[实用新型]一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器

说明书

本实用新型公开了一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，包括外套管和同轴设置在外套管内侧的隔热内管，外套管底端内侧同轴设有倒锥形开口，隔热内管底端同轴固定有锥形堵头；隔热内管下部径向开有进水口，隔热内管上端伸出外套管且安装有出水过滤装置。本实用新型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；设置出水过滤装置，去除水中的泥沙等杂质，避免由于水中杂质导致设备损坏，避免堵塞，可在不停泵情况下，清理杂质；在外套管的内侧壁布置换热环网，增加换热面积，增加单井的取热量，提高地面供热系统的供热能力；隔热内管采用气凝胶作为隔热层，隔热效果好，减少回水管热损失。

技术领域

本实用新型涉及地热能应用技术领域，特别是一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器。

背景技术

地热具有清洁环保、稳定性好、可循环利用等特点，是一种现实并具竞争力的可再生能源。中国水热型地热资源总量折合标煤1.25万亿吨，年可采量折合标煤18.65亿吨。以中低温为主（资源总量1.23万亿吨，年可采18.47亿吨），高温为辅（资源总量141 亿吨，年可采0.18亿吨）。目前，中深层地热集中供暖技术相对较为成熟。截至2015年底，我国中深层地热供暖面积已达到1亿平米。河北、天津等省市地热供暖面积均已超2000万平米。

目前的同轴套管换热器研究也面临着许多急需解决的问题，如同轴度精度不高，回水管的散热损失严重，回水温度不高，地热资源综合利用效率低以及回水中泥沙杂质较多导致热泵设备损坏或管道堵塞等等。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述问题，设计了一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器。

实现上述目的本实用新型的技术方案为，一种用于中深地层钻孔内的同轴套管换热器，包括外套管和同轴设置在外套管内侧的隔热内管，所述外套管底端内侧同轴设有倒锥形开口，所述隔热内管底端同轴固定有锥形堵头；所述锥形堵头包括与倒锥形开口适配的倒锥形筒，所述倒锥形筒顶端与隔热内管底端固定连接，所述倒锥形筒上套装有与倒锥形开口内壁贴合以密封倒锥形开口的密封套，所述倒锥形筒底端固定有用于限制密封套脱落的限位环；所述隔热内管下部径向开有进水口，所述隔热内管上端伸出外套管且安装有出水过滤装置。

优选地，所述出水过滤装置包括主过滤管道和收集箱，所述主过滤管道与隔热内管连通，沿回流方向在主过滤管道的水平段内设有粗过滤网和精过滤网，所述收集箱上竖直安装有与收集箱连通的粗过滤管道和精过滤管道，所述粗过滤管道和精过滤管道分别设置在粗过滤网和精过滤网上游，所述粗过滤管道和精过滤管道上均安装有两个上下两层间隔设置的蝶阀，两个上层蝶阀与两个下层蝶阀启闭状态相反，所述收集箱上固定安装有轴座和减速步进电机，所述轴座上转动安装有转轴，所述减速步进电机与转轴传动连接；还包括与转轴及各蝶阀连接的不完全齿轮传动机构，所述转轴通过不完全齿轮传动机构驱动各蝶阀启闭，使两个上层的蝶阀在两个下层蝶阀关闭状态下同步启闭，或使两个下层的蝶阀在两个上层蝶阀关闭状态下同步启闭。

优选地，所述不完全齿轮传动机构包括两个上下两层间隔安装在转轴上且分别与上下两层蝶阀对应的不完全端面齿盘，所述不完全端面齿盘的端面上均安装有两个拨板，所述蝶阀的阀杆上均安装有不完全齿轮，两个上层蝶阀连接的不完全齿轮相向设置且与上层不完全端面齿盘间歇啮合，两个下层蝶阀连接的不完全齿轮相向设置且与下层不完全端面齿盘间歇啮合，所述不完全齿轮端面上均安装有与拨板配合的拨杆，所述拨板与拨杆接触配合以驱动不完全齿轮与不完全端面齿盘啮合。

优选地，所述外套管内壁固定有换热环网，所述换热环网的轴线与外套管的轴线同轴。

优选地，所述换热环网材质为铜。

优选地，所述外套管底部呈逐渐收窄的倒锥形状。