百分百回灌的双向过滤地热利用供暖系统的制作方法

本发明涉及百分百回灌的双向过滤地热利用供暖系统。

背景技术：

目前，地热资源作为一种可再生能源已纳入“十三五”能源规划。如何利用好地热资源是当前节能减排的理想选择之一。

地热水从地层内开采至地面进行换热利用，地热水的温度、压力等工况发生改变，且与空气接触后的地热水组分发生变化，回灌过程中在砂岩热储内形成了不同成因的堵塞，造成砂岩热储内地热尾水回灌流量减小，回灌效率降低，甚至不能进行回灌。现有的回灌装置基本由过滤装置、排气装置和加压回灌泵串联组成。从整体来看，目前所使用的回灌装置主要有以下缺点：由于地热尾水所含悬浮物颗粒粒级范围广，此类设施容易造成过滤器在运行过程中工作负荷过大；另一方面，尽管经过过滤，长时间回灌后，回灌井也会发生不同程度的堵塞造成回灌效率降低。回灌装置未能将开采至回灌整个系统整体考虑设计，造成管路水力工况存有相互干扰。石英砂罐过滤装置使用过程中遇矿化度高、成分复杂的地热水容易造成块结，会降低过滤效果，且不易清洗。氮气保护装置及石英砂罐占地过大，不易大规模推广使用。。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题总的来说是提供一种百分百回灌的双向过滤地热利用供暖系统；详细解决的技术问题以及取得有益效果在后述内容以及结合具体实施方式中内容具体描述。

为解决上述问题，本发明所采取的技术方案是：

一种百分百回灌的双向过滤地热利用供暖系统，包括第一水井与第二水井、设置在第一水井中的第一井壁管、设置在第一井壁管内孔中的第一抽排水装置、设置在第二水井中的第二井壁管以及设置在第二井壁管内孔中的第二抽排水装置；第一水井与第二水井通过双向溢水回流管互通；双向溢水回流管分别低于第一水井与第二水井的上端口。

一种百分百回灌的双向过滤地热利用供暖系统，包括第一水井与第二水井、设置在第一水井中的第一井壁管、设置在第一井壁管内孔中的第一抽排水装置、设置在第二水井中的第二井壁管、设置在第二井壁管内孔中的且与第一抽排水装置结构相同的第二抽排水装置、第一除砂器、出水管道、第一两位三通电磁阀、第一出液管路、第一进液管路、第二两位三通电磁阀、第二进液管路、第二除砂器、第二出液管路、以及用于供热输出的换热器；

第一抽排水装置的管路与第一两位三通电磁阀的进入口a通过出水管道连通，第一两位三通电磁阀的一出口c通过第一出液管路与换热器一出口连通，第一两位三通电磁阀的一出口b通过第一进液管路与换热器一进口连通；第一除砂器连接在第一进液管路上；

第二抽排水装置的管路与第二两位三通电磁阀的进入口e连通，第二两位三通电磁阀的一出口f通过第二出液管路与换热器另一出口连通，第二两位三通电磁阀的一出口g通过第二进液管路与换热器另一进口连通；第二除砂器连接在第二进液管路上；

其中，包括两套水循环方案：

方案一，第一抽排水装置从第一水井抽取的地热依次通过出水管道、第一两位三通电磁阀的进入口a、第一两位三通电磁阀的一出口b、以及第一除砂器后，最后进入换热器中，换热器循环后的尾水依次通过第二出液管路、第二两位三通电磁阀的一出口f、以及第二两位三通电磁阀的进入口e后，返回到第二抽排水装置位于的第二水井中；

方案二，第二抽排水装置从第二水井抽取的地热依次通过第二两位三通电磁阀的进入口e、第二两位三通电磁阀的一出口g、第二除砂器、以及第二进液管路后，最后进入换热器中，换热器循环后的尾水依次通过第一出液管路、第一两位三通电磁阀的一出口c、第一两位三通电磁阀的进入口a、以及出水管道后，返回到第一抽排水装置位于的第一水井中。

在第一抽排水装置的出水管道上设置有第一电子流量计/水表，在第二抽排水装置的出水管道上设置有第二电子流量计/水表；

第一电子流量计/水表与第二电子流量计/水表分别电连接有用于比较第一电子流量计/水表与第二电子流量计/水表流量差的处理器，处理器连接有报警器或处理器与市政供水的监控系统通信连接。

作为上述技术方案的进一步改进：

第一水井与第二水井通过双向溢水回流管液体互通；双向溢水回流管分别低于第一水井与第二水井的上端口。

第一抽排水装置包括位于第一井壁管底部的潜水泵、与潜水泵连通的进水管道、地热回灌井三通式双向止回抽灌装置、以及滤袋套；

地热回灌井三通式双向止回抽灌装置上端口与竖直设置的出水管道下端连通，地热回灌井三通式双向止回抽灌装置下端口与进水管道连通，滤袋套套装在地热回灌井三通式双向止回抽灌装置上；滤袋套的底部绑定端捆绑在出水管道外侧壁上；

地热回灌井三通式双向止回抽灌装置的旁通口与滤袋套内侧壁对应，地热回灌井三通式双向止回抽灌装置的旁通口排出的水通过滤袋套流入第一井壁管内。

滤袋套的上端安装在第一井壁管的井口上沿外端处，在第一井壁管的井口上沿外侧设置有井口法兰，在井口法兰上端密封连接有井口封头，在井口封头顶部设置有自动排气阀。

滤袋套与地热回灌井三通式双向止回抽灌装置之间、和/或滤袋套与进水管道之间设置有滤袋锁闭环。

在第一井壁管与第一抽排水装置之间和/或在第二井壁管与第二抽排水装置之间设置有用于将污泥从下向上输送且结构相同的管套式螺旋搅龙。

管套式螺旋搅龙为外螺旋翅片结构，位于外螺旋翅片的上端的延伸探出尾端沿旋转时候的外螺旋翅片的切线方向设置，在管套式螺旋搅龙上端外侧壁上键连接有齿圈，齿圈啮合有由控制电机驱动的驱动齿轮；

在管套式螺旋搅龙下部设置有下出水口，

在第一井壁管上设置有环形的进污环形收集槽，在进污环形收集槽下端连接有聚集污泥腔，在聚集污泥腔下部设置有排污口；

在聚集污泥腔设置有用于打开或闭合排污口的排污活塞；

在进污环形收集槽设置有重量传感器/光电传感器，在第一井壁管底部设置有混浊度传感器；

重量传感器/光电传感器与混浊度传感器电连接有处理器，处理器电连接有控制器，控制器与控制电机电连接，控制器与排污活塞的泵站或电机电连接。

地热回灌井三通式双向止回抽灌装置包括竖直设置在进水管道与出水管道之间的外筒、用于单向截止进水管道的单向阀、竖直设置在单向阀内的阀芯轴、设置在阀芯轴上端的阀芯轴伸端、设置在阀芯轴伸端上端的轴伸阀片、设置在轴伸阀片上端的轴伸阀垫、设置在外筒内且位于轴伸阀垫上方的回灌管、沿径向设置在外筒上的回灌支管；

轴伸阀垫与回灌管的下端进口密封接触或分离，回灌管的上端出口与回灌支管的进口连通，回灌支管的出口与滤袋套的内侧壁对应。

本装置能保证完全回灌避免井水溢出；滤袋套的滤袋长度0.1-100米；

本装置可以抽灌井交替使用，操作简便；

本装置以设置与于井内的滤袋滤除地热尾水中的颗粒物，有效防止堵塞回灌井；

本装置可以通过在井水管道上设置抽灌装置实现抽水回灌共用一根井水管道；简化结构，施工方便。

本装置可以在回灌井回水量减少情况下不能回灌回去的水量返回出水井，防止井水外溢；

本装置是全封闭回灌系统，能防止外部空气进入，防止井水氧化而造成的化学堵塞；

本装置利用专用滤袋模拟井壁管过滤层，滤除绝大部分颗粒物，大幅度的减少回灌井的堵塞；

本装置在抽灌井交替使用时效果相同；

本装置因设有大型专用滤袋，过滤系统能力强大可免于回扬；

本装置通过滤袋过滤，降低了回水流速，延长了回灌水在井筒中的停留时间，有利于其中气泡的破裂溢出，减少了回灌井气堵现象的发生；

本装置提供了可实现百分百的尾水回灌，符合“以灌定采”的原则。一根井水管安装即可实现抽灌两用，工艺更简便，设置井筒内大面积专用滤袋，净化回灌水质防止堵井，两井可交替使用并免于回扬，操作简便，大大延长抽灌井的使用寿命周期，并彻底杜绝了地下水的外溢浪费。

本装置的滤袋长度在0.5-100米之间，过滤精度在0.1um-1mm之间(具体精度根据水质检测报告），滤袋套装在井水管道上，滤袋上沿压接在井口法兰上，专用抽灌装置串联在井水管道上。

本发明的有益效果不限于此描述，为了更好的便于理解，在具体实施方式部分进行了更加详细的描述。

附图说明

图1是本发明整体使用的结构示意图。

图2是本发明过滤装置的结构示意图。

图3是本发明地热回灌井三通式双向止回抽灌装置的结构示意图。

图4是本发明管套式螺旋搅龙的结构示意图。

其中：1、第一水井；2、第二水井；3、潜水泵；4、第二抽排水装置；5、第一井壁管；6、第二井壁管；7、滤袋套；8、地热回灌井三通式双向止回抽灌装置；9、滤袋锁闭环；10、底部绑定端；11、第一抽排水装置；12、井口法兰；13、井口封头；14、井口上沿；15、自动排气阀；16、第一除砂器；17、换热器；18、双向溢水回流管；19、进水管道；20、出水管道；21、管套式螺旋搅龙；280、单向阀；81、阀芯轴伸端；82、轴伸阀片；83、轴伸阀垫；84、外筒；86、回灌管；87、回灌支管；210、延伸探出尾端；211、齿圈；212、驱动齿轮；213、混浊度传感器；214、下出水口；215、进污环形收集槽；216、重量传感器/光电传感器；217、聚集污泥腔；218、排污活塞；219、排污口；23、第一两位三通电磁阀；24、第一出液管路；25、第一进液管路；26、第二两位三通电磁阀；27、第二进液管路；28、第二除砂器；29、第二出液管路；30、第一电子流量计/水表；31、第二电子流量计/水表。

具体实施方式

如图1-4所示，本实施例的百分百回灌的双向过滤地热利用供暖系统，包括第一水井1与第二水井2、设置在第一水井1中的第一井壁管5、设置在第一井壁管5内孔中的第一抽排水装置11、设置在第二水井2中的第二井壁管6、设置在第二井壁管6内孔中的且与第一抽排水装置11结构相同的第二抽排水装置4、第一除砂器16、出水管道20、第一两位三通电磁阀23、第一出液管路24、第一进液管路25、第二两位三通电磁阀26、第二进液管路27、第二除砂器28、第二出液管路29、以及用于供热输出的换热器17；

第一抽排水装置11的管路与第一两位三通电磁阀23的进入口a通过出水管道20连通，第一两位三通电磁阀23的一出口c通过第一出液管路24与换热器17一出口连通，第一两位三通电磁阀23的一出口b通过第一进液管路25与换热器17一进口连通；第一除砂器16连接在第一进液管路25上；

第二抽排水装置4的管路与第二两位三通电磁阀26的进入口e连通，第二两位三通电磁阀26的一出口f通过第二出液管路29与换热器17另一出口连通，第二两位三通电磁阀26的一出口g通过第二进液管路27与换热器17另一进口连通；第二除砂器28连接在第二进液管路27上；

其中，包括两套水循环方案：

方案一，第一抽排水装置11从第一水井1抽取的地热依次通过出水管道20、第一两位三通电磁阀23的进入口a、第一两位三通电磁阀23的一出口b、以及第一除砂器16后，最后进入换热器17中，换热器17循环后的尾水依次通过第二出液管路29、第二两位三通电磁阀26的一出口f、以及第二两位三通电磁阀26的进入口e后，返回到第二抽排水装置4位于的第二水井2中；

方案二，第二抽排水装置4从第二水井2抽取的地热依次通过第二两位三通电磁阀26的进入口e、第二两位三通电磁阀26的一出口g、第二除砂器28、以及第二进液管路27后，最后进入换热器17中，换热器17循环后的尾水依次通过第一出液管路24、第一两位三通电磁阀23的一出口c、第一两位三通电磁阀23的进入口a、以及出水管道20后，返回到第一抽排水装置11位于的第一水井1中。

第一水井1与第二水井2通过双向溢水回流管18液体互通；双向溢水回流管18分别低于第一水井1与第二水井2的上端口。

第一抽排水装置11包括位于第一井壁管5底部的潜水泵3、与潜水泵3连通的进水管道19、地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8、以及滤袋套7；

地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8上端口与竖直设置的出水管道20下端连通，地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8下端口与进水管道19连通，滤袋套7套装在地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8上；滤袋套7的底部绑定端10捆绑在出水管道20外侧壁上；

地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8的旁通口与滤袋套7内侧壁对应，地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8的旁通口排出的水通过滤袋套7流入第一井壁管5内。

滤袋套7的上端安装在第一井壁管5的井口上沿14外端处，在第一井壁管5的井口上沿14外侧设置有井口法兰12，在井口法兰12上端密封连接有井口封头13，在井口封头13顶部设置有自动排气阀15。

滤袋套7与地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8之间、和/或滤袋套7与进水管道19之间设置有滤袋锁闭环9。

在第一抽排水装置11的出水管道20上设置有第一电子流量计/水表30，在第二抽排水装置4的出水管道上设置有第二电子流量计/水表31；

第一电子流量计/水表30与第二电子流量计/水表31分别电连接有用于比较第一电子流量计/水表30与第二电子流量计/水表31流量差的处理器，处理器连接有报警器或处理器与市政供水的监控系统通信连接。

通过流量监测，从而保证进水与排水量化检测，当第一电子流量计/水表30与第二电子流量计/水表31数字差大于设定值之后，处理器通知报警或通知监控系统，实现远程无人电子监控，从而方便政府更好的监控水是否浪费损失，从而保护地下水资源。

在第一井壁管5与第一抽排水装置11之间和/或在第二井壁管6与第二抽排水装置4之间设置有用于将污泥从下向上输送且结构相同的管套式螺旋搅龙21。

管套式螺旋搅龙21为外螺旋翅片结构，位于外螺旋翅片的上端的延伸探出尾端210沿旋转时候的外螺旋翅片的切线方向设置，在管套式螺旋搅龙21上端外侧壁上键连接有齿圈211，齿圈211啮合有由控制电机驱动的驱动齿轮212；

在管套式螺旋搅龙21下部设置有下出水口214，

在第一井壁管5上设置有环形的进污环形收集槽215，在进污环形收集槽215下端连接有聚集污泥腔217，在聚集污泥腔217下部设置有排污口219；

在聚集污泥腔217设置有用于打开或闭合排污口219的排污活塞218；

在进污环形收集槽215设置有重量传感器/光电传感器216，在第一井壁管5底部设置有混浊度传感器213；

重量传感器/光电传感器216与混浊度传感器213电连接有处理器，处理器电连接有控制器，控制器与控制电机电连接，控制器与排污活塞218的泵站或电机电连接。

当尾水回收的时候，水井内会出现混浊，通过定时或在收集尾水时候，或混浊度传感器213感应水井内的浊度，启动电机驱动搅龙旋转，优选在翅片上设置有增加颗粒吸附力的网纹等，从而实现定时或根据传感器的指示将污泥、大颗粒、杂物等抽取上来，实现粗滤，保护潜水泵与阀组，通过外螺旋设置，工艺合理，通过切线设置延伸探出尾端210，延伸探出尾端210的最外端位于进污环形收集槽(215)上方，从而使得输送上来的污泥始终落入槽内，并通过斜度或坡度汇集到聚集污泥腔217内实现自动收集，重量传感器/光电传感器感应到后，驱动活塞外移动，从而使得污泥、颗粒自动掉落。从而降低了系统过滤的负荷，保护元件，实现粗过滤。

地热回灌井三通式双向止回抽灌装置8包括竖直设置在进水管道19与出水管道20之间的外筒84、用于单向截止进水管道19的单向阀80、竖直设置在单向阀80内的阀芯轴、设置在阀芯轴上端的阀芯轴伸端81、设置在阀芯轴伸端81上端的轴伸阀片82、设置在轴伸阀片82上端的轴伸阀垫83、设置在外筒84内且位于轴伸阀垫83上方的回灌管86、沿径向设置在外筒84上的回灌支管87；

轴伸阀垫83与回灌管86的下端进口密封接触或分离，回灌管86的上端出口与回灌支管87的进口连通，回灌支管87的出口与滤袋套7的内侧壁对应。

本装置具有实现尾水零排放，从而节约能源，保护水源，通过两套管路设计，实现间歇式抽水与排水，从而避免水源污浊，通过联动设计，简化管路，降低了管路热损耗，提高了热利用率。

本装置能保证完全回灌避免井水溢出；滤袋套的滤袋长度0.1-100米；

本装置可以抽灌井交替使用，操作简便；

本装置以设置与于井内的滤袋滤除地热尾水中的颗粒物，有效防止堵塞回灌井；

本装置可以通过在井水管道上设置抽灌装置实现抽水回灌共用一根井水管道；简化结构，施工方便。

本装置可以在回灌井回水量减少情况下不能回灌回去的水量返回出水井，防止井水外溢；

本装置是全封闭回灌系统，能防止外部空气进入，防止井水氧化而造成的化学堵塞；

本装置利用专用滤袋模拟井壁管过滤层，滤除绝大部分颗粒物，大幅度的减少回灌井的堵塞；

本装置在抽灌井交替使用时效果相同；

本装置因设有大型专用滤袋，过滤系统能力强大可免于回扬；

本装置通过滤袋过滤，降低了回水流速，延长了回灌水在井筒中的停留时间，有利于其中气泡的破裂溢出，减少了回灌井气堵现象的发生；

本装置提供了可实现百分百的尾水回灌，符合“以灌定采”的原则。一根井水管安装即可实现抽灌两用，工艺更简便，设置井筒内大面积专用滤袋，净化回灌水质防止堵井，两井可交替使用并免于回扬，操作简便，大大延长抽灌井的使用寿命周期，并彻底杜绝了地下水的外溢浪费。

本装置的滤袋长度在0.5-100米之间，过滤精度在0.1um-1mm之间(具体精度根据水质检测报告），滤袋套装在井水管道上，滤袋上沿压接在井口法兰上，专用抽灌装置串联在井水管道上。

本装置充分利用井内空间设置大面积过滤袋，可以滤除对堵塞水井滤水层的大部分颗粒杂质，对回灌尾水起到预过滤处理的作用，减少回灌储水层的堵塞，并且由于回灌水的流速降低更利于使水中的气体溢出，防止气堵。充分利用了井内容积，减少了设备投资，并且根据需要延长过滤袋的长度及过滤面积，大大延长了滤袋的清洗维护周期，减少了投资成本、使用成本和维修维护工作量，并使回灌水质的过滤效果极佳，延长回灌井的生命周期（滤袋采用pps或四氟材质）。

本装置在水井中竖直安装，串联到井水管上，单向阀在井水泵抽水水流由下向上时导通，同时其阀板关闭回灌水管，当水流方向由上向下时单向阀关闭，同时回灌管导通，水流经回流管到达四路支管，通过支管在筒体外壳上的开口向斜上方流出。通过分流降低回灌尾水在井筒中的流速及利于使尾水中的气泡改变方向，向上溢出，防止气堵。

本装置工艺简单，免维护，造价低廉寿命长，可实现抽水管与回灌管合一，减少了施工成本并安装方便，并且由于水柱可顺井壁顺流而下较为均匀，有助于水中气泡的析出，减少气堵的发生。

本发明设计合理、成本低廉、结实耐用、安全可靠、操作简单、省时省力、节约资金、结构紧凑且使用方便。

本发明充分描述是为了更加清楚的公开，而对于现有技术就不再一一例举。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；作为本领域技术人员对本发明的多个技术方案进行组合是显而易见的。而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。