干熱巖（EGS）熱管采熱裝置的制作方法

本實(shí)用新型屬于干熱巖(EGS)技術(shù)，尤其是涉及干熱巖（EGS）熱管采熱裝置。

背景技術(shù)：

2013年1月，國家能源局、財(cái)政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)出《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，要求“大力推進(jìn)地?zé)崮芗夹g(shù)進(jìn)步，積極培育地?zé)崮荛_發(fā)利用市場，按照技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)可行的總體要求，全面促進(jìn)地?zé)崮苜Y源的合理有效利用”。

2014年6月，國家能源局綜合司、國土資源部辦公廳發(fā)出《關(guān)于組織編制地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)劃的通知》，要求各地“近期地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)劃以淺層地溫能供暖（制冷）、中深層地?zé)崮芄┡熬C合利用為主，具備高溫地?zé)豳Y源的地區(qū)可發(fā)展地?zé)崮馨l(fā)電。遠(yuǎn)期發(fā)展中溫地?zé)岚l(fā)電和干熱巖發(fā)電，并提高地?zé)峋C合利用水平”。

常規(guī)地?zé)峋?，主要是從井中直接取出地下熱水向建筑物供暖。此技術(shù)簡單、實(shí)用、開發(fā)成本低，至今還在廣泛使用中。缺點(diǎn)是此種直取、直供、直排利用熱能的方式，造成極大的地下水資源和地?zé)崮艿睦速M(fèi)，還可造成城市地質(zhì)災(zāi)害。盡管有人主張以深采淺灌來維護(hù)此項(xiàng)技術(shù)在城市供熱中的應(yīng)用，但一口生產(chǎn)井需打2-3口回灌井，增加了供熱企業(yè)的成本。同時(shí)，回灌井因地質(zhì)問題，很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的回灌，加之回灌成本高，因此，目前大多數(shù)供熱單位，均在回避回灌、違規(guī)經(jīng)營。

利用熱泵技術(shù)為建筑供暖，已在國際上風(fēng)行了30年。上世界90年代傳入我國后，一度出現(xiàn)過突飛猛進(jìn)的勢頭。2010年已取得世界第二的成績，最高年增長率達(dá)40%以上。隨后開始下降，目前年增長率只有27%。究其原因，主要存在以下問題：1 地源熱泵換熱孔施工需要較大空間，在建筑密度大的區(qū)域無法大面積實(shí)施，難以規(guī)模化發(fā)展。2 淺層地溫能，溫度低、用水量多、消耗電力大。3 水源熱泵對水質(zhì)、水量、水溫有一定要求，利用淺層地溫水，其水質(zhì)差、水量小、水溫低，熱泵難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4 回灌困難，浪費(fèi)嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種節(jié)能環(huán)保、低成本、高效能、利用開發(fā)地?zé)崮艿母蔁釒r（EGS）熱管采熱裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本說明技術(shù)采取以下技術(shù)方案：步驟1：根據(jù)前期地質(zhì)勘查、需熱量、地?zé)崽荻?，施工一定深度的兩徑直井一口，井徑和井深依?jù)需熱量和地?zé)崽荻扔?jì)算確定。

步驟2：在井孔的上井室安裝泵室管（1），管外填充絕熱材料（2）；在井孔的下井室的上段安裝絕熱管（3），管外填充絕熱材料（4），下段填充吸熱材料（5）；上下井室采用密閉連接。

步驟3：在井孔內(nèi)安裝重力熱管（6），重力熱管（6）分上、中、下三段：上段為冷凝段（7），中段為絕熱段（8），下段為蒸發(fā)段（9）；在蒸發(fā)段（9）內(nèi)填充足夠量的工質(zhì)（10）。

步驟4：在泵室管內(nèi)安裝排出管（13）、排出裝置（14）與熱泵（11）（12）連接，再與地面熱能利用設(shè)備對接。

步驟5：在泵室管內(nèi)安裝注入管（15），上端與地面熱能利用設(shè)備對接。

步驟6：在井腔內(nèi)一次性注入地面熱能利用設(shè)備所需要的循環(huán)工質(zhì)若干方，工質(zhì)注入量依據(jù)熱需量面積計(jì)算確定。

本實(shí)用新型由于采取了以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1綠色環(huán)保，無廢氣、廢液、廢渣排放；2水質(zhì)、水量、水溫有保證，利于熱泵正常工作；3節(jié)約占地空間；4井位選定靈活、不受地域及場地限制、易普及；5 取水方便，城市自來水、劣質(zhì)水改造后均可利用；6 水介質(zhì)反復(fù)循環(huán)利用，可保護(hù)節(jié)約城市地下水資源；7 水源穩(wěn)定、水溫可調(diào)、熱能利用率高，高效節(jié)能；8 無易燃、易爆裝置，使用安全；9 系統(tǒng)使用壽命長，地下及地面管材，耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，使用年限可達(dá)70年以上；10 井徑相對較小，又經(jīng)固井施工，水泥固結(jié)，地下無運(yùn)動(dòng)設(shè)備，不會(huì)造成地層垮塌，不會(huì)影響地面建筑及城市設(shè)施安全；11建井技術(shù)成熟、成本低、效率高。12 供熱系統(tǒng)易控制、易操作、易維護(hù)、易管理，占用人力少、后期維護(hù)費(fèi)用低。

附圖說明

附圖為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

（1）泵室管、（2、4）絕熱材料、（3）絕熱管、（5）吸熱材料、（6）重力熱管、（7）冷凝段、（8）絕熱段、（9）蒸發(fā)段、（10）工質(zhì)、（11、12）熱泵、（13）排出管、（14）排出裝置、（15）注入管。

具體實(shí)施方式

、根據(jù)前期地質(zhì)勘查，選取合適的干熱巖熱儲(chǔ)位置，選定井位，依據(jù)需熱量、地?zé)崽荻?，施工一定深度兩徑直井一?/p>

2、對準(zhǔn)熱儲(chǔ)位置，安裝泵室管（1）與絕熱管（3）管串，管串采用密閉連接，在管串外填充絕熱材料(2、4），在管串下端裸眼井腔內(nèi)填充吸熱材料（5）。

3、安裝重力熱管（6），重力熱管（6）分上、中、下三段：上段為冷凝段（7），中段為絕熱段（8），下段為蒸發(fā)段（9），蒸發(fā)段（9）內(nèi)填充足夠量的工質(zhì)（10）。

4、安裝排出管（13）、排出裝置（14）上端與熱泵（11、12）連接，再與地面熱能利用設(shè)備對接。

5、安裝注入管（15），上端與地面熱能利用設(shè)備對接。

6、在上下井室內(nèi)一次性注入足夠量的循環(huán)工質(zhì)，注入量根據(jù)地面熱能利用設(shè)備計(jì)算確定。

7、開動(dòng)排出裝置（14），系統(tǒng)開始工作，經(jīng)熱泵（11、12）轉(zhuǎn)換工質(zhì)在地面熱能利用設(shè)備中循環(huán)，經(jīng)注入管（15）回流至井室內(nèi)，由重力熱管的蒸發(fā)段吸收干熱巖熱儲(chǔ)層的熱量，再由冷凝段放出熱量，從而完成循環(huán)工質(zhì)的熱量交換，如此循環(huán)不已。

本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例：干熱巖供暖制冷

河南省鄭州市萬畝農(nóng)業(yè)種植大棚干熱巖供熱制冷項(xiàng)目。本項(xiàng)目總供暖（制冷）面積1萬畝。

兩徑直井一口。

技術(shù)特點(diǎn)：利用重力熱管技術(shù)將干熱巖熱儲(chǔ)層中的熱能導(dǎo)出，達(dá)到干熱巖熱能的高效開發(fā)與利用。

效益計(jì)算

1、與直接用電鍋爐供熱相比，節(jié)約電力97.5萬度/萬平方米/年，節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤341噸/萬平方米/年。

2、減排二氧化碳851.13噸/萬平方米/年。

3、減排顆粒物14.77噸/萬平方米/年。

4、減排二氧化硫8.12噸/萬平方米/年。

5、減排氮氧化物5.91噸/萬平方米/年。

應(yīng)用此技術(shù)低碳環(huán)保，開發(fā)成本低，節(jié)約水資源，熱能利用率高，社會(huì)效益巨大。