[实用新型]一种中深层地热地下换热器结构

说明书

本实用新型提出一种中深层地热地下换热器结构，该地下换热器装置，采用双管制结构形式，供水管采用铸钢或者合金钢管，直接与地下岩体接触，换热介质在供水管中下行的过程中充分与岩体进行换热，温度逐渐升高；回水管外部设置阻热层，保证高温换热介质在上行过程中，减少与周围热量损失，同时换热器的底部设置有较大空间的储热换热体，有效增加了高温区的换热面积，保证了换热介质在高温区的停留时间，保证出水温度和换热效率。同时本实用新型两管制的结构形式，也解决了套管结构中内管固定困难的问题。

技术领域

本实用新型涉及地下热能利用技术，具体涉及一种中深层地热地下换热器结构及辅助沉管装置。

背景技术

地热资源作为一种可再生资源，采用地热资源供热或发电作为一种清洁环保的供能方式，越来越受到社会的重视。我国地热资源丰富，尤其是中深层地热储量巨大，温度品位高，具有很大的利用价值。但是目前地热利用，尤其是中深层地热能的利用技术仍然处于示范应用阶段，还有很多有待解决的问题。“取热不取水”作为目前中深层地热能的利用的主要形式，即在地下设置封闭的换热循环通路，传热工质通过地热井进入地下，与高温岩体发生热交换，吸收地下岩体的热量，升温后再循环至地面换热器放出热量，井下换热器一般采用套管式换热器。

主要存在以下缺陷：

内套管固管困难：为了避免供回水管路热交换损失，内套管一般选择导热率较低的非金属材料，与金属外套管之间较难连接固定。由于中深层地热井的换热管长度在2～3km，外套管中的循环介质在循环过程中产生紊流现象，则内套管将产生较大的波动，影响介质循环及系统稳定运行。

沉管困难：换热管埋深较大，沉管困难，尤其是橡胶内套管，在沉管过程中容易变形，与外护管摩擦，导致下沉较难。实用新型专利：一种中深层无干扰地热井换热管下井装置(申请号201920157780.9)中公布了一种金属加重拉拽的方法布管，但是由于加重块的拉力，使内套管产生额外应力。

换热能力不足：传统的套管形式由于结构形式缺陷，换热能力较差。很多专利技术提出了改进方法，但是可实施性较差。例如专利一种中深层地热能增强型取热装置(申请号：201920292157.4)，通过增加在上管段增加内凸肋片，下管段增加螺旋肋片的方式增加有效换热面积，但是该方法结构复杂，运行期间故障率高，同时在深层埋管实施的可行性低。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种结构简单，可实施性高、换热效率较佳的地下换热器结构形式，主要解决地下换热器换热效果差的问题。

为此，本发明采用如下技术手段：

本实用新型提供一种中深层地热地下换热器结构，包括供水管以及回水管，供水管用于将换热介质输送到地下进行换热，回水管用于将换热后的介质输送到地面；所述地下换热器底部设置有储热换热体，用于增加高温区的换热面积，保证换热介质在高温区的停留时间。

进一步，供水管采用铸钢钢管或者合金钢管，直接与地下岩体及回填料接触，保证换热介质下行过程中充分与岩体换热。

进一步，回水管外部设置阻热层，降低吸热后的高温介质在上行过程中的热量损失。

更进一步，供水管及回水管采用多段金属管道连接，以达到井深要求，连接方式采用丝扣或者焊接，同时供水管及回水管上的连接缝在垂直方向错开分布。

具体的，储热换热体采用直径为地热井壁直径约2/3的大尺寸钢管制造，储热换热体上焊接上盖板，储热换热体下设置有锥形下封头。

进一步，供水管与储热换热体连接并通入储热换热体的底部，用于将换热介质导入储热换热体的底部，回水管和储热换热体的顶部连接，用于将储热换热体上部的换热后的介质导出。

进一步，在所述上盖板与供水管以及回水管之间，均设置有加强筋。