专利名称：抽取地下热水机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及的一种抽取地下热水机是一种供大流量的抽取地下热水的设备。
将地下热水这一能源抽取到地面上得以开发利用，是当今还没有得以解决的一个技术课题，日本对地下热水的开发利用很重视，因为日本有着无穷无尽不会释放CO2的地下热水，他们计划在2000年利用地下具有200℃的热水建设世界上最大级发电能力为1万千瓦的二元循环发电站，为此目前他们正在解决汲取地下热水的技术课题，据1994年4月19的日本“产经新闻”晚刊报导，日本新能源产业技术综合开发机构，研制出使发动机和泵成为一体，然后沉入水中的“入冲击泵”，这是世界上最大级的泵，每台拥有可抽出供发电5000千瓦所需要地热水的能力，又报导研制的“入冲击泵”存在的主要技术问题是要提高机体的耐热性和耐用性(因为在200℃的地热水中运转时，发动机本身的热度将要达到250℃)，去年他们获得试运转1000小时的成功，又计划今年夏天将泵投入地下400米深处的200℃的地热水中进行4000小时的连续试验。
为实现抽取地下热水而设计的本实用新型抽取地下热水机是利用，真空深井抽油机发明专利技术(专利号87101345.2)以气体压差力为动力的多级提升深井油和深井水的工作原理；和利用能够抽除水蒸汽的双级轴油密封油环真空泵的专利技术(专利号93214276.1)而设计的能使CO2汽体液化循使用的真空制冷新工艺；再利用CO2液体以地热为能源所产生的CO2蒸汽为动力来实现的。
本实用新型抽取地下热水机主要由热水上水系统(包括贮水池、多级贮水室、上水管路、止回球伐等组成)，CO2液体汽化系统(包括高压注液泵、注液管路、控制伐门、压力表、CO2液体汽化室等组成)，CO2汽体液化系统(包括真空冷凝室、注水泵、注水管路、水压表、双级轴油密封式油环真空泵、控制伐门等组成)、CO2汽体输送及控制系统(包括主输汽管路、奇数、偶数贮水室输汽与排汽管路及控制伐门、第一节贮水室输汽与排汽管及控制伐门、压力表等组成)、排出热水系统(包括排出热水管路、止回球伐、控制伐门、流量表等组成)、电器控制系统(主要有电器操作台组成)等主要系统组成。
本实用新型抽取地下热水机的工作原理首先用高压注液泵通过注液管路将CO2液体注入安装在地热水井内最下端的贮水池外部的CO2液化室内，直接利用地热使其汽化产生CO2蒸汽，由于CO2的汽化温度低(CO2的汽化温度为31.4℃，在50℃时产生的蒸汽可以发电，在290℃时1公斤CO2可发电334.4千瓦)，所以在同一温度下，液态CO2汽化产生的CO2蒸汽压力，一定要比H2O(H2O的汽化温度为100℃)汽化产生的蒸汽压力大(CO2液体在地热水井底部受热产生的CO2蒸汽压力称为CO2工作蒸汽压力，P1)CO2蒸汽通过主输汽管路和奇、偶数贮水室输汽管路压入到每个贮水室内，再通过控制伐门和压力仪表的控制，使每个贮水室内的CO2蒸汽压力，与地下热水所承受的压力保持平衡状态(称这一压力为原始工况压力P0)，这样就可使地热水在分级提升的全过程中，都处于在原始工况压力的状态下，所以保证了热水在提升过程中不会汽化。安装在地热水井内最下端的第一贮水室下部的贮水池的进水孔设置在贮水池的上部，地热水必须经过进水孔才能流到贮水池内，这样便可保证贮水池内的热水始终保持在所需的水位高度以上。所以在以上的工况下，当控制第一节贮水室输汽管路上的控制伐门，通过排汽管路向CO2冷凝室排汽时，贮水池内的热水便通过第一节贮水室下端的止回球伐压入第一节贮水室内，然后操作第一节贮水室输汽管路的控制伐门，使其CO2工作蒸汽P1压入第一节贮水室内，同时控制偶数贮水室输汽管路上的控制伐门向CO2冷凝室排汽，使其第二节贮水室内CO2蒸汽压力等于或小于原始工况压力，这样第一节贮水室内的热水，就会将第一节贮水室下部的止回球伐压紧关闭，同时经过第二节贮水室的止回球伐和上水管路压入第二节贮水室，以此类推就能将地热水井内的热水压入第1.2.3.4……贮水室，当最后一节贮水室压满热水后，便进入了正常工作状态，以后只要操作控制伐门，交替的改变奇数和偶数输汽管路的排汽和压汽工况，使奇数或偶数贮水室内的CO2蒸汽压力交替的处于小于原始工况压力或等于CO2工作蒸汽压力，便能使本实用新型完成抽取地下热水的工作，当热水从最后一节贮水室经排出热水管、控制伐门排出时，由流量计显示出提水流量，以此数据修正各控制伐门的操作时间，保证使本实用新型处于最佳工作状态。排入冷凝室内的CO2蒸汽被冷凝成CO2液体，尔后再用高压注液泵通过注液管路注入到深井底部的CO2汽化室内循环使用，冷凝室的制冷工作是采用可抽除水蒸汽的双级轴油密封式油环真空泵，对冷凝室抽汽获得真空时，使其冷凝室中的冷凝器内的水分汽化带走热量来完成的。
本实用新型抽取地下热水机其结构和工作过程结合附
图1描述如下23冷凝室内的CO2液体由21高压注液泵经22和30注液管路、28控制伐门注入到44CO2液体汽化室内，19压力表显示压力，由于42地下热水的热源使CO2液体产生CO2蒸汽，并通过33主输汽管路输送到地面上来，与31奇数、34偶数、32第一节贮水室的输汽管路相连接，从5压力表上显示出CO2蒸汽压力，CO2蒸汽通过31奇数贮水室输汽管压入所有的奇数贮水室内，通过8压力表和7控制伐门的控制，使奇数贮水室内CO2蒸汽压力等于原始工冼压力，同时CO2蒸汽通过34偶数贮水室输汽管路压入到所有的偶数贮水室内，通过19压力和20控制伐门的控制，使偶数贮水室内CO2蒸汽压力等于原始工冼压力，CO2蒸汽通过32第一节贮水室输汽管路压入到40第一节贮水室内，尔后，操作4控制伐门通过9排汽管向23冷凝室缓慢排入CO2蒸汽，这样43贮水池内的热水就经过41止回球伐压入到40第一节贮水室内，尔后操作4控制伐门通过32第一节贮水室输汽管路向40球第一节贮水室压入CO2蒸汽，同时操作20控制伐门通过18排汽管路使37第二节贮水室和偶数贮水室的CO2蒸汽缓慢排入23冷凝室，在这种工况下40第一节贮水室的热水，首先将41止回球伐压紧关闭，经过39止回球伐、38上水管路压入37第二节贮水室，尔后操作4控制伐门和7控制伐门通过9、10排汽管路使40第一节贮水室和奇数贮水室的CO2蒸汽缓慢排入23冷凝室，同时操作20控制伐门，使CO2蒸汽通过34偶数贮水室输汽管路压入37第二节贮水室和偶数贮水室，在这种工况下43贮水池的热水经过41止回球伐压入到40第一节贮水室内，同时37第二节贮水室内的热水将39止回球伐压紧关闭，经过36止回球伐、35上水管路压入到第三节贮水室内，以此类推便可完成抽取地下热水的工作，热水经最后一节的3排出热水管路、1控制伐门排出，2流量计显示出排水工作状况，23冷凝室由16双级轴油密封式油环真空泵经过17真空伐门、15真空管路进行抽汽获得所需真空，由13真空表自动的控制16双级轴油密封式油环泵工作，11冷凝器中12制冷水是由14压力表进行自动控制25注水泵工作将24水箱的水经26控制伐门、27输水管供给的。
本实用新型主要特征之一是，将CO2液体汽化室设置在地热水井最下部的贮水池外部，直接利用地热为能源加热使CO2液体汽化，产生CO2工作蒸汽。
本实用新型主要特征之一是，设置了一条经过所有贮水室内部直通地面的主输汽管路，经过控制伐门分别与偶数贮水室、奇数贮水室、第一节贮水室的输汽管路相连接，这一结构形式保证了每个控制伐门的工作可靠性和便于维修，再一突出优点是CO2工作蒸汽在输送过程中，都是处在一个继续保温的过程中，使其CO2工作蒸汽的压力不会下降。
本实用新型还有一个主要特征之一是，设置了一条由地面与主输汽管路相连接，经过所有贮水室直通第一节贮水室的并装有控制伐门的输汽管路，这一结构形式可以单独的对第一节贮水室的CO2工作蒸汽的压力状况进行控制，这样可解决因地热水井底下部地质条件不能设置达到所要求水位高度的贮水池时，保证本实用新型正常工作，其操作方法是在操作奇、偶贮水室输汽管上的控制伐门之前，先单独多次的操作第一节贮水室输汽管路上的控制伐门，即可分多次的将贮水池的热水压满第一节贮水室，此后便可进入正常操作程序。
本实用新型再一主要特征之一是，在地热水井最下部的第一节贮水室下部按装了一个贮水池，它的进水孔设置在贮水池的上部，地下热水必须经过进水孔才能流进贮水池，这种结构形式保证贮水池内的热水始终保持在所需要的水位高度以上。
本实用新型还有一主要特征之一是，在最上一节贮水室的排出热水管路上，设置了一个控制伐门和流量计，控制伐门在最后一节贮水室处于压入CO2工作蒸汽时开，在排出CO2工作蒸汽压加工关闭，这样保证本实用新型正常工作，流量计随时显示出每次排出热水量，以此数据可修正各控制伐门的操作时间，保证使本实用新型处于最佳工作状态。
本实用新型再一主要特征之一是，在地热水井底部的CO2液体汽化室和地面上的冷凝室之间，通过各贮水室而设置的注液管路上按装了一台高压注液泵、控制伐门、压力仪表，这一装置可将冷凝成为液体的CO2液体注入到CO2液体汽化室循环使用。
本实用新型还有一主要特征这一是真空冷凝是用可抽除，水蒸汽的双级轴油密封油环真空泵来获得和保持所需真空，用真空仪表来自动的控制真空泵的工作，在真空冷凝室内设置了冷凝器，冷凝器内又保持装有一定数量的制冷水，是用水在真空的条件下汽化带走热量，来获得低温环境，完成CO2汽体液化工作。
权利要求1.一种抽取地下热水机是包括一个热水上水系统、二氧化碳液体汽化系统、CO2汽体液化系统、CO2汽体输送系统、排出热水系统和电器控制系统，热水上水系统由贮水池、多级贮水室、上水管路、止回球伐等组成；CO2液体汽化系统由高压注液泵、注液管路、控制伐门、压力仪表、CO2汽化室等组成；CO2汽体液化系统由真空冷凝室、注水泵、注水管路、水压表、双级轴油密封式油环真空泵、控制伐门，真空仪表等组成；CO2汽体输送及控制系统由主输汽管路、奇数和偶数及第一贮水室输汽管路与排汽管路、控制伐门，压力仪表等组成；排出热水系统由排出热水管路、止回球伐、控制伐门、流量仪表等组成，电器控制系统主要有电器操作台组成，其特征所说的多级贮水室从地热水井底部开始，按奇、偶贮水室不同的结构形式，交替逐级用螺栓紧固连接安装到地面上，每节贮水室之间是通过止回球伐、上水管路相连通，CO2汽体液化室是通过主输汽管路，奇数和偶数及第一节贮水室三条输汽管路分别与奇数和偶数及第一节贮水室相连通并由控制伐门进行控制，CO2真空冷凝室通过奇数和偶数及第一节贮水室的三条排汽管路和三条输汽管路分别与奇数和偶数及第一节贮水室相连通由控制伐门进行控制，CO2冷凝室通过、高压注液泵、注液管路与CO2体汽化室相连通并由控制伐门进行控制，最后一节贮水室是通过排出热水管、控制伐门进行控制，再与外部相通。
2.根据权利要求1所述的抽取地下热水机，其特征地于所说的CO2液体汽化室是装置在地下热水井最下部的贮水池外部，并与其结构成为一体。
3.根据权利要求1所述的抽取地下热水机，其特征在于所说的主输汽管路、奇数和偶数及第一节贮水室的三条输汽管路，都设置在各级贮水室内部，并与连接法兰焊接成一体。
4.根据权利要求1所述的抽取地下热水机，期特征在于所说的贮水池，是装置在地下热水井最下端的第一节贮水室的外部下端，并与贮水室结构成一体，贮水池的进水孔设置在贮水池的上端。
5.根据权利要求1所述的抽取地下热水机，其特征在于所说的真空冷凝室其内部是由冷凝器分隔成为独立的上下两部分，上部为真空制冷室、下部为CO2汽体冷凝室、上部真空制冷室通过注水管路与注水泵相连通。
专利摘要抽取地下热水机是一种专供抽取地下热水的设备。对提取地下热水用来直接发电是目前正在解决的一技术问题，日本研制的将电机和泵为一体沉入到热水中的“入冲击泵”还处于试运行阶段。
该实新型利用真空深井抽油机发明专利以气体压差动力分级提升原理；又利用地热为能源使CO
文档编号F24J3/08GK2200799SQ9421452
公开日1995年6月14日 申请日期1994年6月17日 优先权日1994年6月17日
发明者张庆玉, 穆玉芳 申请人:张庆玉