[发明专利]一种免提式利用低温地热流体的方法及地热能提取装置

说明书

本发明涉及一种免提式利用低温地热流体的方法及地热能提取装置，利用复合二甲氧基甲烷和复合二乙氧基乙烷的混合液做为取热工质，通过取热工质的气液相变提取地热能并通过热交换的方式实现地热能的利用。本发明在对相对低温的浅层地热能采集利用时，可以避免其换热器深埋难题和地热流体回注难题，降低地源热泵系统的工程投资和维护运营及能耗成本。

技术领域

本发明涉及地热能采集技术领域，涉及一种免提式利用低温地热流体方法及地热能提取装置，具体是指利用取热工质的“液体--蒸汽”相变把中低温“地热能”从地下连续抽提到地面合理开发利用的技术。

背景技术

地热能是指在地球内部蕴藏的热能，它来源于地球熔融岩浆和放射性元素衰变时释放的热能以及太阳辐射的热能，这二大热源平衡的结果产生的热能。在地下十几米到二百米之下的温度基本是恒定的。

目前对于地热能的稳定提取，需要地热井内地热流体（是指地下热水与矿物质的混合物）或者热岩的温度高于100摄氏度，方能利用水等工质实现对地热井内热量的提取，而在我国已发现的多数浅层地热流体的温度比较低，大多在100摄氏度以下，通过上述方式无法对地热井内热量进行提取，故目前对于这种低品位浅层地热流体的地热能利用，基本上采用将地热流体直接抽出地面，通过热交换器，取得部分热量，然后送去供暖，这种直接将地热流体抽出地面的做法存在以下缺陷：

1、地热流体的热能利用率很低，一般只能达到30%左右，大量热量散失在地表，造成热污染，影响周边地表的生态平衡。

2、虽然监管部门明令回灌，但受地质条件，回灌成本等影响，无法回注到蓄热流体层，大部分只能回注到地表水系中。

3、大量抽取地热流体，直接造成地热流体的大量流失，地热流体是不可再生的，所以这种取热方式是不可持续的。

4、随着大量地热流体抽到地面，流体中的伴生物：如衰变或尚在衰变中的放射性元素铀、钍以及硼、氨等物质，也随着到了地面，进入地表水系中，造成环境问题。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种免提式利用低温地热能方法及地热能提取装置，可以通过取热工质的气液相变将浅层内100℃以下的地热流体的热量采集利用，实现低温地热能的免提式开采。

上述低温地热流体是泛指温度在100℃以下60℃以上的地下热水或其他伴生物，若要将地下流体中的热能采用“相变工质”提出地面，则要求此类相变工质的相变温度一般不应低于地热流体温度18-20℃以上，这是因为地热流体虽然是热导体，但必须通过“U”型工作室的管壁，才能与相变工质传递热量，而工质一旦发生相变，其取热速度是超导形式的，传热速度要跟上相变速度，则必须预留足够的温度区间，否则不能有效连续；不仅如此还得要求相变工质必须很稳定，不能因为连续相变发生过氧化倾向，否则会使整个体系发生变化；相变工质的质量密度应大于空气密度，回流速度不会受到意外影响；同时也应要求工质是绿色产品，即对人体安全，也对环境无害。能够满足条件的工质不是轻而易举能够找到的，故以往大多采用直接将低温地热流体抽出地面使用的主要原因。

本发明是通过如下技术方案实现的：

提供一种（免提式）不直接提取地热流体利用低温地热能的方法，即利用二甲氧基甲烷和二乙氧基乙烷的混合液做为取热工质，通过取热工质的气液相变提取地热能，并通过热交换的方式实现地热能的利用。

所述的取热工质通过吸收取热井内地热流体的热量发生相变。来提取地热流体的热能。所述的取热工质为二甲氧基甲烷和二乙氧基乙烷。