[发明专利]一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统

说明书

技术领域

本发明涉及中浅层水热型地热的采热系统，具体涉及一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统。

背景技术

作为清洁的可再生能源，地热资源的高效利用技术对我国的节能减排工作至关重要。我国的中浅层地热资源比较丰富，可以满足大量建筑的供暖的需要，有效的缓解煤炭供暖带来的雾霾等缓解问题，开发利用潜力巨大。中浅层水热型地热形成过程通常为大气降水或地表水渗入地下，从流动的地下水中汲取热量，以高温热水或蒸汽的形式赋存于地下，形成地热水热系统。

现有的中浅层水热型地热开采通常直接将热水抽出地表进行利用，这样会改变地下水环境，同时存在回灌困难、管道结垢及地表环境污染等问题。开发新型热管式中浅层水热型地热直接提取系统，能够有效避免这些问题，有助于提升中浅层水热型地热资源利用率及经济性。

热管利用管内工质的相变，可以将热量迅速地从高温端传输到低温端。热管具有较高的导热性、优良的等温性等特征，是目前最有效的传热设备之一。故而热管被广泛的运用在开采中浅层水热型地热中。

由于在浅层水热型地热的开采中，人们普遍认为简单的通过设计回路热管来传热的系统，容易产生整个地热开采系统不能自启动的问题，现有技术中普遍采用重力热管来开采，但会存在以下问题：1.热量传输的距离有限；2.所设计的系统的热管的液体管道和蒸汽管道相冲突，在热量传输过程中，很可能出现气液两相冲突的现象，影响热量的传输。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统，可以自发地实现中浅层水热型地热资源的开采，不需要提供辅助动力来维持系统的运行，能解决整个地热开采系统的自启动问题；同时又可以实现热量的远距离传输，避免传统热管蒸汽流和液流相冲突的问题，大大提高了传热效率。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统，包括回路型热管、位于地面的热利用装置和中浅层地下水中的高渗透性热储；

所述回路型热管设有位于高渗透性热储中的回路型热管蒸发段、回路型热管绝热段、回路型热管冷凝器和回路型热管液体管道段，所述回路型热管绝热段包括蒸汽管道段和将蒸汽管道段外壁紧密包裹的绝热材料层，所述回路型热管冷凝器包括换热器、冷凝水进水管道和冷凝水出水管道；

所述冷凝水进水管道的一端与所述热利用装置连通，其另一端通过换热器的吸热侧连通冷凝水出水管道的一端，所述冷凝水出水管道的另一端连通所述热利用装置；

所述回路型热管蒸发段的一端与回路型热管液体管道段的一端连通，回路型热管液体管道段的另一端通过换热器的放热侧与蒸汽管道段的一端连通，蒸汽管道段的另一端与回路型热管蒸发段的另一端连通。

所述回路型热管蒸发段为盘管或由若干个U型管组成。

所述回路型热管蒸发段内部设有多孔介质材料层。

所述多孔介质材料层设有微槽结构。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)本发明通过在回路型热管设有回路型热管绝热段，可以利用回路型热管内的工质相变作用，自发地实现中浅层水热型地热资源的开采，不需要提供辅助动力来维持系统运行；

2)本发明的回路型热管绝热段和回路型热管液体管道段相互分离，可以将蒸汽管道和液体管道相分离，避免了传统热管蒸汽流和液流相冲突的问题，大大提高了传热效率；

3)系统运行过程中，管道内的工质处于封闭式循环中，不与外界环境接触，避免了工质损失以及管道结垢等问题；

4)单口井即可实现地热资源的开采利用，同时可以根据所钻井的地下水温高低，选择充入的工质，实现了水温和工质的良好匹配；

5)强化了地下水与热管间的对流传热，增加了单根热管的采热量，提高了回路型热管开采中浅层水热型地热系统的经济性。

附图说明

图1为本发明一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统结构示意图；

图2(a)和(b)分别为本发明一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统的回路型热管蒸发段为盘管和若干个U型管组成时的结构示意图；

图3为本发明一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统的回路型热管蒸发段内设有多孔介质材料层的结构示意图。

图4为本发明一种回路型热管开采中浅层水热型地热的系统的多孔介质材料层设有微槽结构时的横截面图。