【技術實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術屬于換熱設備，具體的說是一種中深層地熱井換熱裝置及方法。
技術介紹
1、地熱能作為一種清潔、可再生的能源，在能源結(jié)構(gòu)中占有越來越重要的地位，而我國地熱資源豐富，對地熱資源進行合理的開發(fā)和利用，不僅可以減少對化石燃料的依賴，還能有效降低環(huán)境污染。
2、傳統(tǒng)的地熱能開發(fā)多集中在淺層地熱資源，對于中深層地熱資源的開發(fā)和利用技術還不夠成熟，在初步開發(fā)中，通常采用抽取地下水的方式，將中深層地熱能抽取至地面之上，隨后再通過熱交換，對地下水中的熱能進行收集，然而由于地下水中雜質(zhì)含量較多，抽取的地下水不僅需要經(jīng)過多級過濾，而且還需要防止地下水中微溶的物質(zhì)沉積在換熱器內(nèi)部，致使工藝實施較為困難，且在地下水資源抽取、回灌過程中，還容易對水資源造成污染、浪費等現(xiàn)象。
3、相關技術中為了解決上述問題，提出了多種解決方案，其中將換熱設備直接延伸至中深層地熱井中，在不抽取地下水的前提下，直接與地下水進行換熱的方案在實施時，反響較好，如相關專利中公開的一種中深層地熱井換熱裝置及方法，申請?zhí)枺篶n202411124228.1，該方案中通過將換熱管延伸至地熱井中，進而直接在地熱井中深層進行熱交換，同時搭配設置的機械機構(gòu)，對換熱管內(nèi)壁進行清理，進而維持換熱效果，然而在實際應用過程中發(fā)現(xiàn)，由于地下水中存在微溶的水垢，在長時間的換熱過程中，地下水中的水垢沉積在換熱管外壁上，致使換熱管換熱效率持續(xù)降低，又因為換熱管在地熱井中延伸深度過大，對換熱管外壁進行機械清理難度較大，因此使得該方案實施時，同樣存在弊端較大的問題。
4、鑒
技術實現(xiàn)思路
1、為了彌補現(xiàn)有技術的不足，解決上述技術問題，本專利技術提出了一種中深層地熱井換熱裝置及方法。
2、本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是：本專利技術所述的一種中深層地熱井換熱裝置，包括換熱管，所述換熱管位于地熱井中，所述換熱管通過管道外接熱收集設備；
3、還包括外壁清理機構(gòu)，所述外壁清理機構(gòu)用于對換熱管外壁進行清理，進而維持換熱管的熱傳導效率；
4、所述外壁清理機構(gòu)包括罩殼、清潔球和攔截網(wǎng)板；
5、所述罩殼套設在換熱管外部，所述罩殼與換熱管之間構(gòu)成清潔環(huán)空，所述罩殼與地熱井內(nèi)壁之間構(gòu)成上浮環(huán)空，所述罩殼為網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)體，所述罩殼底部開口設置；
6、所述清潔球為可控伸縮式結(jié)構(gòu)體，初始狀態(tài)下所述清潔球密度大于水的密度、完全膨脹后清潔球密度小于水的密度，所述清潔球由清潔環(huán)空進入地熱井中深層；
7、所述換熱管底部固定安裝有攔截網(wǎng)板，所述攔截網(wǎng)板網(wǎng)孔大于清潔球最小直徑，所述攔截網(wǎng)板用于對清潔球進行攔截。
8、優(yōu)選的，所述換熱管上固定安裝有翅片，所述翅片用于增強換熱管與地下水的接觸面積，所述翅片呈螺旋狀結(jié)構(gòu)體，所述翅片與換熱管、罩殼構(gòu)成螺旋槽。
9、優(yōu)選的，所述清潔球包括伸縮殼體、膨脹骨架和角棱塊；
10、所述伸縮殼體采用彈性材料制成，所述伸縮殼體為空腔式結(jié)構(gòu)體；
11、所述膨脹骨架固定安裝在伸縮殼體內(nèi)部，所述膨脹骨架由電動伸縮桿構(gòu)成，且電動伸縮桿的控制電路具備計時啟停功能，所述伸縮殼體上固定安裝有均勻分布的角棱塊，所述角棱塊采用硬質(zhì)材料制成。
12、優(yōu)選的，所述伸縮殼體采用隔熱材料制成，所述伸縮殼體內(nèi)部固定安裝有隔熱板，所述膨脹骨架通過隔熱板與伸縮殼體接觸。
13、優(yōu)選的，所述隔熱板與角棱塊一一對應，所述隔熱板與角棱塊通過螺栓固定連接。
14、優(yōu)選的，還包括沖擊組件，所述沖擊組件固定安裝在罩殼上，所述沖擊組件用于驅(qū)使清潔球在清潔環(huán)空中運動；
15、所述沖擊組件包括壓力泵、連通管和沖擊管；
16、所述壓力泵安裝在地熱井外部，所述壓力泵輸出端固定安裝有連通管，所述連通管固定安裝罩殼上，所述連通管沿地熱井深度方向延伸，所述連通管上固定安裝有均勻分布的沖擊管，所述沖擊管均傾斜設置，所述沖擊管傾斜方向與翅片傾斜方向相同。
17、優(yōu)選的，所述壓力泵為空壓機，所述沖擊管開口內(nèi)安裝有單向閥。
18、優(yōu)選的，所述罩殼由多個弧形板拼接而成，且多個弧形板之間通過連接彈簧彈性連接，所述罩殼頂端呈漏斗狀設計，所述清潔環(huán)空內(nèi)安裝有重力環(huán)，所述重力環(huán)內(nèi)徑大于換熱管與翅片的最大外徑，初始狀態(tài)下所述重力環(huán)懸吊于清潔環(huán)空上方。
19、優(yōu)選的，所述螺旋槽截面呈錐形設計，且隨著與換熱管距離的縮小、螺旋槽直徑逐漸減小。
20、一種中深層地熱井換熱方法，該方法包括以下步驟：
21、s1、換熱：在換熱裝置安裝于地熱井中深層后，工作人員通過啟動熱收集設備，控制換熱介質(zhì)在熱收集設備與換熱管中循環(huán)流動，實現(xiàn)對地熱井中熱能收集；
22、s2、撞擊：在一定的換熱周期中，將批量的處于常溫狀態(tài)下的清潔球傾倒入清潔環(huán)空中，清潔球在重力的作用下，沿螺旋槽向下滾動、撞擊；
23、s3、沖擊：同步啟動沖擊組件，抽取外界空氣并泵送至連通管、沖擊管中，最終噴射在螺旋槽內(nèi)，對螺旋槽內(nèi)地下水以及清潔球產(chǎn)生沖擊；
24、s4、回收：清潔球最終掉落至攔截網(wǎng)板上，并在下降的過程中計時，當達到設定的時間時，膨脹骨架伸長，致使清潔球體積增大、浮力增大，清潔球沿上浮環(huán)空上浮；
25、s5、循環(huán)：上浮至地熱井液面處的清潔球被工作人員回收、降溫后，再次傾倒至清潔環(huán)空中，重復操作，接完成對翅片與換熱管外壁的清潔。
26、本專利技術的有益效果如下：
27、1.本專利技術所述的一種中深層地熱井換熱裝置及方法，通過設置外壁清理機構(gòu)，在換熱管的長期使用過程中，通過向清潔環(huán)空中投入采用可控伸縮式結(jié)構(gòu)體的清潔球，利用清潔球體在水中的沉降，致使清潔球與換熱管產(chǎn)生碰撞與摩擦，進而利用碰撞與摩擦，致使沉積在換熱管表面的水垢脫落，進而避免水垢將換熱管與地下水進行隔絕，維持換熱管的導熱速率，進而維持對地熱的換熱效果。
28、2.本專利技術所述的一種中深層地熱井換熱裝置及方法，通過翅片圍繞形成螺旋形結(jié)構(gòu)體，并配合換熱管、罩殼構(gòu)成螺旋槽，當清潔球被投放至清潔環(huán)空中后，在重力的作用下，清潔球掉落至螺旋槽中，并順著螺旋槽向下運動，在螺旋槽的作用下，清潔球的運動路徑被延長，且清潔球受螺旋槽的限制，致使清潔球與翅片、換熱管的接觸效果增強，進而使得清潔球下降過程中，對換熱管、翅片上的水垢的清除效果增強。
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1.一種中深層地熱井換熱裝置，包括換熱管(1)，所述換熱管(1)位于地熱井中，所述換熱管(1)通過管道外接熱收集設備；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述換熱管(1)上固定安裝有翅片(12)，所述翅片(12)用于增強換熱管(1)與地下水的接觸面積，所述翅片(12)呈螺旋狀結(jié)構(gòu)體，所述翅片(12)與換熱管(1)、罩殼(3)構(gòu)成螺旋槽(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述清潔球(2)包括伸縮殼體(21)、膨脹骨架(22)和角棱塊(23)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述伸縮殼體(21)采用隔熱材料制成，所述伸縮殼體(21)內(nèi)部固定安裝有隔熱板(24)，所述膨脹骨架(22)通過隔熱板(24)與伸縮殼體(21)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述隔熱板(24)與角棱塊(23)一一對應，所述隔熱板(24)與角棱塊(23)通過螺栓固定連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種中深層地熱井換熱裝置
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述壓力泵(25)為空壓機，所述沖擊管(27)開口內(nèi)安裝有單向閥。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述罩殼(3)由多個弧形板(31)拼接而成，且多個弧形板(31)之間通過連接彈簧(32)彈性連接，所述罩殼(3)頂端呈漏斗狀設計，所述清潔環(huán)空內(nèi)安裝有重力環(huán)(4)，所述重力環(huán)(4)內(nèi)徑大于換熱管(1)與翅片(12)的最大外徑，初始狀態(tài)下所述重力環(huán)(4)懸吊于清潔環(huán)空上方。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述螺旋槽(13)截面呈錐形設計，且隨著與換熱管(1)距離的縮小、螺旋槽(13)直徑逐漸減小。
10.一種中深層地熱井換熱方法，其特征在于：該方法使用權(quán)利要求9中所述的一種中深層地熱井換熱裝置，該方法包括以下步驟：
...【技術特征摘要】
1.一種中深層地熱井換熱裝置，包括換熱管(1)，所述換熱管(1)位于地熱井中，所述換熱管(1)通過管道外接熱收集設備；
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述換熱管(1)上固定安裝有翅片(12)，所述翅片(12)用于增強換熱管(1)與地下水的接觸面積，所述翅片(12)呈螺旋狀結(jié)構(gòu)體，所述翅片(12)與換熱管(1)、罩殼(3)構(gòu)成螺旋槽(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述清潔球(2)包括伸縮殼體(21)、膨脹骨架(22)和角棱塊(23)；
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述伸縮殼體(21)采用隔熱材料制成，所述伸縮殼體(21)內(nèi)部固定安裝有隔熱板(24)，所述膨脹骨架(22)通過隔熱板(24)與伸縮殼體(21)接觸。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種中深層地熱井換熱裝置，其特征在于：所述隔熱板(24)與角棱塊(23)一一對應，所述隔熱板(24)與角棱塊(23)通過螺栓固定連接。
6.根...
【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：楊軍，陳鵬，張繼，李強，蒲文斌，錢康，蔣正，何海洋，胡舒豪，
申請(專利權(quán))人：四川省第一地質(zhì)大隊，
類型：發(fā)明
國別省市：
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