(12)实用新型专利
(10)授权公告号 CN 210292398 U(45)授权公告日 2020.04.10
(21)申请号 201921316805.1(22)申请日 2019.08.14
(73)专利权人 青海省水文地质工程地质环境地
质调查院
地址 810008 青海省西宁市城西区苏家河
湾4号(72)发明人 严维德 黄勇 朱进守 李成英
周慰 吴正寿 马月花 方郭志 杨生豪 辛连君 (74)专利代理机构 西宁工道知识产权代理事务
所(普通合伙) 63102
代理人 沈耀忠(51)Int.Cl.
F24T 10/40(2018.01)F28D 15/02(2006.01)
权利要求书1页 说明书4页 附图4页
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
CN 210292398 U(54)实用新型名称
一种热流场叠加干热岩能量换热装置(57)摘要
一种热流场叠加干热岩能量换热装置，涉及干热岩能量获取技术领域，其结构为：干热岩中间设置有换热孔，换热孔周围设置有增温孔，换热孔内设置有换热器，所述换热器由注导热液体管、蒸汽输出管和导热液体组成，换热孔的中间设置有一层隔离板，注导热液体管和蒸汽输出管分别穿过隔离板，注导热液体管和蒸汽输出管底部壁上设置有小孔；隔离板的上部填充有密闭填
增温孔分为上下两部分，上部分为密闭填充层A，
充层B，下部分为导热材料。本实用新型的有益效果在于：以钻孔换热方法为核心技术的干热岩热能提取技术体系是干热岩资源开发利用的有效方法之一，本实用新型具有装置结构简单，材料易得，获取热能稳定，节约资源，对生态环境不会造成污染和破坏，资源利用率高优点。
CN 210292398 U
权 利 要 求 书
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1.一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：干热岩（1）中间设置有换热孔（2），换热孔（2）周围设置有增温孔（3），换热孔（2）内设置有换热器（11），所述换热器（11）由注导热液体管（7）、蒸汽输出管（6）和导热液体组成，换热孔（2）的中间设置有一层隔离板（5），注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）分别穿过隔离板（5），穿过隔离板（5）底部的注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置有小孔（10）；隔离板（5）的上部填充有密闭填充层A（4），增温孔（3）分为上下两部分，上部分为密闭填充层B（8），下部分为导热材料（9）。
2.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述换热孔（2）周围设置有增温孔（3），增温孔（3）的排列呈圆形或矩形或菱形或三角形。
3.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述增温孔（3）的数量为2个以上。
4.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述导热材料（9）为铜或铝或银。
5.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述穿过隔离板（5）的注导热液体管（7）下端为封闭口；蒸汽输出管（6）下端为开口，注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置的小孔（10）的孔径在0.5mm-2mm。
6.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述密闭填充层A（4）和密闭填充层B（8）的材料为混凝土或石棉或粘土。
7.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述换热孔（2）和增温孔（3）内均设置有护壁管。
8.根据权利要求1所述的一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其特征在于：所述蒸汽输出管（6）与发电厂或者供热站连通，发电厂或者供热站与冷却室连通，冷却室与注导热液体管（7）连通。
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说 明 书
一种热流场叠加干热岩能量换热装置
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技术领域
[0001]本实用新型涉及一种干热岩能量获取技术领域，特别是涉及一种热流场叠加干热岩能量换热装置。
背景技术
[0002]干热岩能量获取技术是在国外自20世纪70年代开始研发与培育干热岩地热资源开发利用，其商业开发前景进一步明朗，具有调整全球能源产业结构潜力的背景下诞生的。干热岩地热资源是稳定可再生能源，是一种极具开发前景的战略性接替能源。2011年以来，我国也加快了干热岩地热资源勘查开发研究，加入了未来新能源制高点的争夺，部署了相关勘查项目，并在共和盆地发现了大面积的优质干热岩资源。尽快开展干热岩地热资源开发利用核心技术研究，尽快推动干热岩开发利用，符合国家能源政策导向 “一优两高”和打好“四张牌”中清洁能源发展牌的战略部署。因此本技术可作为解决未来我国能源限制瓶颈的重要技术之一。
发明内容
[0003]本实用新型提供一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其结构为：干热岩（1）中间设置有换热孔（2），换热孔（2）周围设置有增温孔（3），换热孔（2）内设置有换热器（11），所述换热器（11）由注导热液体管（7）、蒸汽输出管（6）和导热液体组成，换热孔（2）的中间设置有一层隔离板（5），注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）分别穿过隔离板（5），穿过隔离板（5）底部的注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置有小孔（10）；隔离板（5）的上部填充有密闭填充层A（4），增温孔（3）分为上下两部分，上部分为密闭填充层B（8），下部分为导热材料（9）。
[0004]进一步的所述换热孔（2）周围设置有增温孔（3），增温孔（3）的排列呈圆形或矩形或菱形或三角形。
[0005]进一步的所述增温孔（3）的数量为2个以上。[0006]进一步的所述导热材料（9）为铜或铝或银，由于考虑成本问题，优选铜或铝。[0007]进一步的所述穿过隔离板（5）的注导热液体管（7）下端为封闭口；蒸汽输出管（6）下端为开口，注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置的小孔（10）的孔径在0.5mm-2mm。[0008]进一步的所述密闭填充层A（4）和密闭填充层B（8）的材料为混凝土或石棉或粘土。[0009]进一步的所述换热孔（2）和增温孔（3）内均设置有护壁管。[0010]进一步的所述蒸汽输出管（6）与发电厂或者供热站连通，发电厂或者供热站与冷却室连通，冷却室与注导热液体管（7）连通；具体过程为导热液体通过注导热液体管（7）壁上的小孔（10）注入换热孔（2）内，在换热孔（2）内换热变成热蒸汽，热蒸汽从蒸汽输出管（6）输出，蒸汽输出管（6）将热蒸汽输送到发电厂发电或者供热站供热，发电厂或者供热站获取热能之后将热导热液体输送到冷却室进一步冷却，冷却之后的冷导热液体通过注导热液体管（7）又注入换热孔（2）内依次循环。
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说 明 书
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本实用新型的原理及使用方法：是利用介质导热性差异，通过钻孔人工改善场地
的热流场，建立局部干热岩高温异常区，形成热岛区，在钻孔增温孔内安装导热材料，通过激发热补给（热流场叠加）稳定提取150摄氏度以上的热量，在换热孔内安装换热器（导热材料），形成一个深埋地下的干热岩换热器，在注导热液体管中注定量换热流体介质，使其向下运动的过程中，换热器外部的热储层加热，到底部时达到最热，形成高温蒸汽，从蒸汽输出管出来接入配套设备提取热量，利用后的流体介质再回到换热器内，构成密闭循环的结构，干热蒸汽用于发电供暖等能源利用。[0012]本实用新型的有益效果在于：以钻孔换热方法为核心技术的干热岩热能提取技术体系是干热岩资源开发利用的有效方法之一，本实用新型具有装置结构简单，材料易得，获取热能稳定，节约资源，对生态环境不会造成污染和破坏，资源利用率高等优点。并且能让我国有机会率先突破干热岩资源商业化利用瓶颈。
附图说明
[0013]图1为本实用新型的结构图；[0014]图2为本实用新型主视剖面图；[0015]图3为本实用新型俯视图；[0016]图4为结构图剖面图；[0017]图中：1、热干岩，2、换热孔，3、增温孔，4、密闭填充层A，5、隔离板，6、蒸汽输出管，7、注导热液体管，8、密闭填充层B，9、导热材料，10、小孔，11、换热器。具体实施方式
[0018]实施例1如图1-图4所示，本实用新型提供一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其结构为：干热岩（1）中间设置有换热孔（2），换热孔（2）周围设置有增温孔（3），换热孔（2）内设置有换热器（11），所述换热器（11）由注导热液体管（7）、蒸汽输出管（6）和导热液体组成，换热孔（2）的中间设置有一层隔离板（5），注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）分别穿过隔离板（5），穿过隔离板（5）底部的注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置有小孔（10）；隔离板（5）的上部填充有密闭填充层A（4），增温孔（3）分为上下两部分，上部分为密闭填充层B（8），下部分为导热材料（9）。[0019]进一步的所述换热孔（2）周围设置有增温孔（3），增温孔（3）的排列呈圆形。[0020]进一步的所述增温孔（3）的数量为2个。[0021]进一步的所述导热材料（9）为铜。[0022]进一步的所述穿过隔离板（5）的注导热液体管（7）下端为封闭口；蒸汽输出管（6）下端为开口，注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置的小孔（10）的孔径为0.5mm。[0023]进一步的所述密闭填充层A（4）和密闭填充层B（8）的材料为混凝土。[0024]进一步的所述换热孔（2）和增温孔（3）内均设置有护壁管。[0025]进一步的所述蒸汽输出管（6）与发电厂或者供热站连通，发电厂或者供热站与冷却室连通，冷却室与注导热液体管（7）连通；具体过程为导热液体通过注导热液体管（7）壁上的小孔（10）注入换热孔（2）内，在换热孔（2）内换热变成热蒸汽，热蒸汽从蒸汽输出管（6）输出，蒸汽输出管（6）将热蒸汽输送到发电厂发电或者供热站供热，发电厂或者供热站获取
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说 明 书
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热能之后将热导热液体输送到冷却室进一步冷却，冷却之后的冷导热液体通过注导热液体管（7）又注入换热孔（2）内依次循环。[0026]实施例2如图1-图4所示，本实用新型提供一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其结构为：干热岩（1）中间设置有换热孔（2），换热孔（2）周围设置有增温孔（3），换热孔（2）内设置有换热器（11），所述换热器（11）由注导热液体管（7）、蒸汽输出管（6）和导热液体组成，换热孔（2）的中间设置有一层隔离板（5），注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）分别穿过隔离板（5），穿过隔离板（5）底部的注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置有小孔（10）；隔离板（5）的上部填充有密闭填充层A（4），增温孔（3）分为上下两部分，上部分为密闭填充层B（8），下部分为导热材料（9）。[0027]进一步的所述换热孔（2）周围设置有增温孔（3），增温孔（3）的排列呈矩形。[0028]进一步的所述增温孔（3）的数量为8个。[0029]进一步的所述导热材料（9）为铝。[0030]进一步的所述穿过隔离板（5）的注导热液体管（7）下端为封闭口；蒸汽输出管（6）下端为开口，注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置的小孔（10）的孔径为1mm。[0031]进一步的所述密闭填充层A（4）和密闭填充层B（8）的材料为石棉。[0032]进一步的所述换热孔（2）和增温孔（3）内均设置有护壁管。[0033]进一步的所述蒸汽输出管（6）与发电厂或者供热站连通，发电厂或者供热站与冷却室连通，冷却室与注导热液体管（7）连通；具体过程为导热液体通过注导热液体管（7）壁上的小孔（10）注入换热孔（2）内，在换热孔（2）内换热变成热蒸汽，热蒸汽从蒸汽输出管（6）输出，蒸汽输出管（6）将热蒸汽输送到发电厂发电或者供热站供热，发电厂或者供热站获取热能之后将热导热液体输送到冷却室进一步冷却，冷却之后的冷导热液体通过注导热液体管（7）又注入换热孔（2）内依次循环。[0034]实施例3如图1-图4所示，本实用新型提供一种热流场叠加干热岩能量换热装置，其结构为：干热岩（1）中间设置有换热孔（2），换热孔（2）周围设置有增温孔（3），换热孔（2）内设置有换热器（11），所述换热器（11）由注导热液体管（7）、蒸汽输出管（6）和导热液体组成，换热孔（2）的中间设置有一层隔离板（5），注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）分别穿过隔离板（5），穿过隔离板（5）底部的注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置有小孔（10）；隔离板（5）的上部填充有密闭填充层A（4），增温孔（3）分为上下两部分，上部分为密闭填充层B（8），下部分为导热材料（9）。[0035]进一步的所述换热孔（2）周围设置有增温孔（3），增温孔（3）的排列呈三角形。[0036]进一步的所述增温孔（3）的数量为16个。[0037]进一步的所述导热材料（9）为铜。[0038]进一步的所述穿过隔离板（5）的注导热液体管（7）下端为封闭口；蒸汽输出管（6）下端为开口，注导热液体管（7）和蒸汽输出管（6）壁上设置的小孔（10）的孔径在2mm。[0039]进一步的所述密闭填充层A（4）和密闭填充层B（8）的材料为粘土。[0040]进一步的所述换热孔（2）和增温孔（3）内均设置有护壁管。[0041]进一步的所述蒸汽输出管（6）与发电厂或者供热站连通，发电厂或者供热站与冷却室连通，冷却室与注导热液体管（7）连通；具体过程为导热液体通过注导热液体管（7）壁上的小孔（10）注入换热孔（2）内，在换热孔（2）内换热变成热蒸汽，热蒸汽从蒸汽输出管（6）
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输出，蒸汽输出管（6）将热蒸汽输送到发电厂发电或者供热站供热，发电厂或者供热站获取热能之后将热导热液体输送到冷却室进一步冷却，冷却之后的冷导热液体通过注导热液体管（7）又注入换热孔（2）内依次循环。[0042]利用介质导热性差异，通过钻孔人工改善场地的热流场，建立局部干热岩高温异常区，形成热岛区，在钻孔增温孔内安装导热材料，通过激发热补给（热流场叠加）稳定提取150摄氏度以上的热量，在换热孔内安装换热装置（导热材料），形成一个深埋地下的干热岩取热器，在注导热液体管中注定量换热流体介质，使其向下运动的过程中，换热器外部的热储层加热，到底部时达到最热，形成高温蒸汽，从蒸汽输出管出来接入配套设备提取热量，利用后的流体介质再回到换热器内，构成密闭循环的结构，干热蒸汽用于发电供暖等能源利用。
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