分流混热组件及具有该组件的余热型增强型地热系统的制作方法

本实用新型涉及地热系统余热利用技术领域，特别涉及充分利用废弃矿井区域的余热地热资源达到增产、扩产目的的增强型地热系统结构改进，尤其是分流混热组件及具有该组件的余热型增强型地热系统。

背景技术：

现有的油井、煤矿井、铁矿井等在开采完毕后基本处于废弃闲置的状态，上述的地下废弃矿井在长期废弃后由于地下岩层的影响其内部冲积有大量较高温度的水域，现该部分水域基本处于无人汲取的闲置、废弃状态，很少被有效地利用，这无疑造成了该部分余热能源的巨大浪费。

另外，上述废弃矿井在前期建设施工时也均投入了大量的人力物资，废弃后闲置使得其不能再具有利用价值也相当于造成了巨大的经济损失。

为此，我公司针对现有废弃矿井大量闲置浪费的问题，设计研发出了一款建设在当前废弃矿井基础之上的余热型增强型地热系统来实现对现有余热能源的有效、高效的利用。

技术实现要素：

本实用新型为针对上述现状、解决上述技术问题之一，本公司经过多地实际勘测后基于现有的增强型地热系统进行改进形成了本专利中的系统方案，所采用的技术方案是：分流混热组件，包括分流管路，所述分流管路用于与外部管路并联设置，所述分流管路的进口端安装有分流阀门，所述分流管路的出口端连接有一混水器，所述混水器用于与外部管路相连通实现多管内的水流混水。

所述分流混热组件主要适用于需要对水流进行分流后再混合的工况环境下，优选适用于地热系统换热工况下，通过控制分流阀门的开启大小能够使得与外部管路并联的分流管路中通入不同量的所需水流，最终流出后在通过混水器进行混水，最终实现先分流后混水的目的，在本专利中可以快速的根据当前需求来实现根据需要实现分流混水。

余热型增强型地热系统，包括采水井、注水井，所述采水井的地下端伸至地下现有的废弃矿井储热区内，所述采水井采取所述地下现有的废弃矿井储热区内的水用于实现对前端用户端、次级用户端的换热，还包括一回注水组件，所述回注水组件用于向所述注水井注水，所述注水井的地下端伸至所述地下现有的废弃矿井储热区内，所述注水井用于将换热后的尾水回注至所述地下现有的废弃矿井储热区内，所述采水井的出口端通过主管路与初级换热器的进水端相连，所述初级换热器与所述前端用户端相连接实现对前端用户端的换热供暖，所述初级换热器的冷水出水端通过次级管路与次级换热器相连接，在所述次级管路上安装有热泵，所述次级换热器与所述次级用户端配合连接实现对所述次级用户端的余热换热供暖，所述次级换热器的出水端通过尾水管路与所述回注水组件的其中一个进水端口相连通，所述采水井、所述注水井内均安装有泵体。

通过控制采水井采水可以实现将地下现有的废弃矿井储热区内的较高温度的水向地面以上提升，提升后的水经过前端过滤组件实现对水中的砂石、颗粒物的过滤，从而保证进入到初级换热器内的水流的干净，通过初级换热器与前端用户端的换热作用实现对前端用户端的换热供暖，在这一步实现初步供暖，经过所述初级换热器换热后降温后的中温水会继续向前流动并经过热泵实现再次加热升温，通过水源热泵系统，将中温尾水再次加热至较高温度的水用于二次供热，以达到充分利用地热资源增产、扩产的目的。

加热后再次形成较高温度的水，经过次级换热器后实现对次级用户端的换热供暖，至此完成对余热的二次升温后进行余热利用，实现余热供暖，从而实现能源的充分利用，经过两次换热后的尾水经由尾水管路回流至回注水组件后经过注水井内的泵体的作用将回注水组件内的水回注至地下现有的废弃矿井储热区内形成循环。

优选地，在所述次级管路上安装有上述的分流混热组件，所述分流混热组件用于实现对所述次级用户端的换热供暖；所述分流管路的进水端与设置在所述前端过滤组件、所述初级换热器之间的主管路相连通，所述分流混热组件的所述混水器的另外两端分别连通安装在所述次级管路上，在所述前端过滤组件、所述初级换热器之间的主管路上安装有与所述分流阀门并联的主控阀。

在本系统内设置分流混热组件的主要目的是考虑到当初入冬季或者外部温度出现轻度回升的供暖温度要求不高的情况下，此时，可以合理的控制分流混热组件的分流热水的量，使得剩余热水对前端用户端进行换热能够满足换热温度需求的情况下，来分流实现将部分热水分流来用于对次级用户端进行换热，这样可以使得对次级用户端换热前的混合水温度升高，从而可以在尽量减少热泵工作效率的情况下来使得混合后的水达到换热所需温度，起到节能的作用。

分流混热组件通过控制分流阀门的开启大小能够使得与主管路并联的分流管路中通入不同量的所需来自地下的较高温度的水流，使得该部分水流不经过初级换热器而直接流向混水器后与经过初级换热器换热降温后的那部分水进行混合，这样就使得混合后的水流的温度相对于单独的初级换热器换热降温后那部分水的温度要高，因此在后期进行热泵加热时就可以有效的节省热泵的功率，起到节能节电的功效。

最终流出后在通过混水器进行混水，最终实现先分流后混水的目的。

优选地，在所述主管路上安装有前端过滤组件。

设置前端过滤组件后能够对采水井上来的水进行过滤处理，从而保证过滤后干净的水流进行后续的换热，保证水流经过换热器时不会对换热器产生较大的堵塞。

优选地，所述前端过滤组件包括一安装在所述采水井的地上的出口端的旋流除砂器，所述旋流除砂器的进口端与所述采水井的地上的出口端相连通，所述旋流除砂器的出水端与前端过滤机组的进水端相连，所述前端过滤机组的出水端与所述主管路的进口端相连通。

优选地，所述前端过滤机组包括若干个并联设置的前端过滤器，在各所述前端过滤器的进出口端的支管路上分别安装有过滤开启阀门，各所述前端过滤器的出口端的各支管路分别通过多通管路与所述主管路的进口端相连通。

在此设计的前端过滤组件采用旋流除砂器进行初步的除砂，除砂后的再经过前端过滤机组进行后期过滤，设置为前端过滤机组的主要目的是提高过滤的效率与过滤出水量，前端过滤机组上的多个前端过滤器可以根据需要选择同时同步工作或者只开启其中某几个前端过滤器，同时当其中某个前端过滤器出现损坏后可以及时的关闭当前前端过滤器对应的过滤开启阀门对其进行更换，在更换时保证整机不停机，不影响整机的运行。

优选地，所述回注水组件包括一集水箱，所述集水箱的注水口通过外接管路与外接水源相连接，在所述外接管路上安装有一注水阀门，所述集水箱的进口端通过尾水管路与所述次级用户的尾水端出水口相连通，所述集水箱的出水端通过注水管路与所述注水井的注水端相连通。

设置回注水组件的主要作用是可以回收换热后的尾水，然后由注水井再次回注至地下现有的废弃矿井储热区内，实现整个系统的循环运行，在运行的过程中当出现需要补水的情况下，可以通过开启注水阀门，由外接水源相集水箱供水最终通过注水井实现向地下现有的废弃矿井储热区内注水补充系统水量平衡。

优选地，在所述尾水管路上安装有末端过滤组件。

优选地，所述末端过滤组件包括一尾水过滤器。

末端过滤组件上的尾水过滤器。能够进一步的对尾水中的杂质进行精细过滤，实现对内部杂质颗粒的精细处理，提高水质。

本实用新型的有益效果体现在：

1、本系统立足建设在当前的废弃矿井基础之上，将矿井内的余热热能能源进行充分的利用后实现对用户端的高效换热，起到高效节能的目的；

2、设置分流混热组件配合整个系统实现按需分流热能后再混流、加热，保证热能的合理分流、充分利用，降低后续热泵功能时的能耗，余热利用率高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本实用新型的余热型增强型地热系统连接示意图。

图2为本实用新型的余热型增强型地热系统部件标记示意图。

图3为本实用新型的分流混热组件的连接关系示意图。

图中，1、分流混热组件；101、分流管路；102、分流阀门；103、混水器；2、采水井；3、注水井；4、废弃矿井储热区；5、前端用户端；6、次级用户端；7、回注水组件；71、集水箱；72、外接管路；73、外接水源；74、注水阀门；75、注水管路；8、主管路；9、初级换热器；10、次级管路；11、次级换热器；12、热泵；13、尾水管路；14、前端过滤组件；141、旋流除砂器；142、前端过滤机组；1421、前端过滤器；1422、过滤开启阀门；1423、支管路；15、主控阀；16、尾水过滤器。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本实用新型的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本实用新型的保护范围。

在本申请中所述的各个管路端部与其对应位置处的部件之间进行连接时均采用现有采用的螺纹加密封垫连接、法兰盘加密封圈连接、熔合连接等常规的连接方式即可，管路端口处的连接方式并不存在创新之处，在此不再赘述。

如图1-3中所示，分流混热组件1，包括分流管路101，所述分流管路101用于与外部管路并联设置，所述分流管路101的进口端安装有分流阀门102，所述分流管路101的出口端连接有一混水器103，所述混水器103用于与外部管路相连通实现多管内的水流混水。

所述分流混热组件1主要适用于需要对水流进行分流后再混合的工况环境下，优选适用于地热系统换热工况下，通过控制分流阀门102的开启大小能够使得与外部管路并联的分流管路101中通入不同量的所需水流，最终流出后在通过混水器103进行混水，最终实现先分流后混水的目的，在本专利中可以快速的根据当前需求来实现根据需要实现分流混水。

余热型增强型地热系统，包括采水井2、注水井3，所述采水井2的地下端伸至地下现有的废弃矿井储热区4内，所述采水井2采取所述地下现有的废弃矿井储热区4内的水用于实现对前端用户端5、次级用户端6的换热，还包括一回注水组件7，所述回注水组件7用于向所述注水井3注水，所述注水井3的地下端伸至所述地下现有的废弃矿井储热区4内，所述注水井3用于将换热后的尾水回注至所述地下现有的废弃矿井储热区4内，所述采水井2的出口端通过主管路8与初级换热器9的进水端相连，所述初级换热器9与所述前端用户端5相连接实现对前端用户端5的换热供暖，所述初级换热器9的冷水出水端通过次级管路10与次级换热器11相连接，在所述次级管路10上安装有热泵12，所述次级换热器11与所述次级用户端6配合连接实现对所述次级用户端6的余热换热供暖，所述次级换热器11的出水端通过尾水管路13与所述回注水组件7的其中一个进水端口相连通，所述采水井2、所述注水井3内均安装有泵体（这属于本领域技术人员熟知的）。

通过控制采水井2采水可以实现将地下现有的废弃矿井储热区4内的较高温度的水向地面以上提升，提升后的水经过前端过滤组件14实现对水中的砂石、颗粒物的过滤，从而保证进入到初级换热器9内的水流的干净，通过初级换热器9与前端用户端5的换热作用实现对前端用户端5的换热供暖，在这一步实现初步供暖，经过所述初级换热器9换热后降温后的中温水会继续向前流动并经过热泵12实现再次加热升温，通过水源热泵12系统，将中温尾水再次加热至较高温度的水用于二次供热，以达到充分利用地热资源增产、扩产的目的。

加热后再次形成较高温度的水，经过次级换热器11后实现对次级用户端6的换热供暖，至此完成对余热的二次升温后进行余热利用，实现余热供暖，从而实现能源的充分利用，经过两次换热后的尾水经由尾水管路13回流至回注水组件7后经过注水井3内的泵体的作用将回注水组件7内的水回注至地下现有的废弃矿井储热区4内形成循环。

优选地，在所述次级管路10上安装有上述的分流式的分流混热组件1，所述分流混热组件1用于实现对所述次级用户端6的换热供暖；所述分流管路101的进水端与设置在所述前端过滤组件14、所述初级换热器9之间的主管路8相连通，所述分流混热组件1的所述混水器103的另外两端分别连通安装在所述次级管路10上，在所述前端过滤组件14、所述初级换热器9之间的主管路8上安装有与所述分流阀门102并联的主控阀15。

在本系统内设置分流混热组件1的主要目的是考虑到当初入冬季或者外部温度出现轻度回升的供暖温度要求不高的情况下，此时，可以合理的控制分流混热组件1的分流热水的量，使得剩余热水对前端用户端5进行换热能够满足换热温度需求的情况下，来分流实现将部分热水分流来用于对次级用户端6进行换热，这样可以使得对次级用户端6换热前的混合水温度升高，从而可以在尽量减少热泵12工作效率的情况下来使得混合后的水达到换热所需温度，起到节能的作用。

分流混热组件1通过控制分流阀门102的开启大小能够使得与主管路8并联的分流管路101中通入不同量的所需来自地下的较高温度的水流，使得该部分水流不经过初级换热器9而直接流向混水器103后与经过初级换热器9换热降温后的那部分水进行混合，这样就使得混合后的水流的温度相对于单独的初级换热器9换热降温后那部分水的温度要高，因此在后期进行热泵12加热时就可以有效的节省热泵12的功率，起到节能节电的功效。

最终流出后在通过混水器103进行混水，最终实现先分流后混水的目的。

优选地，在所述主管路8上安装有前端过滤组件14。

设置前端过滤组件14后能够对采水井2上来的水进行过滤处理，从而保证过滤后干净的水流进行后续的换热，保证水流经过换热器时不会对换热器产生较大的堵塞。

优选地，所述前端过滤组件14包括一安装在所述采水井2的地上的出口端的旋流除砂器141，所述旋流除砂器141的进口端与所述采水井2的地上的出口端相连通，所述旋流除砂器141的出水端与前端过滤机组142的进水端相连，所述前端过滤机组142的出水端与所述主管路8的进口端相连通。

优选地，所述前端过滤机组142包括若干个并联设置的前端过滤器1421，在各所述前端过滤器1421的进出口端的支管路1423上分别安装有过滤开启阀门1422，各所述前端过滤器1421的出口端的各支管路1423分别通过多通管路与所述主管路8的进口端相连通。

在此设计的前端过滤组件14采用旋流除砂器141进行初步的除砂，除砂后的再经过前端过滤机组142进行后期过滤，设置为前端过滤机组142的主要目的是提高过滤的效率与过滤出水量，前端过滤机组142上的多个前端过滤器1421可以根据需要选择同时同步工作或者只开启其中某几个前端过滤器1421，同时当其中某个前端过滤器1421出现损坏后可以及时的关闭当前前端过滤器1421对应的过滤开启阀门1422对其进行更换，在更换时保证整机不停机，不影响整机的运行。

优选地，所述回注水组件7包括一集水箱71，所述集水箱71的注水口通过外接管路72与外接水源73相连接，在所述外接管路72上安装有一注水阀门74，所述集水箱71的进口端通过尾水管路13与所述次级用户端10的尾水端出水口相连通，所述集水箱71的出水端通过注水管路75与所述注水井3的注水端相连通。

设置回注水组件7的主要作用是可以回收换热后的尾水，然后由注水井3再次回注至地下现有的废弃矿井储热区4内，实现整个系统的循环运行，在运行的过程中当出现需要补水的情况下，可以通过开启注水阀门74，由外接水源73相集水箱71供水最终通过注水井3实现向地下现有的废弃矿井储热区4内注水补充系统水量平衡。

优选地，在所述尾水管路13上安装有末端过滤组件。

优选地，所述末端过滤组件包括一尾水过滤器16。

末端过滤组件上的尾水过滤器16。能够进一步的对尾水中的杂质进行精细过滤，实现对内部杂质颗粒的精细处理，提高水质。

本申请中的各个换热器与用户端之间的连接可以直接采用现有的供暖管路也可以按照现有的连接方式连接即可，该部分均不存在任何创新改进之处，不再赘述。

本申请采用的各个零部件均未对零件结构本身及内部细节结构进行改进，直接采购零件安装即可。

以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求和说明书的范围当中；对于本技术领域的技术人员来说，对本实用新型实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本实用新型的保护范围内。

本实用新型未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。