一种深层地热利用装置及其使用方法与流程

本发明涉及地热开发，特别涉及一种深层地热利用装置及其使用方法。

背景技术：

1、地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量，运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量，受限于深层地热的利用方式，其在进行使用的时候，将会面临多种使用情况，但不仅限于以下提出的一种，更具体的是，尤其为对于深层地热利用主要在干热岩中通过水力压裂等手段建造一个具有渗透性的人造热储，然后通过至少两口井与地下热储连通，再通过其中一口井向地下热储注水，吸热后从另外的井流出的方式进行开发利用。

2、但上述深层地热利用方式存在大规模造储和钻井工程，需要大量的前期投资的情况，并且还存在工质漏失、结垢严重、热储短路等技术问题。

3、结合上述问题切入点会发现，目前市场上的现有深层地热利用装置在进行使用的时候，很难去规避以上提出的问题，从而无法达到我们所期望的效果，故而，我们提出了一种在进行使用的时候，能够无需建造地热利用井，便可直接进行地热利用，且注水呈封闭循环方式，即可避免工质漏失、结垢严重、热储短路等技术问题的深层地热利用装置。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是提供一种深层地热利用装置及其使用方法，通过水被深层地热加热后形成蒸汽，放热冷凝成水，再重新落至深层地热位置进行加热，以此形成循环地热利用。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种深层地热利用装置，包括管壳、上端盖和下端盖，所述管壳的内部焊接有内套管，所述内套管和管壳之间形成储液腔，所述内套管底部设有引流件，顶部封闭，内套管的顶部穿出上端盖后伸入换热组件内；所述引流件包括锥形罩，锥形罩上设有若干蒸汽通道，锥形罩的底部开设有排液孔。

3、优选的方案中，围绕所述蒸汽通道设有挡边，挡边之间形成引流通道。

4、优选的方案中，所述内套管包括主体层，主体层的内壁设置有绝热层，绝热层的内壁设置有耐高温层。

5、优选的方案中，所述绝热层为陶瓷涂料，所述耐高温层为有机硅耐高温漆。

6、优选的方案中，所述下端盖的内壁焊接有传热翅片，且数量为若干个，并与下端盖形状贴合设置。

7、优选的方案中，所述换热组件包括壳体，壳体一端设有固定壳，所述固定壳的内设有隔板，隔板将固定壳内部分隔为进液腔和出液腔，进液腔和出液腔均设有与固定壳连通的通孔，所述壳体的内部设置有若干换热翅片，且换热翅片套接在内套管的表面，固定壳内设有导向板，固定壳顶部设有进液口，底部设有排放件。

8、优选的方案中，所述换热翅片呈堆叠状套接在内套管的表面，且相邻两个换热翅片之间呈一定间距分布，相邻两个换热翅片相对的一侧之间设有若干导热块，顶部和底部的换热翅片通过固定块与壳体内壁连接。

9、优选的方案中，所述排放件包括固定柱，所述固定柱上端设有暂存腔，固定柱顶部设有与暂存腔连通的若干进液孔，暂存腔通过阶梯孔与排液腔连通，暂存腔内设有形变体，形变体为热胀冷缩材料，形变体底部栓接推板，推板底部连接移动柱，移动柱外侧套装复位弹簧，移动柱通过连接柱连接封堵块，排液腔内设有封堵板，封堵板上设有与封堵块配合的排液孔。

10、优选的方案中，所述隔板的顶部焊接有弧形引导板，所述弧形引导板靠近固定壳内壁的一侧与固定壳焊接。

11、本发明还提供一种深层地热利用装置的使用方法，包括如下步骤：

12、步骤一、将管壳埋设在地面以下，向管壳和内套管之间形成的储液腔内注入冷水，并在传热翅片的作用下，增大传热面积，使深层地热将冷水加热并使其产生蒸汽；

13、步骤二、蒸汽会通过蒸汽通道在内套管内上升，直至上升至内套管顶端，并与换热组件进行换热处理；

14、步骤三、内套管内蒸汽上升至顶端，并经由换热翅片使热量散发在壳体的内部，而经过进液腔注入的冷水，使其在导向板的作用下在壳体内部上层流动，在流动至壳体下层，在此流动过程中与蒸汽热量进行热交换，从而加热成生活热水；

15、步骤四、蒸汽经过放热后再冷凝成水并回流至底部，使得冷凝水落至锥形体内部，并经过相邻两个挡边之间形成的引流通道进入排液孔在与底部液体汇合，以此进行循环地热利用；

16、步骤五、步骤三中，换热器中的水被加热后，会使形变体发生热胀现象，使其推动推板和移动柱移动，并通过连接柱带动封堵块向下移动，与封堵板分离，因此使得流体通道连通，将热水排出固定壳的内部，可以达到根据水温达到自动排放的效果。

17、本发明提供的一种深层地热利用装置及其使用方法，具有以下有益效果：

18、1、因管壳上端盖、下端盖和内套管之间可以形成封闭空间，且管壳和内套管之间可以形成储液腔，因此向储液腔内注水，并被深层地热加热后，可形成蒸汽，使蒸汽通过内套管上升至地面，并在内套管放热冷凝成水，再重新落至储液腔底部，以此形成循环地热利用，从而可以避免工质漏失、结垢严重、热储短路等技术问题，并且还可根据使用需求以及地热条件，使蒸汽连接直驱汽轮机发电，达到多重利用的效果。

19、2、通过设置换热组件，换热组件可以与上升的蒸汽进行换热，将注入的冷水加热成生活热水，输送给住宅使用，达到对深层地热利用使用的效果。

20、3、设置的排放件，还可在换热后的冷水达到实际所需温度时才对其进行排放，因此能够达到对地热热量利用的最大化。

技术特征：

1.一种深层地热利用装置，包括管壳（1）、上端盖（2）和下端盖（3），其特征在于，所述管壳（1）的内部焊接有内套管（4），所述内套管（4）和管壳（1）之间形成储液腔（5），所述内套管（4）底部设有引流件（6），顶部封闭，内套管（4）的顶部穿出上端盖（2）后伸入换热组件（7）内；所述引流件（6）包括锥形罩（601），锥形罩（601）上设有若干蒸汽通道（602），锥形罩（601）的底部开设有排液孔（603）。

2.根据权利要求1所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，围绕所述蒸汽通道（602）设有挡边（604），挡边（604）之间形成引流通道（605）。

3.根据权利要求1所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述内套管（4）包括主体层（401），主体层（401）的内壁设置有绝热层（402），绝热层（402）的内壁设置有耐高温层（403）。

4.根据权利要求3所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述绝热层（402）为陶瓷涂料，所述耐高温层（403）为有机硅耐高温漆。

5.根据权利要求1所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述下端盖（3）的内壁焊接有传热翅片（8），且数量为若干个，并与下端盖（3）形状贴合设置。

6.根据权利要求1所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述换热组件（7）包括壳体（701），壳体（701）一端设有固定壳（702），所述固定壳（702）的内设有隔板（703），隔板（703）将固定壳（702）内部分隔为进液腔（704）和出液腔（705），进液腔（704）和出液腔（705）均设有与固定壳（702）连通的通孔，所述壳体（701）的内部设置有若干换热翅片（706），且换热翅片（706）套接在内套管（4）的表面，固定壳（702）内设有导向板（707），固定壳（702）顶部设有进液口，底部设有排放件（708）。

7.根据权利要求6所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述换热翅片（706）呈堆叠状套接在内套管（4）的表面，且相邻两个换热翅片（706）之间呈一定间距分布，相邻两个换热翅片（706）相对的一侧之间设有若干导热块（9），顶部和底部的换热翅片（706）通过固定块（10）与壳体（701）内壁连接。

8.根据权利要求6所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述排放件（708）包括固定柱（7081），所述固定柱（7081）上端设有暂存腔（7082），固定柱（7081）顶部设有与暂存腔（7082）连通的若干进液孔（7083），暂存腔（7082）通过阶梯孔（7084）与排液腔（7085）连通，暂存腔（7082）内设有形变体（7086），形变体（7086）为热胀冷缩材料，形变体（7086）底部栓接推板（7087），推板（7087）底部连接移动柱（7088），移动柱（7088）外侧套装复位弹簧（70812），移动柱（7088）通过连接柱（7089）连接封堵块（70810），排液腔（7085）内设有封堵板（70811），封堵板（70811）上设有与封堵块（70810）配合的排液孔。

9.根据权利要求6所述的一种深层地热利用装置，其特征在于，所述隔板（703）的顶部焊接有弧形引导板（11），所述弧形引导板（11）靠近固定壳（702）内壁的一侧与固定壳（702）焊接。

10.一种深层地热利用装置的使用方法，其特征在于，包括如下步骤：

技术总结
本发明提供一种深层地热利用装置及其使用方法，包括管壳、上端盖和下端盖，所述管壳的内部焊接有内套管，所述内套管和管壳之间形成储液腔，所述内套管底部设有引流件，顶部封闭，内套管的顶部穿出上端盖后伸入换热组件内；所述引流件包括锥形罩，锥形罩上设有若干蒸汽通道，锥形罩的底部开设有排液孔。该装置通过水被深层地热加热后形成蒸汽，放热冷凝成水，再重新落至深层地热位置进行加热，以此形成循环地热利用。

技术研发人员：王子威,朱小毅,杨立明,张博,尹洪梅,范翼帆
受保护的技术使用者：中国长江三峡集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/18