干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统,包括：地下干热岩层钻孔内设有一组或多组密闭的金属地下换热器，地下换热器内一次充注好所需换热用内部循环水，地下换热器通过干热岩热源供水管连接至双效溴化锂吸收式热泵机组，双效溴化锂吸收式热泵机组通过干热岩热源回水管流回至地下换热器内。本发明实现了利用地下换热器外壁与干热岩层进行热交换，提高换热能力及减小功耗的多管换热。本发明能够保证地下换热系统群有足够的换热能力来满足工程热负荷的需要。同时节省投资和水泵功耗，使每个换热系统最大限度的参与换热，对地面建筑无影响。因此整个系统造价低，易于施工。本系统是一种全新的利用地热技术方法。
【专利说明】干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及干热岩吸收式热泵供热系统，尤其是涉及干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统。
技术背景
[0002]地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能,这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000°C，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200°C。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面I至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。
[0003]地热能是可再生资源:岩浆/火山的地热活动的典型寿命从最低5000年到100万年以上。这么长的寿命使地热源成为一种再生能源。此外，地热库的天然补充率从几兆瓦到1000兆瓦(热)以上。人类第一次用地热水发电是在1904年意大利的拖斯卡纳。1958年新西兰的北岛开始用地热源发电(2013年为212兆瓦)；美国加州的喷泉热田，从1960年就开始发电，输出功率为1300兆瓦。显然，地热资源能够可靠、安全和可持续性地运行。地热生产的可持续性也可从存在于热库岩石(含热量85%?95% )中的热源判断。在美国加州的喷泉热田，热含量保守估计至少相当于燃烧280亿桶石油或62亿短顿(I短顿=907公斤)煤所得的能量。
[0004]地热能是一种新的洁净能源，在当今人们的环保意识日渐增强和能源日趋紧缺的情况下，对地热资源的合理开发利用已愈来愈受到人们的青睐。中国是中低温资源大国，全中国地热资源潜力占全球百分之8左右，如此庞大的地热资源为我国未来地热能源行业的发展奠定了良好的基础。全国主要沉积盆地距地表2000米以内储藏的地热能，据有关专家测算相当于2500亿吨标准煤热量。全国地热可开采资源量为每年68亿立方米，所含地热量为973万亿千焦耳。在地热利用规模上，我国近些年来一直位居世界首位，并以每年近10%的速度稳步增长。地热资源主要分布于构造活动带和大型沉积盆地之中，前者资源量较集中，如藏、滇、川和东南沿海以及辽东-胶东一带；后者资源分布面广，如京、津、陕、冀等地区。开发利用地热资源对于缓解我国能源紧张的形势，改变能源结构，发展循环经济，建设资源节约型、环境友好型和谐社会具有十分重要的意义。
[0005]据2010年世界地热大会统计，全世界共有78个国家正在开发利用地热技术，27个国家利用地热发电，总装机容量为10715MW，年发电量67246GW*h，平均利用系数72%。我国的地热资源也很丰富，但开发利用程度很低。
[0006]地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类，而对于不同温度的地热流体可能利用的范围也不同。将地热能直接用于采暖、供热和供热水是仅次于地热发电的地热利用方式。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种可不取地下热水，提高换热能力及减小功耗的干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统。
[0008]本发明的目的是通过下述技术方案实现的:一种干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统，包括双效溴化锂吸收式热泵机组(10)、干热岩热源回水管(11)、干热岩热源供水管(12)、干热岩热源循环泵(13)、地下换热器(14)，地下干热岩层(15)钻孔内设有一组或多组密闭的金属地下换热器(14)，地下换热器(14)内一次充注好所需换热的内部换热循环水，地下换热器(14)内设有干热岩热源供水管(12)和干热岩热源回水管(11)，干热岩热源供水管(12)上设有干热岩热源循环泵(13)，地下换热器(14)通过干热岩热源供水管
(12)连接至双效溴化锂吸收式热泵机组(10)，双效溴化锂吸收式热泵机组(10)通过干热岩热源回水管(11)流回至地下换热器(14)内，多组地下换热器(14)通过干热岩热源供水管(12)和干热岩热源回水管(11)并联。
[0009]双效溴化锂吸收式热泵机组包括吸收器(I)、蒸发器(2)、高温热交换器(3)、低温热交换器(4)、高温发生器(5)、低温发生器(6)、冷凝器(7)、容器A(16)、容器B(17)、容器C(18)，容器A(16)内设有吸收器(I)和蒸发器(2)，容器B(17)内设有高温发生器(5)，容器C(IS)内设有低温发生器(6)和冷凝器(7)，供热回水管(19)连接吸收器(I)的进口，吸收器(I)的出口连接冷凝器(7)进口，冷凝器(7)出口连接供热供水管(20)，干热岩热源供水管(12)连接蒸发器(2)进口，蒸发器(2)出口连接干热岩热源回水管(11)，高温地热供水驱动动力(21)连接高温发生器(5)进口，高温发生器(5)出口连接高温地热回水驱动动力(22)，容器A (16)中的稀溴化锂溶液经过溶液泵(8)连接低温热交换器(4)和高温热交换器(3)再连接至容器B(17)，容器B(17)中的溴化锂溶液经过高温热交换器(3)连接到容器C (18)中，容器C (18)中的溴化锂溶液经过低温热交换器(4)连接到容器A (16)中，容器B(17)中的水蒸气连接至低温发生器(6)进口，低温发生器(6)出口连接至容器C(18)，冷凝器(7)中的凝结水经过节流阀(9)连接容器A(16)。
[0010]所述的地下换热器(14)的数量根据工程热负荷量确定。
[0011]本发明具有以下优点:
[0012]一、根据项目的热负荷选择合适的吸收式热泵机组将地热做为普遍存在、方便使用的热源。地热温度较低时通过使用燃气做为动力来驱动热泵，从地热中吸热向建筑物供暖。地下温度较高时可直接用地热做为动力驱动吸收式热泵工作，自地热中吸热向建筑物供暖。
[0013]二、本发明可以根据工程项目热负荷量的大小来确定换热器的数量和深度，保证地下换热系统有足够的换热能力来满足工程热负荷的需要。
[0014]三、换热器采用全封闭循环系统，向地下深处2000-5000m安装换热器，通过换热器管外壁与周围中低温岩层换热，不抽取地下水，防止地下水位下降，因此对地面建筑无影响节省投资和水泵数量，使每个换热系统最大限度的参与换热。
[0015]四、本发明从根本上解决了换热问题，实现了普遍利用干热岩溴化锂吸收式热泵供热的目的。
[0016]五、本发明节能效率高。
[0017]1、使用清洁能源，有利于地区环境建设，优化地区能源结构
[0018](I)我国70%以上的电力为火力，用电实质是烧煤，会排放大量S02、粉尘等污染物，带来酸雨、霾等，对地区的环境污染极大，危害人们身体健康；
[0019](2)天燃气是国家推广使用的清洁、高效能源；
[0020](3)推广使用双效溴化锂吸收式热泵，是调整地区能源结构的有效途径。
[0021]2、使用节能环保设备(双效溴化锂吸收式机组非电空调)，促进当地向“低碳经济”模式转变。
[0022](I)利用热能为动力，特别是可利用低位势热能(太阳能、余热、废热等);
[0023](2)以溴化锂水溶液为工质，无臭、无毒、无害，有利于满足环保的要求；空调不使用“氟利昂”等对环境危害极大的制冷剂。其使用的“溴化锂”常见于海水中，是自然界中的一种无毒、无害无机盐。
[0024](3)双效溴化锂吸收式机组在真空状态下运行，无高压爆炸危险，安全可靠；
[0025](4)对外界条件变化的适应性强，可在一定的热媒水进口温度、冷媒水出口温度和冷却水温度范围内稳定运转。
[0026](5)干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统运营耗能低、成本低、环保性能显著，有效减少碳排放。
[0027]3、大幅减轻严峻的“电荒”压力，保障电网安全。
[0028](I)现各地都大面积拉闸限电，国家将长期处于缺电状态。双效溴化锂吸收式热泵(非电空调)不占用国家电力资金源，可帮助国家节省大量电力投资金；
[0029](2)天燃气与电力的“需求谷峰周期”相反，双效溴化锂吸收式热泵(非电空调)对改善电力谷峰平衡有极显著的效果；
[0030](3)有效降低电网的“谷峰差”，对提高国家电网设施的稳定，保障电网安全有重要意义。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]附图为本发明结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统是指通过钻机向地下一定深度中低温地层(50°C -1OO0C )钻孔，在钻孔中安装一种密闭的金属换热器，在内充满换热介质，通过换热器传导将地下深度的热能导出，并通过专用设备系统向地面建筑物供热的新技术。
[0033]双效机组的含义:驱动热源在机组的高压发生器被直接利用，并在低压发生器内被间接地第二次利用，通常为蒸汽压力较高的蒸汽型机组以及直燃型冷温水机组。制冷机具有两个发生器(再生器)，通常称之为高压发生器和低压发生器，或称为高温再生器和低温再生器。双效直燃型制冷机一般具有两个热交换器，称为高温热交换器和低温热交换器。双效蒸汽型制冷机则具有三个热交换器，分别为:高温热交换器、低温热交换器、凝水热交换器，凝水换热器，其中的凝水换热器用来吸收从高压发生器排出的蒸汽凝水中的热量。
[0034]干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统，包括双效溴化锂吸收式热泵机组10、干热岩热源回水管11、干热岩热源供水管12、干热岩热源循环泵13、地下换热器14，地下干热岩层15钻孔内设有一组或多组密闭的金属地下换热器14,地下换热器14内一次充注好所需换热的内部换热循环水，地下换热器14内设有干热岩热源供水管12和干热岩热源回水管11，干热岩热源供水管12上设有干热岩热源循环泵13，地下换热器14通过干热岩热源供水管12连接至双效溴化锂吸收式热泵机组10，双效溴化锂吸收式热泵机组10通过干热岩热源回水管11流回至地下换热器14内，多组地下换热器14通过干热岩热源供水管12和干热岩热源回水管11并联。双效溴化锂吸收式热泵机组10包括吸收器1、蒸发器2、高温热交换器3、低温热交换器4、高温发生器5、低温发生器6、冷凝器7、容器A16、容器B17、容器C18，容器A16内设有吸收器I和蒸发器2，容器B17内设有高温发生器5，容器C18内设有低温发生器6和冷凝器7，供热回水管19连接吸收器I的进口，吸收器I的出口连接冷凝器7进口，冷凝器7出口连接供热供水管20，干热岩热源供水管12连接蒸发器2进口，蒸发器2出口连接干热岩热源回水管11，高温地热供水驱动动力21连接高温发生器5进口，高温发生器5出口连接高温地热回水驱动动力22，容器A16中的稀溴化锂溶液经过溶液泵8连接低温热交换器4和高温热交换器3再连接至容器B17，容器B17中的溴化锂溶液经过高温热交换器3连接到容器C18中，容器C18中的溴化锂溶液经过低温热交换器4连接到容器A16中，容器B17中的水蒸气连接至低温发生器6进口，低温发生器6出口连接至容器C18，冷凝器7中的凝结水经过节流阀9连接容器A16。
[0035]地下换热器14通过干热岩热源循环泵13将干热岩热源供水管12的循环水输送至双效溴化锂吸收式热泵内的蒸发器2内，供热水加热蒸发器2产生的水蒸气由容器A16的溴化锂浓溶液吸收，稀释过的稀溴化锂溶液由溶液泵8通过低温热交换器4和高温热交换器3输送至容器B17内，高温发生器5驱动热源加热，产生水蒸气在低温发生器6内再次将溴化锂溶液加热，产生的水蒸气将冷凝器7内制热铜管的水加热供向用户，而高、低温发生器所形成的浓溴化锂溶液通过高、低温热交换器又流回至容器A16内，冷凝器7产生的凝结水通过节流阀9回到容器A16内，在吸收式热泵机组内被吸热后的循环水经过干热岩热源回水管11连通至地下换热器14，多组地下换热器14通过干热岩热源供水管12和干热岩热源回水管11并联。地下换热器14的数量根据工程热负荷量确定。地热温度较低时通过天然气热能入口燃烧燃气做为动力来驱动热泵，地下温度较高时可直接用地热做为动力驱动吸收式热泵工作。
[0036]运行时，打开循环水泵13，循环水通过干热岩热源供水管12经过双效溴化锂吸收式热泵10吸热后，由干热岩热源回水管11将循环水注入地下换热管14内。循环水利用地下换热器14外壁与干热岩岩层15进行热交换。双效溴化锂吸收式热泵10吸热后向建筑物供热取暖。
[0037]双效溴化锂吸收式热泵供热系统比传统空调系统节省机房面积40%以上，由此可增大使用面积。双效溴化锂吸收式热泵无压缩机，稳定性好，整机寿命超过20年，双效溴化锂吸收式热泵由于采用“分隔式制热”技术，使制热成为一台简单的“真空锅炉”，而非复杂的“制冷机”，使制冷机寿命延长一倍。与传统主体制热机组的另一个不同是，分隔式制热机组可以在停止制冷、制热时单独提供卫生热水。
【权利要求】
1.一种干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统，包括双效溴化锂吸收式热泵机组(10)、干热岩热源回水管(11)、干热岩热源供水管(12)、干热岩热源循环泵(13)、地下换热器(14)，其特征在于:地下干热岩层(15)钻孔内设有一组或多组密闭的金属地下换热器(14)，地下换热器(14)内一次充注好所需换热的内部换热循环水，地下换热器(14)内设有干热岩热源供水管(12)和干热岩热源回水管(11)，干热岩热源供水管(12)上设有干热岩热源循环泵(13)，地下换热器(14)通过干热岩热源供水管(12)连接至双效溴化锂吸收式热泵机组(10)，双效溴化锂吸收式 热泵机组(10)通过干热岩热源回水管(11)流回至地下换热器(14)内，多组地下换热器(14)通过干热岩热源供水管(12)和干热岩热源回水管(11)并联。
2.如权利要求1所述的一种干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统，其特征在于:双效溴化锂吸收式热泵机组(10)包括吸收器(I)、蒸发器(2)、高温热交换器(3)、低温热交换器⑷、高温发生器(5)、低温发生器(6)、冷凝器(7)、容器A(16)、容器B(17)、容器C(18)，容器A(16)内设有吸收器(I)和蒸发器(2)，容器B(17)内设有高温发生器(5)，容器C(IS)内设有低温发生器(6)和冷凝器(7)，供热回水管(19)连接吸收器(I)的进口，吸收器(I)的出口连接冷凝器(7)进口，冷凝器(7)出口连接供热供水管(20)，干热岩热源供水管(12)连接蒸发器(2)进口，蒸发器(2)出口连接干热岩热源回水管(11)，高温地热供水驱动动力(21)连接高温发生器(5)进口，高温发生器(5)出口连接高温地热回水驱动动力(22)，容器A (16)中的稀溴化锂溶液经过溶液泵(8)连接低温热交换器(4)和高温热交换器(3)再连接至容器B (17)，容器B (17)中的溴化锂溶液经过高温热交换器(3)连接到容器C (18)中，容器C (18)中的溴化锂溶液经过低温热交换器(4)连接到容器A (16)中，容器B(17)中的水蒸气连接至低温发生器(6)进口，低温发生器(6)出口连接至容器C(18)，冷凝器(7)中的凝结水经过节流阀(9)连接容器A(16)。
3.如权利要求1或2所述的一种干热岩双效溴化锂吸收式热泵供热系统，其特征在于:所述的地下换热器(14)的数量根据工程热负荷量确定。
【文档编号】F25B27/00GK104075485SQ201410314696
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年7月3日 优先权日:2014年7月3日
【发明者】李建峰 申请人:李建峰