专利名称：一种地热水单井分级回灌设备的制作方法
技术领域：
本实用新型主要涉及一种利用提取地下水热源并回灌的技术，具体是指一种地热水单井分级回灌的设备。
背景技术：
随着科技的发展和能源的短缺，分布广泛、再生性强、成本低廉的地下热能已经引起人们的广泛关注。现在，利用地下热能作为冷热源，进行能量转换供暖(冷)已经成为现实，但现有技术多为双井或多井抽灌，即一个井抽水，另一个或多个井回灌，这种技术不但钻井数量多，而且改变地下水的分布，长期运行会使抽水井附近地下水位降低，出现地面沉降等问题，并进而危机周边建筑物的基础。为解决上述问题，有人采用水平回转式单井抽灌换热装置，即将换热后的水通过加压回灌到同井的同层水中，使地下水作水平回转循环。但是，由于回灌水受土壤阻力和地球引力作用，阻碍回灌水水平运动的流程和区域，使回灌水很难回到需要的地下水层。为了解决这一问题，必须加大回水压力，扩大水井口径，导致回灌装置工艺复杂，造价高，限制了地热能源的开发利用。现有已经出现了单井回灌的设备，但是由于提水泵设置在地下，一旦损坏，需要将整个井体从地下抽出，才能进行维修，维修非常困难；而且回灌水的水温降低很快，达不到实际需要。实用新型内容1、实用新型目的本实用新型提供了一种地热水单井分级回灌设备，其目的在于解决现有的单井回灌设备提水泵设置在地下维修困难以及提取的水冷却较快水温达不到要求等方面存在的问题。2、技术方案本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种地热水单井分级回灌设备，包括井管，井管上端管口处的分水器，及与分水器通过回水管连接的热交换器，及井管内设置的提水管，所述井管为分级结构，其中每一级井管的管壁均由实体管与网眼管连接构成，井管的各级之间通过隔板隔开形成隔水层，使井管形成3级；分水器下方连接应急排水管和一组长度不同的分级回水管，应急排水管穿过井管的3个隔板，插入到井管的第3级以下，各个分级回水管分别插入井管的每一级；在井管内部设置的提水管沿井管轴向穿过隔板并插入到井管的底部，井管上端管口处设有一个自吸泵，该自吸泵连接一组长度不同的排沙管，排沙管分别插入井管的每一级；其特征在于在提水管的末端连接有过滤器，提水管的另一端经提水泵连接热交换器，井管的外侧还设置有隔层。所述的实体管是管壁不带通孔的井管；所述的网眼管是管壁带多个通孔的井管。所述隔层也为分级结构，其内部各级之间还设有隔断。所述隔断设在相邻网眼管之间的实体管外侧。所述隔断内部为沙子外部为尼龙袋。[0016]3、优点及效果本实用新型提出的一种地热水单井分级回灌设备，具有如下优点(1)回水管长度不同，配合带有多处网眼结构的井管，可以使回灌水在不同层面渗入地下，使回灌水有足够的渗透流程，减小地下压力对回灌水的阻力，且保证了回灌水沿纵向自流回灌，免去了加压设备；(2)回灌水与地下不同层面的地质接触并充分渗透回井管周围的地质中，可以防止地下水位下降，对地面及周边建筑物无影响；(3)单井抽灌，无需额外的回灌井，减少工艺的复杂性，降低成本；(4)回灌水通过不同深度的地质逐级加热，不会对井管附近的地热水源造成影响；(5)提水泵设置在地面上，维修时无需将整个井体从地下取出，直接在地面上即可进行，简化了维修过程；(6)井管外侧设有隔层，可以延长回水在地下的受热时间，使提水泵提出的水温符合要求。
图1为本实用新型剖面图；图2为本实用新型的井管示意图。附图标记说明1、井管，2、分水器，3、分级回水管，4、提水管，5、金属隔板，6、应急排水管，7、过滤器，8、热交换器，9、回水管，10、排沙管，11、自吸泵，12、提水泵，13、隔层，14、隔断。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型做进一步的说明如附图1所示，将长130米、口径0. 42米的井管1、采用打井工艺下到地下至含水层处，在井管1由上至下的第25米、第75米、第120米处各设置一个隔板5形成隔水层，使井管1形成三级。每一级井管都是实体管和网眼管连接，实体管是管壁不带通孔的井管；网眼管是管壁带多个通孔的井管；通孔的直径设计为广2cm，这样的设计是由于水的重量带来一定的压力，使井管内的泥沙很容易排出管外，不滞留在井管内；如果都制成网眼管，管壁外的泥沙由于负压的作用会回到管壁中来，反而会带来更多的泥沙，不如前述方案有效果。第一级井管管壁的上面13米为实体管，下面12米连接网眼管；第二级井管管壁的上面 38米为实体管，下面12米连接网眼管；第三级井管管壁的上面33米为实体管，下面12米连接网眼管；每一个网眼管均布有1042个通孔制作成网眼；这样设计尺寸，是为了使回灌水无需加压且能顺畅通过，沙石也不易在井管中停留下来。井管1上端开口处设有一个分水器2，该分水器2下部连接三个分级回水管3和应急排水管6，三个分级回水管3长度不同，依次深入井管1的各级中，应急排水管6穿过井管1的三个隔板5，插入到井管1的第3 级以下。井管1上端管口处设有一个自吸泵11，该自吸泵11连接一组长度不同的排沙管 10，排沙管10分别插入井管1的每一级。在井管1内部设置有提水管4，提水管4沿井管1 轴向穿过隔板5并插入到井管1的底部，在提水管4的底部末端连接有过滤器7，提水管4 的另一端经提水泵12连接热交换器8，热交换器8又通过回水管9与分水器2连接，提水泵12设置在井体上方，是因为一旦出现损坏，便于维修，不必将整个井体全部地下取出，即加快了维修时间，也节约了成本。在井管1的外侧还设置有隔层13，设置隔层13的目的是为了进一步延长回水在地下的渗透流程，增加受热时间，使回水受热更均勻，延缓水温降低的速度，使经提水泵12 提出的水温达到使用要求；隔层13也为分级结构，隔层13内部各级之间还设有隔断14，隔层13由上至下离井口最近的一层为12cm的红土，使用红土的目的是为了防止从网眼管排出的回灌水直接涌出地面，红土下面是沙子，沙子被隔断14分隔开，从而也形成三级结构， 在回灌水时，由于有隔板5的阻挡，不同长度的分级回水管3将水分别回灌至井管1的第一级、第二级、第三级，各级之间的回灌水通过管壁上的网眼结构渗入隔层13中沙子中，沿沙子的缝隙流过，渗入隔层13周围不同层的地下水源中，保证了回水的纵向自流回灌。每个隔断14设在相邻网眼管之间的实体管外侧，隔断14内部装有沙子外部为尼龙袋，这样设置的好处是可以阻止回水由于重力的作用而沿垂直方向直接向下流动，使其继续沿水平方向向两侧流动，从而延长了受热时间。工作时，12°C的地下水通过过滤器7过滤后，经提水泵12抽到提水管4中，并经提水管4送入热交换器8 ；换热后，变成5°C的水经回水管9进入分水器2，然后通过与分水器 2连接的分级回水管3分级回灌到地下水源中，与土壤换热后经过滤器7过滤再次被提水泵 12抽出，从而完成一次地下水的换热循环。分水器2下部连接一个应急排水管6，是为了防止分级回水管3被沙石堵塞。本装置在井管1上端开口处安装自吸泵11，是为了避免回水过程中由于回灌水夹带泥沙而堵塞井管1的网眼结构；并连接有三个长度均不相同的排沙管10，三个排沙管10 插入井管1的第一级、第二级、第三级，分别将这三级井管中沉降在隔板5上的泥沙抽到井外排掉。在提水管4的底部末端设置过滤器7，这样做是为了将水中的泥沙进一步过滤掉， 防止泥沙与水一起被提水泵提出。本实用新型这种地热水单井分级回灌设备，结构简单，造价成本低，便于维修，水温降温较慢，适于工业应用。
权利要求1.一种地热水单井分级回灌设备，包括井管(1)，井管上端管口处的分水器(2)，及与分水器通过回水管(9)连接的热交换器(8)，及井管内设置的提水管(4)，所述井管为分级结构，其中每一级井管的管壁均由实体管与网眼管连接构成，井管的各级之间通过隔板(5) 隔开形成隔水层，使井管形成3级；分水器(2)下方连接应急排水管(6)和一组长度不同的分级回水管(3)，应急排水管(6)穿过井管的3个隔板，插入到井管的第3级以下，各个分级回水管分别插入井管的每一级；在井管内部设置的提水管沿井管轴向穿过隔板并插入到井管的底部，井管上端管口处设有一个自吸泵(11 )，该自吸泵连接一组长度不同的排沙管 (10)，排沙管分别插入井管的每一级；其特征在于在提水管的末端连接有过滤器(7)，提水管的另一端经提水泵(12)连接热交换器，井管(1)的外侧还设置有隔层(13)。
2.根据权利要求1所述的一种地热水单井分级回灌设备，其特征在于所述的实体管是管壁不带通孔的井管；所述的网眼管是管壁带多个通孔的井管。
3.根据权利要求1所述的一种地热水单井分级回灌设备，其特征在于所述隔层(13) 也为分级结构，其内部各级之间还设有隔断(14)。
4.根据权利要求1或3所述的一种地热水单井分级回灌设备，其特征在于所述隔断 (14)设在相邻网眼管之间的实体管外侧。
5.根据权利要求4所述的一种地热水单井分级回灌设备，其特征在于所述隔断(14) 内部为沙子外部为尼龙袋。
专利摘要本实用新型涉及一种地热水单井分级回灌设备，包括井管，井管上端管口处的分水器，及与分水器通过回水管连接的热交换器，及井管内设置的提水管，所述井管为分级结构，其中每一级井管的管壁均由实体管与网眼管连接构成，井管的各级之间通过隔板隔开形成隔水层，使井管形成3级；其特征在于在提水管的末端连接有过滤器，提水管的另一端经提水泵连接热交换器，井管的外侧还设置有隔层。解决了现有技术存在维修困难、水温降温较快等方面存在的问题，具有结构简单，造价成本低，便于维修，水温降温较慢等优点，易于推广应用。
文档编号F24J3/08GK202013040SQ201120012178
公开日2011年10月19日 申请日期2011年1月17日 优先权日2011年1月17日
发明者王心海, 王麒 申请人:王心海