回灌井井口的密封壓蓋。
專利摘要本實用新型公開了一種同層地熱循環利用系統，包括抽水井、回灌井、虹吸管和引水管等，抽水井井口及回灌井井口均密封設置，地上換熱器的管程出口通過回水管連通于回灌井靜水位液面上方；虹吸管兩端分別密封穿過抽水井和回灌井并連通于所在井的動水位液面下方；運行時，地熱水與地上換熱器管程內與殼程內的冷流體換熱，降溫后再通過回水管回到回灌井內；因抽水井及回水井均密封設置，當井液面降低，回灌井液壓高于抽水井內液壓后，回灌井內的水被虹吸管抽送至抽水井，與此同時，回灌井液面下降，回灌井的空氣段內腔呈負壓態，地上換熱器管程內的地熱水即可在負壓作用下經回水管自動導入回灌井內，系統能耗低，安全性高，結構簡單且易于實現。
文檔編號E21B33/03GK201866970SQ20102056864
公開日2011年6月15日 申請日期2010年10月20日 優先權日2010年10月20日
發明者劉漢風 申請人:劉漢風