一种干热岩采暖系统的制作方法

文档序号:11513016阅读:527来源:国知局

本发明属于地热能开发技术领域,特别是涉及一种干热岩采暖系统。



背景技术:

随着经济的发展和人民生活水平的提高,能源与环境问题越来越成为人类关注的主题,其中,干热岩作为一种深埋于地下的清洁能源,其蕴藏的热量十分丰富,但一直未得到大规模的开发利用。

现有技术中的干热岩采暖装置普遍存在采暖效率低,成本高的技术问题,如中国实用新型专利,专利号为cn201520986148.7公开了一种u型管式干热岩换热器,一种u型管式干热岩换热器,其特征在于,该u型管式干热岩换热器包括换热器、隔热材料、热交换器、供水管和回水管;所述换热器设置在通过钻机在地面垂直向下钻出的钻孔内,所述隔热材料填充在换热器中间,所述换热器上端安装热交换器,热交换器上设有供水管、回水管,所述供水管与换热器出口连接,回水管与换热器入口连接,所述热交热器上供水管和回水管与外部供热物体联通。其中水在管道中通过换热器来对水进行加热,这种采暖方式,热能转化率低,水到达地面后温度也普遍偏低。



技术实现要素:

本发明提供了一种新型的干热岩采暖系统,解决了现有技术中的干热岩采暖系统采暖效率低的技术问题。

具体技术方案是,所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管、输出垂直管、输入水平管、输出水平管和人造裂缝;所述输入水平管和输出水平管最好位于同一干热岩岩层中。所述输入水平管上设置有出水孔;所述输出水平管上设置有集水孔。使用时将常温水注入输入垂直管,然后流经输入水平管从出水孔流出,进入人造裂缝中,再经过输出水平管上设置的集水孔,进入输出水平管中,最后流经输出垂直管将高温水输出到地面,加以利用。

进一步的输入垂直管和输出垂直管为保温管材,输入水平管和输出水平管为导热管材。

进一步的输入水平管和输出水平管的数量至少为各一条,也就是输入水平管和输出水平管的数量可以为各自一条,也可以为多条。

进一步的输入水平管和输出水平管为平行排布且位于同一竖直平面上。

进一步的所述输出水平管的长度大于输入水平管的长度。

进一步的输入水平管的端头优选的设置有第一封头;输出水平管的端头优选的设置有第二封头。

进一步的出水孔的数量小于集水孔的数量;出水孔的孔径小于集水孔的孔径。

进一步的输入垂直管和输入水平管的管道直径小于输出水平管和输出垂直管的管道直径。

进一步的输入垂直管和输出垂直管在位于干热岩与地表层交界处分别还优选的设置有第一密封环和第二密封环。

更进一步的输入水平管与输出水平管之间的距离为5m-500m。

有益效果,本发明提供的新型的干热岩采暖系统,采暖效率更高;输入水平管和输出水平管为平行排布且位于同一竖直平面上,水会在重力的作用下,自然向下运动,便于被干热岩加热后的水从集水孔进入水平输出水平管;输入垂直管和输入水平管的管道直径小于输出水平管和输出垂直管的管道直径,出水孔的孔径小于集水孔的孔径,该设计可以使人造裂缝中的水更易输出,管道所承受的压力也更小,从而延长管道使用寿命;输入垂直管和输出垂直管为保温管材,一方面防止加热后的热载体热量流失,另一方面输入垂直管和输出垂直管可以实现互换,防止堵塞。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案,下面将对实施例描述中所需的附图作简单介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它的附图,这些附图所直接得到的技术方案也应属于本发明的保护范围。

图1是本发明的结构示意图。

附图标记说明:1、地表层;2、干热岩层;3、输入垂直管;3.1、第一密封环;4、输入水平管;4.1、出水孔;5、第一封头;6、输出水平管;6.1、集水孔;7、第二封头;8、输出垂直管;8.1、第二密封环;9、人造裂缝。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面对本发明的具体实施方式做详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进,因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

实施列1如图1所示,所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管3、输出垂直管8、输入水平管4、输出水平管6和人造裂缝9;所述输入水平管4上设置有出水孔4.1;所述输出水平管6上设置有集水孔6.1。所述输入垂直管3与输入水平管4密封连接;输出水平管6与输出垂直管8密封连接。制造时首先钻取两个垂直井穴,然后再打两个横向的井穴,然后利用钻取法,将两个横向管道人工钻取出人造裂缝9,然后将各管道沿井穴埋入,密封连接。然后使用时将常温水注入输入垂直管3,然后流经输入水平管4从出水孔4.1流出,进入人造裂缝中,然后经过与干热岩中的热量进行热交换,再经过输出水平管6上设置的集水孔6.1,进入输出水平管6中,最后流经输出垂直管8将高温水输出到地面,加以利用。常温水直接经过干热岩缝隙热传导效率大大提高。所述出水孔4.1的孔径小于集水孔6.4的孔径便于水经过人造裂缝9后进入输出水平管。本技术方案提供的新型的干热岩采暖系统采暖效率更高;所述出水孔的孔径小于集水孔的孔径可以使干热岩人造裂缝9中的水更易输出,管道所承受的压力也更小。

其中上述输入水平管4和输出水平管6二者也可以不是平行的,可以是倾斜的。

实施例2如图1所示,所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管3、输出垂直管8、输入水平管4、输出水平管6和人造裂缝9;人造裂缝9可以通过压裂法来实现。所述输入水平管4上设置有出水孔4.1;所述输出水平管6上设置有集水孔6.1;所述输入垂直管3与输入水平管4密封连接;输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入垂直管3和输出垂直管8为高隔热油管,输入水平管4和输出水平管6为cr5mo管。输入垂直管3和输出垂直管8高隔热油管的设计使热水从干热岩层2流经地表层1时热量的散失更小,而输入垂直管3、输入水平管4、输出水平管6为cr5mo管的设计,导热性能更好,且耐高温耐腐蚀性也更好,使整个干热岩采暖系统的采热效率更高,并且当某个管道出现堵塞时,还可随时进行输入口与输出口的切换,更加方便实用。

实施例3所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管3、输出垂直管8、输入水平管4、输出水平管6和人造裂缝9;所述输入水平管4上设置有出水孔4.1;所述输出水平管6上设置有集水孔6.1;所述出水孔4.1的孔径小于集水孔6.4的孔径。所述输入垂直管3与输入水平管4密封连接;输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入垂直管3和输出垂直管8为玻璃钢管保温效果更好。输入水平管4和输出水平管6为铝合金钢管,导热效率好且质地坚硬,耐腐蚀。输入水平管4和输出水平管6为平行排布且位于同一水平平面上。所述输出水平管6的长度大于输入水平管4的长度,这样可以增加输出水平管6上集水孔6.4的个数,更加便于热水的回收。输入水平管4为一条,而输出水平管6为2条或者也可是多条,2条或多条输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入垂直管3输出垂直管8玻璃钢管的设计使热水从干热岩层2流经地表层1时热量的散失更小,输入水平管4和输出水平管6为铝合金钢管的设计,导热性能更好,且耐高温耐腐蚀性也更好,使整个干热岩采暖系统的采热效率更高;并且多条输出水平管6的设计更加便于热水回收。

实施例4所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管3、输出垂直管8、输入水平管4、输出水平管6和人造裂缝9;所述输入水平管4上设置有出水孔4.1;所述输出水平管6上设置有集水孔6.1;所述出水孔4.1的孔径小于集水孔6.4的孔径。所述输入垂直管3与输入水平管4密封连接;输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入垂直管3和输出垂直管8为玻璃钢管保温效果更好。输入水平管4和输出水平管6为铝合金钢管,导热效率好且质地坚硬,耐腐蚀。输入水平管4和输出水平管6为平行排布且位于同一竖直平面上,在重力的作用下,更加便于水进入人造裂缝9后进入输出水平管6中。所述输出水平管6的长度大于输入水平管4的长度,这样可以增加输出水平管6上集水孔6.4的个数,更加便于热水的回收。输入水平管4为2条或者多条,2条或者多条输入水平管4端头与输入垂直管3密封连接;而输出水平管6也为2条或者也可是多条,2条或多条输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入水平管4与输出水平管6都为多条的设计,可以显著提高热交换效率。输入垂直管3输出垂直管8玻璃钢管的设计使热水从干热岩层2流经地表层1时热量的散失更小,且当发生堵塞时,可以交换输入输出管道,如输入垂直管3变为输出垂直管8,而输出垂直管8变为输入垂直管3。输入水平管4和输出水平管6为铝合金钢管的设计,导热性能更好,且耐高温耐腐蚀性也更好,使整个干热岩采暖系统的采热效率更高。

实施例5所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管3、输出垂直管8、输入水平管4、输出水平管6和人造裂缝9,人造裂缝9通过压裂法实现;所述输入水平管4上设置有出水孔4.1;所述输出水平管6上设置有集水孔6.1;所述出水孔4.1的孔径小于集水孔6.4的孔径。所述输入垂直管3与输入水平管4密封连接;输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输出垂直管8为玻璃钢管保温效果更好,输入垂直管3、输入水平管4、输出水平管6为铝合金钢管,导热效率好且质地坚硬,耐腐蚀。输入水平管4和输出水平管6为平行排布且位于同一竖直平面上,在重力的作用下,更加便于水进入人造裂缝9后进入输出水平管6中。所述输出水平管6的长度大于输入水平管4的长度,这样可以增加输出水平管6上集水孔6.4的个数,更加便于热水的回收。输出垂直管8玻璃钢管的设计使热水从干热岩层2流经地表层1时热量的散失更小,且节约材料,成本更低。而输入垂直管3、输入水平管4、输出水平管6为铝合金钢管的设计,导热性能更好,且耐高温耐腐蚀性也更好,使整个干热岩采暖系统的采热效率更高。

实施例6如图1所示,在上述技术方案的基础上行,输入水平管4的端头优选的设置有第一封头5;输出水平管6的端头优选的设置有第二封头7,用于密封输入水平管4的端头和输出水平管6的端头。水平管端头封头的设计可以减少水在地下的流失。

实施例7,在上述技术方案的基础上行,进一步的所述出水孔4.1的数量小于集水孔6.1的数量,出水孔4.1的孔径小于集水孔6.1的孔径。进一步便于水的回流。

实施例8输入垂直管3和输入水平管4的管道直径小于输出水平管6和输出垂直管8的管道直径,进一步减小注水压力,便于热水回流,压力承受力更强,更加耐用。

最优实施例,如图1所示,所述干热岩采暖系统,包括输入垂直管3、输出垂直管8、输入水平管4、输出水平管6和人造裂缝9;所述输入水平管4上设置有出水孔4.1;所述输出水平管6上设置有集水孔6.1;所述出水孔4.1的孔径小于集水孔6.4的孔径。输入水平管4和输出水平管6在同一岩层中。所述出水孔4.1的数量小于集水孔6.1的数量。输入水平管4的端头优选的设置有第一封头5;输出水平管6的端头优选的设置有第二封头7,用于密封输入水平管4的端头和输出水平管6的端头。输入垂直管3和输入水平管4的管道直径小于输出水平管6和输出垂直管8的管道直径。输入垂直管3和输出垂直管8在位于干热岩2与地表层1交界处分别还优选的设置有第一密封环和第二密封环,进一步防止热水热量的流失。所述输入垂直管3与输入水平管4密封连接;输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入垂直管3和输出垂直管8为玻璃钢管保温效果更好。输入水平管4和输出水平管6为铝合金钢管,导热效率好且质地坚硬,耐腐蚀。输入水平管4和输出水平管6为平行排布且位于同一竖直平面上,在重力的作用下,更加便于水进入人造裂缝9后进入输出水平管6中。所述输出水平管6的长度大于输入水平管4的长度,这样可以增加输出水平管6上集水孔6.4的个数,更加便于热水的回收。输入水平管4为2条或者多条,2条或者多条输入水平管4端头与输入垂直管3密封连接;而输出水平管6也为2条或者也可是多条,2条或多条输出水平管6与输出垂直管8密封连接。输入水平管4与输出水平管6都为多条的设计,可以显著提高热交换效率。输入垂直管3输出垂直管8玻璃钢管的设计使热水从干热岩层2流经地表层1时热量的散失更小,且当发生堵塞时,可以交换输入输出管道,如输入垂直管3变为输出垂直管8,而输出垂直管8变为输入垂直管3。输入水平管4和输出水平管6为铝合金钢管的设计,导热性能更好,且耐高温耐腐蚀性也更好,使整个干热岩采暖系统的采热效率更高;

实施例10在上述实施例的基础上,本输入水平管4与输出水平管6之间的距离为5m、200m或者为500m,优选的为200m,而井深度为2000m、4000m或6000m之间,优选的为4000m并且输入水平管4和输出水平管6在同一岩层中。这个距离一般能满足常规采暖井的热交换需求,并且压裂干热岩的成本也相对较低,避免水的流失。

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