专利名称：一种将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种从地热井中取热的装置，尤其涉及一种将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统。
背景技术：
随着石油、天然气等不可再生资源的快速消耗，开发利用新能源，尤其是可再生能源越来越受到人们的关注。可再生能源包括太阳能、水能、生物质能、风能、海洋能以及地热能等。地热资源赋存于地下，是一种洁净的矿产资源。地热能的潜在价值非常可观，从地心不断向外留出的热量相当于44万亿瓦/年，这些热量，即使只有一少部分被开发利用， 也能轻易满足世界大部分能源要求。地热资源按照温度划分，可分为高温(> 150°C)、中温 (90 150°C)、低温(< 90°C)三种类型。我国是一个以中低温地热资源为主的国家，近10 年来地热直接利用均以每年10%速率增长，目前以直接利用设备装机容量的产量居世界之首。2008年我国地热资源利用使全国二氧化碳减排2500万吨，相当于860多万辆汽车尾气的排放量。而中低温地热资源的开采利用存在一个问题，即中低温地热井不能直接形成蒸汽将地热能量带出。传统的地热开采利用，一般采用闪蒸加压等方法，然而闪蒸设备尺寸大、易腐蚀并且效率低，不能被广泛利用。所以，目前，还没有适合广泛推广的地热开采装置出现，这严重地制约了地热开采领域的发展。发明内容本实用新型的目的就在于为了解决上述问题而提供一种将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，这种系统利用低沸点介质的气液转换将地热井内的热量取出并利用，形成新能源。本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的本实用新型包括井下换热器、蒸汽收集器、蒸汽利用装置、压缩机、低沸点介质储罐和介质泵，其中，所述井下换热器的液态介质入口与所述介质泵的出口连接，所述井下换热器的蒸汽出口与所述蒸汽收集器的入口连接，所述蒸汽收集器的出口与所述蒸汽利用装置的入口连接，所述蒸汽利用装置的出口与所述压缩机的气态介质入口连接，所述压缩机的液态介质出口与所述低沸点介质储罐的入口连接，所述低沸点介质储罐的出口与所述介质泵的入口连接。使用时，将井下换热器置于地热井内的热水中，液态的低沸点介质在介质泵的作用下进入井下换热器内，在地热井内的热水的作用下，液态介质沸腾变为高温蒸汽，同时吸热，然后高温蒸汽被蒸汽收集器吸收并储存，供蒸汽利用装置使用。在高温蒸汽经过蒸汽利用装置后其温度会降低，但还是处于气态状态，然后经过压缩机压缩后在高压作用下会变成液态，并供介质泵输送给井下换热器，形成循环。因为地热井内的热量是很大的，基本不会存在热量被全部吸走的问题，只能对地热井内的水起到降温的目的，所以本实用新型能够持续不断或根据需要间断地提供蒸汽利用装置所需的高温蒸汽，同时还能使地热井内的水温降低，有利于解除因其温度过高而引发的热膨胀危害。具体地，所述低沸点介质储罐内的低沸点介质为液氨、甲胺、戊烷、乙醇、乙醚、环氧乙烷、氯乙烷、乙胺或乙醛，也可以为其它介质，只要满足低沸点的要求即可。根据实际需要，所述蒸汽利用装置可以为汽轮发电机，所述汽轮发电机的蒸汽入口与所述所述蒸汽收集器的出口连接，所述汽轮发电机的蒸汽出口与所述压缩机的气态介质入口连接。这适用于温度比较高一点的地热井，因为汽轮发电机所需蒸汽的压力要大一些。所述蒸汽利用装置还可以为地面换热器，所述地面换热器的蒸汽入口与所述蒸汽收集器的出口连接，所述地面换热器的蒸汽出口与所述压缩机的气态介质入口连接；所述地面换热器的冷水入口与冷水泵的出口连接，所述地面换热器的热水出口与热水储罐的入口连接。这适用于温度不高的地热井，所需的蒸汽压力不用很大，而经过地面换热器后的热水蓄于热水储罐中，可以直接使用，如冬天供暖，也可以另作它用，如所述热水储罐的出口与吸收式制冷机的热水入口连接，所述吸收式制冷机的冷水出口与所述冷水泵的入口连接。这样，热水储罐内的热水在经过吸收式制冷机后，使吸收式制冷机内的冷水变成冻水， 冻水在夏天就可派上用场了，如所述吸收式制冷机的冻水出口与空调器的冻水入口连接， 这样冻水的冷量被空调器直接利用，用风扇即可直接吹出冷风，节省了一般空调压缩机所需的电能，并扩大了热能的应用范围。所述蒸汽利用装置还可以同时包括汽轮发电机、地面换热器、热水储罐和吸收式制冷机，所述汽轮发电机的蒸汽入口与所述蒸汽收集器的出口连接，所述汽轮发电机的蒸汽出口与所述地面换热器的蒸汽入口连接，所述地面换热器的蒸汽出口与所述压缩机的气态介质入口连接；所述地面换热器的冷水入口与所述冷水泵的出口连接，所述地面换热器的热水出口与所述热水储罐的入口连接，所述热水储罐的出口与所述吸收式制冷机的热水入口连接，所述吸收式制冷机的冷水出口与所述冷水泵的入口连接。这适用于温度很高的地热井，其高温蒸汽的压力足够大，以至于可以先后为汽轮发电机和地面换热器提供压力和热能后还能保持气态状态。本实用新型的有益效果在于本实用新型利用井下热水的热量将井下换热器内的液态介质变为高温蒸汽，并让它成为多种设备的能源，过程简单、能耗低、无污染，是对现有能源的有力补充；与传统的闪蒸加压取热法相比，本实用新型设备简单、尺寸小、占地面积小、易于安装建造、不受环境影响；综上，本实用新型提供了一种新能源开采的可能，而且适合大面积推广，为解决不可再生能源日渐枯竭的问题打下了坚实的基础。
图1是本实用新型的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步说明如附图所示，本实用新型包括井下换热器2、蒸汽收集器4、蒸汽利用装置、压缩机 11、低沸点介质储罐12和介质泵5，其中，井下换热器2的液态介质入口与介质泵5的出口
4连接，井下换热器2的蒸汽出口与蒸汽收集器4的入口连接，蒸汽收集器4的出口与所述蒸汽利用装置的入口连接，所述蒸汽利用装置的出口与压缩机11的气态介质入口连接，压缩机11的液态介质出口与低沸点介质储罐12的入口连接，低沸点介质储罐12的出口与介质泵5的入口连接。所述蒸汽利用装置可以有很多种选择，可以为发电设备，可以为制冷设备，可以为供暖设备，可以为一种设备，可以为几种设备结合，总之，根据地热井所能提供的热量和实际需要来确定到底配置哪些蒸汽利用装置。本实施例中以几种设备结合使用为例，如附图所示，其蒸汽利用装置结构如下包括汽轮发电机6、地面换热器7、热水储罐8和吸收式制冷机9，汽轮发电机6的蒸汽入口与蒸汽收集器4的出口连接，汽轮发电机6的蒸汽出口与地面换热器7的蒸汽入口连接，地面换热器7的蒸汽出口与压缩机11的气态介质入口连接；地面换热器7的冷水入口与冷水泵10的出口连接，地面换热器7的热水出口与热水储罐8的入口连接，热水储罐8的出口与吸收式制冷机9的热水入口连接，吸收式制冷机9的冷水出口与冷水泵10的入口连接。这适用于温度很高的地热井，其高温蒸汽的压力足够大，以至于可以先后为汽轮发电机6和地面换热器7提供压力和热能后还能保持气态状态。结合附图，使用时，将井下换热器2置于地热井1内的热水中，液态的低沸点介质 3在介质泵5的作用下进入井下换热器2内，在地热井1内的热水的作用下，液态的低沸点介质3沸腾变为高温蒸汽，同时吸热，然后高温蒸汽被蒸汽收集器4吸收并进入汽轮发电机 6的蒸汽入口，高温蒸汽会带动汽轮发电机6运行发电，所发电力可以直接通过电网供给用户，也可通过大型蓄电池储存备用；汽轮发电机6的蒸汽出口出来的高温蒸汽进入地面换热器7后，将地面换热器7内的冷水变成热水并储存到热水储罐8中，可以直接使用，如冬天供暖，也可以另作它用，如热水储罐8内的热水在经过吸收式制冷机9后，使吸收式制冷机9内的冷水变成冻水，冻水的冷量被空调器直接利用，用风扇即可直接吹出冷风，节省了一般空调压缩机所需的电能，并扩大了热能的应用范围。在高温蒸汽经过汽轮发电机6和地面换热器7后，其温度会降低，但还是处于气态状态，然后经过压缩机11压缩后在高压作用下会变成液态，并供介质泵5输送给井下换热器2，形成循环。因为地热井1内的热量是很大的，基本不会存在热量被全部吸走的问题，只能对地热井1内的水起到降温的目的，所以本实用新型能够持续不断或根据需要间断地提供汽轮发电机6和地面换热器7所需的高温蒸汽，同时还能使地热井1内的水温降低，有利于解除因其温度过高而引发的热膨胀危害。 上述设备中，地热井1为中低温地热井，地热温度不超过150°C ；井下换热器2为常规的换热管；低沸点介质3为液氨，常压下的沸点为-33. 5°C ；地面换热器7为管壳式换热器，其结构为固定管板式换热器；吸收式制冷机9为单级氨水吸收式制冷机；压缩机11为活塞式压缩机；介质泵5和冷水泵10为常规的螺杆泵；井下换热器2、蒸汽收集器4、地面换热器7、低沸点介质储罐12及所有和低沸点介质3接触的连接管道都使用耐氨腐蚀的含钼不锈钢材料；汽轮发电机6为常规汽轮发电机。 结合附图，本实用新型可以有很多不同的选择和组合，如低沸点介质3为还可以为甲胺、戊烷、乙醇、乙醚、环氧乙烷、氯乙烷、乙胺和乙醛中的任何一种；地面换热器7还可以为浮头式换热器或U形管换热器；吸收式制冷机9还可以为溴化锂吸收式制冷机；压缩机11还可以为螺杆式压缩机、滑片式压缩机、转子式压缩机、离心式压缩机、轴流式压缩机
5或喷射式压缩机；介质泵5和冷水泵10还可以为容积式泵、叶轮式泵或喷射式泵。在此不一一举例，但只要与本实用新型的结构相同，则均应视为侵犯本实用新型专利的权利。
权利要求1.一种将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于包括井下换热器、 蒸汽收集器、蒸汽利用装置、压缩机、低沸点介质储罐和介质泵，其中，所述井下换热器的液态介质入口与所述介质泵的出口连接，所述井下换热器的蒸汽出口与所述蒸汽收集器的入口连接，所述蒸汽收集器的出口与所述蒸汽利用装置的入口连接，所述蒸汽利用装置的出口与所述压缩机的气态介质入口连接，所述压缩机的液态介质出口与所述低沸点介质储罐的入口连接，所述低沸点介质储罐的出口与所述介质泵的入口连接。
2.根据权利要求1所述的将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于 所述低沸点介质储罐内的低沸点介质为液氨、甲胺、戊烷、乙醇、乙醚、环氧乙烷、氯乙烷、乙胺或乙醛。
3.根据权利要求1所述的将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于 所述蒸汽利用装置为汽轮发电机，所述汽轮发电机的蒸汽入口与所述蒸汽收集器的出口连接，所述汽轮发电机的蒸汽出口与所述压缩机的气态介质入口连接。
4.根据权利要求1所述的将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于 所述蒸汽利用装置为地面换热器，所述地面换热器的蒸汽入口与所述蒸汽收集器的出口连接，所述地面换热器的蒸汽出口与所述压缩机的气态介质入口连接；所述地面换热器的冷水入口与冷水泵的出口连接，所述地面换热器的热水出口与热水储罐的入口连接。
5.根据权利要求4所述的将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于 所述热水储罐的出口与吸收式制冷机的热水入口连接，所述吸收式制冷机的冷水出口与所述冷水泵的入口连接。
6.根据权利要求1所述的将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于 所述蒸汽利用装置包括汽轮发电机、地面换热器、热水储罐和吸收式制冷机，所述汽轮发电机的蒸汽入口与所述蒸汽收集器的出口连接，所述汽轮发电机的蒸汽出口与所述地面换热器的蒸汽入口连接，所述地面换热器的蒸汽出口与所述压缩机的气态介质入口连接；所述地面换热器的冷水入口与所述冷水泵的出口连接，所述地面换热器的热水出口与所述热水储罐的入口连接，所述热水储罐的出口与所述吸收式制冷机的热水入口连接，所述吸收式制冷机的冷水出口与所述冷水泵的入口连接。
7.根据权利要求5或6所述的将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，其特征在于所述吸收式制冷机的冻水出口与空调器的冻水入口连接。
专利摘要本实用新型公开了一种将低沸点介质用于中低温地热井取热的系统，包括井下换热器、蒸汽收集器、蒸汽利用装置、压缩机、低沸点介质储罐和介质泵，其中，所述井下换热器的液态介质入口与所述介质泵的出口连接，所述井下换热器的蒸汽出口与所述蒸汽收集器的入口连接，所述蒸汽收集器的出口与所述蒸汽利用装置的入口连接，所述蒸汽利用装置的出口与所述压缩机的气态介质入口连接，所述压缩机的液态介质出口与所述低沸点介质储罐的入口连接，所述低沸点介质储罐的出口与所述介质泵的入口连接。本实用新型利用井下热水的热量将井下换热器内的液态介质变为高温蒸汽，并让它成为多种设备的能源，过程简单、能耗低、无污染，是对现有能源的有力补充。
文档编号F03G4/00GK202215446SQ20112033261
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者徐毅 申请人:徐毅