[发明专利]中深层地热井内换热器

说明书

技术领域

本发明涉及中深层地热能开发利用技术，特别涉及中深层地热井内换热器。

背景技术

我国平均地温梯度约3℃/100米。即在恒温层以下，每向下增加100米，地温增加约3℃。地下1000～4000米，地温约50～135℃。这部分中深层地热资源温度不足以开发利用于发电，但是可以成为建筑供热的稳定热源。

目前我国对中深层地热能利用，主要采用直接开采中深层地热水用于建筑供热的方式，即在地热水资源丰富地区，开凿地热井，直接抽取地下热水用于建筑供热，地下水温度利用后直接排放或回灌。但是目前回灌技术发展还不成熟，回灌率偏低（平均回灌率不足50%），造成了大量社会资源的浪费，并且存在地下水资源枯竭继而引发地质塌陷等灾害的风险。因此为了保护地下热水资源，有些地方政府主管部门已经开始禁止直接开采中深层地下水资源。

中深层地热井内换热器能够在不抽取中深层地下热水资源的前提下，只换取中深层地下热能，是合理开发中深层地热能用于建筑供热的一种换热技术。但是现有中深层地热井内换热器的建设成本较高，制约了该技术的全面推广。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供中深层地热井内换热器，能够在不抽取地下热水的前提下，只换取中深层地热能，并且换热效率高，成本低。

为解决上述技术问题，本发明提供的中深层地热井内换热器，其包括外套管 11 、内套管 12 ；

所述外套管 11 底端及侧壁封闭；

所述内套管 12 置于所述外套管 11 内，所述内套管 12 底端开口同外套管 11 底部连通；

所述内套管 12 外侧壁和外套管 11 内侧壁之间形成环状空间；

所述外套管 11 与内套管 12 同轴线；

所述外套管 11 的内侧壁分布有外凸肋 110 ；

所述外凸肋 110 为与所述外套管 11 同轴线的多条圆环状或圆弧状凸筋，或为与所述外套管 11 同轴线的螺旋状凸筋；

所述外套管 11 上端口用于连通循环介质流入管路；

所述内套管 12上端口用于连通循环介质流出管路。

较佳的，所述外套管 11 的内侧壁的外凸肋 110 均匀布置。

较佳的，所述外套管 11 及内套管 12 内注入有循环介质。

较佳的，所述内套管 12 的外侧壁布置有内凸肋 120 ；

所述内凸肋 120 为与所述内套管 12 同轴线的多条圆环状或圆弧状凸筋，或为与所述内套管 12 同轴线的螺旋状凸筋；

所述内凸肋 120 同所述外凸肋 110 在轴向错位布置。

较佳的，所述内凸肋 120 及外凸肋 110 的截面形状为矩形、楔形或梯形。

较佳的，所述中深层地热井内换热器还包括油井水泥层 13 ；

所述油井水泥层 13 覆盖在所述外套管 11 外。

较佳的，所述外套管 11 长度为1000米至4000米。

较佳的，所述外套管 11 的内径为所述内套管 12 的内径的1.3到1.6倍。

较佳的，所述循环介质为水或乙二醇溶液。

较佳的，所述外套管 11 及其外凸肋 110 为J55或N80或P110油钢管；

所述内套管 12 及其内凸肋 120 为高分子复合绝热材质。

本发明的中深层地热井内换热器，安装于岩土层14中，循环介质从内套管12和外套管11之间的环状空间向下流动，在向下流动过程中通过外套管12管壁从周围高温岩土层14吸收热量，循环介质温度不断升高；循环介质到达底部后，进入内套管12向上流动，最终流出内套管12，流出换热器的循环介质温度大约在15℃～60℃，可以为地面供热系统热泵主机提供热源向地面建筑供热，循环介质降温后重新回到内套管12和外套管11之间的环状空间向下流动，再次吸收高温岩土层14的热量，如此往复形成循环，为地面供热系统提供连续稳定热源，能够在不抽取地下热水的前提下，只换取中深层地热能，实现中深层地热资源的可持续开发利用。在外套管11的内侧壁布置的多条凸肋110作用下，循环介质在向下流动吸热过程中能得到充分扰动，避免在换热过程中出现“死区”，同时能增加外套管11的导热效果，增加换热性能，提高换热器的换热效率，增加单井的取热量，可以在不大幅度增加施工成本的前提下，提高地面供热系统的供热能力，降低系统的综合成本。

附图说明