多层布置热管的地热开采装置的制作方法

本发明涉及地热开采技术领域，特别是涉及一种多层布置热管的地热开采装置。

背景技术：

地热是地球内部长寿命放射性同位素热核反应产生的热能，透过地函的高温岩浆传达至地壳，这种深层的地热能源源不绝，取之不竭。这种地热能一般存在如下由外往地核有不同温度层：在地壳表层受大气环境及太阳辐射等影响的外热层,在外热层的下界处，是在一定深度下温度不再变化的常温层；在常温层以下，由于受地球内部热源的影响，温度开始随深度逐渐增高。在6-70千米莫霍面处的地温大约为400～1000℃，在上、下地幔界面附近大约为1900℃，在古登堡面附近大约为3700℃，地心处的温度大约为4300～4500℃。如何有效利用这部分热量现在还是世界难题。

现有技术是利用泵等方法提供动力来传输，同时增加重力热管辅助，热量传输长度也在千米范围。采集热量需要一定的动力消耗，增加系统用电，减少系统效率。由于热管本身特点存在携带极限、毛细极限等传热极限限制，存在传输长度极限，无法制作过长的无动力辅助热管。

技术实现要素：

本发明的目的是提出一种简单可行的使用热管将地热能等热能传输到超长距离的装置。

为实现本发明的目的，本发明采用的技术方案如下：

一种多层布置热管的地热开采装置，

在地热井内布置多层竖直排列的热管，每层放置多根热管；

热管层与层之间填充导热填料，并且浇实，上层热管通过桩推紧，使层间间距减少。

优选地，每层热管分为多组，相邻组之间在竖直方向上错开布置。

优选地，每层热管的分组及错开布置方法包括：

四周的热管分为一组，并推高布置，中间的热管分为一组，并拉低布置；

或

四周的热管和中心的热管分为一组，并推高布置，夹在四周和中心之间的热管分为一组，并拉低布置。

或

中心的热管分为一组，并推高布置，夹在四周和中心之间的热管分为一组，居中布置，四周的热管分为一组，并拉低布置。

优选地，热管的高度为数米至数十米，直径为0.6-50厘米，每层的两组热管错开0.01-5米。

优选地，换热段设有换热热管，且换热热管由下往上逐渐外扩管与管之间的间距，在换热热管外部焊接有增加和强化换热的翅片。

优选地，从地热井低于预设温度的位置朝上，在地热井内壁与热管之间安置有保温材料制成的保温层。

优选地，保温层可以采用无机、有机、金属、气凝胶或反射材料，经发泡、中空或堆积而成。

优选地，热管层间及错开高度的相邻热管间隙填充导热填料，并可以在热管层间向上向下延伸0.1米以上填充导热填料；

所采用的导热填料包括但不限于石墨、氧化铝和三氧化二硼。

优选地，热管内的工质包括但不限于水、导热姆、苯、汞、钾和钠。

优选地，热管采集包括但不限于热水型地热能、干热岩地热能或需要长距离传输的其它热能。

本发明与现有技术相比具有以下的优势：

本发明采用多层常规长度的热管堆积实现超长距离的热量传输，在深井内，放置多层数米或十来米常规热管，每层热管放置多根小直径的热管。每层热管分开高低两种形式，有效减少每层热管间热阻。本发明操作简单，安装方便，不同管层根据温度特点，采用不同工质，不同的基管材质，热管工作压力减低，单根热管壁厚较薄，且加工简单，个别热管损坏不影响整体使用。

附图说明

图1是本发明方形井布管实施例1装置示意图；

图2是本发明方形井横向布管示意图；

图3是本发明圆形井实施例2的示意图；

图4是本发明圆形井横向布管示意图；

图5是本发明热管分组布置及导热填料和普通填料的局部示意图；

其中，1、换热段；2、绝热段；3、取热段；4、换热介质；5、换热热管；6、取热热管；7、保温层；8、导热填料；9、地热井；10、普通填料。

具体实施方式

为了更好地理解本发明，下面结合附图对本发明作进一步的描述，但本发明的实施方式不限于此。

实施例1：

图1是本发明实施例1的装置示意图，取热热管6密布于地热井9中横截面方向。取热热管6高度方向每层分成两组，两组错开布置，层间填充导热填充料8。在低于设计工作温度上部地热井9内壁面与取热热管6间安置有保温材料组成的保温层7。在高于设计工作温度的热管用于收集获取地热能，该区域为整个重力热管开采地热装置的取热段3。上部热管用于将获得的地热能传递给换热介质4，所采用的换热热管5外形与取热热管6一般不一样。该区域为重力热管开采地热装置的换热段1。换热段1与取热段3间的区域为了将地热能传递上来，该区域为绝热段2。

在数万米深的地热井9中密布取热热管6，高温的地热能通过热管内的蒸发冷凝，从取热热管6底部传热到取热热管6顶部，每根取热热管6数米至数十米长。热管层间及错开高度的相邻热管间隙填充导热填料，还可以在热管层间向上向下延伸0.1米以上填充导热填料，并且浇实，将上层热管通过桩推紧，使上下层热管间距减少，下层热管热量通过传热到上层热管。非错开层高度方向上相邻取热热管6间的空间采用普通填料，并且浇实。由于上下排间距不大，有导热填料辅助传热，以及上下错位布置，等有助传热结构。使上下排热管间温度基本接近。同时将换热段1区域地热井9高度方向热量也能传递给取热热管6。如此，一层一层安装到绝热段2。内取热热管6工作温度高于对应水平面地热井9温度以上到取热段3为绝热段2。绝热段2是将地热能传递到取热段3，并且阻止热量地热井9散出。在绝热段2地热井壁面上有设置保温层7。在绝热段2取热热管6与换热段1的安装基本相似。换热段3是将地热能传递给其它需要热的介质，如水、空气等，也可以使水汽化产生蒸汽推动汽轮机发电。换热热管5由下往上外扩大管与管之间间距，在管外部上焊接有翅片等增加和强化换热结构。

图2是方形井横向布管示意图。

实施例2：

图2是本发明实施例2的装置示意图，实施例2与实施例1最大不同是实施例2安装的地热井9是圆形结构。其它与实施例1基本相似，取热热管6密布于地热井9中横截面方向。取热热管6高度方向每层间分成两组，两组错开布置。每层间中间填充入导热填充料8。在低于设计工作温度上部地热井9内壁面与取热热管6间安置有保温材料的保温层7。在工作温度以下区的热管用于收集获取地热能，该区域为整个重力热管开采地热装置取热段3。上部热管用于将获得的地热能传递给换热介质4，所采用的换热热管5外形与取热热管6一般不一样。该区域为重力热管开采地热装置的换热段1。换热段1与取热段3间的区域为了将地热能传递上来，该区域为绝热段2。

图4是园形井横向布管示意图。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。