本申請涉及地?zé)崂眉夹g(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法，S1，判斷地?zé)峋暮畬臃植技坝绊懓霃剑@取地下水徑流方向，地?zé)峋奈恢谩⑸疃群统樗畬游恍畔ⅲ籗2，在位于原熱管系統(tǒng)地?zé)峋牡叵滤畯搅鞣较虻南掠卧O(shè)置用于增設(shè)人工地下水流場的增流抽水井；S3，增流抽水井抽取地?zé)崴?jīng)增流通道輸送至水熱型地?zé)峋恢玫牡叵聝又小１旧暾埻ㄟ^增設(shè)人工地下水流場，一方面通過下游抽水井的抽水，形成人工地下水流場，提高地下水徑流速度，強(qiáng)化對流傳熱過程，增加了熱管的采熱量。一方面，經(jīng)增流通道流入熱儲層中的熱水，因抽取的是同層位的地?zé)崴墒垢邷亓黧w不斷地補(bǔ)充到熱管附近，有助于提高熱管的采熱量。熱管的采熱量。熱管的采熱量。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法
[0001]本申請涉及地?zé)崂?br>，尤其是涉及一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法。
技術(shù)介紹
[0002]我國地?zé)豳Y源分布廣、類型多、資源豐富，大力開發(fā)利用地?zé)崆鍧嵞茉矗兄诖龠M(jìn)節(jié)能減排，助力“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。地?zé)豳Y源按照熱流傳輸機(jī)制可分為淺層地?zé)崮堋⑺疅嵝偷責(zé)岷透蔁釒r型地?zé)豳Y源。淺層地?zé)崮芏嗤ㄟ^地源熱泵系統(tǒng)進(jìn)行開采，水熱型地?zé)豳Y源通常利用地?zé)峋M(jìn)行開采，干熱巖中的熱能則通過建立增強(qiáng)型地?zé)嵯到y(tǒng)進(jìn)行開發(fā)。
[0003]利用熱管開發(fā)利用地?zé)豳Y源成為地?zé)衢_發(fā)的前沿技術(shù)。熱管具有較高的導(dǎo)熱性、優(yōu)良的等溫性等特征，利用管內(nèi)工質(zhì)的相變，可以將熱量迅速地從高溫端傳輸?shù)降蜏囟恕Ｄ壳暗責(zé)釤峁芗夹g(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于道路融雪、建筑供暖、油田井筒伴熱、地?zé)衢_采等方面。
[0004]用于地?zé)衢_采的熱管系統(tǒng)一般包括地?zé)釤峁堋⒊湓O(shè)有流體工質(zhì)的高滲透性熱儲、位于地面的換熱器和熱利用裝置，地?zé)釤峁芫哂幸来芜B通的熱管冷凝段、熱管絕熱段和熱管蒸發(fā)段，熱管蒸發(fā)段穿設(shè)在高滲透性熱儲中，熱管冷凝段與熱利用裝置通過所述換熱器換熱。
[0005]水熱型地?zé)豳Y源在我國分布廣泛，資源量巨大，也是目前地?zé)崂玫闹髁姟Ｈ欢诶玫責(zé)峋_采過程中面臨回灌困難、管道結(jié)垢等問題，限制了地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用。結(jié)合熱管技術(shù)形成的地?zé)衢_發(fā)系統(tǒng)包括熱管、熱利用裝置和高滲透性熱儲，已有研究表明，高滲透性熱儲中地下水滲流場可有效緩系統(tǒng)解冷、熱堆積現(xiàn)象，隨著地下水流速增加，換熱效率總體上呈增加趨勢。
[0006]受儲熱介質(zhì)熱物性以及熱管與介質(zhì)換熱面積的限制，地?zé)釤峁芗夹g(shù)采熱量在實(shí)際應(yīng)用中普遍小于50kW，這也限制了該技術(shù)的應(yīng)用。熱管效率的提高除已有專利技術(shù)多集中在如何提高熱管內(nèi)部熱量提取，對于高滲透性熱儲的研究多集中在儲層改造方面，改造難度大，投入成本高，如何利用原有地下水徑流高效經(jīng)濟(jì)地提高換熱效率是需要解決的問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0007]針對上述缺點(diǎn)和不足，本申請?zhí)岢隽艘环N通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法，能夠通過人工方法加快地下水徑流，在熱傳導(dǎo)基礎(chǔ)上，強(qiáng)化地下水與熱管之間的熱對流，增加熱管的采熱量，提高換熱能力，從而提高水熱型地?zé)嵯到y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性。
[0008]采用如下的技術(shù)方案：一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法，包括以下步驟：S1，首先進(jìn)行地質(zhì)勘查調(diào)查地下水徑流方向，通過查閱原熱管系統(tǒng)的水熱型地?zé)峋你@遇地層和相關(guān)抽水試驗(yàn)資料，獲取水熱型地?zé)峋奈恢谩⑸疃取⒊樗畬游缓偷叵滤畯搅鞣较蛐畔ⅲ袛嗟責(zé)峋暮畬臃植技坝绊懓霃剑籗2，在位于原熱管系統(tǒng)地?zé)峋牡叵滤畯搅鞣较虻南掠卧O(shè)置用于增設(shè)人工地下水
流場的增流抽水井，增流抽水井與水熱型地?zé)峋木嚯x大于水熱型地?zé)峋挠绊懓霃剑隽鞒樗纳疃葴\于水熱型地?zé)峋纳疃龋隽鞒樗c水熱型地?zé)峋某樗畬游晃挥谕坏叵滤鲗樱籗3，增流抽水井抽取地?zé)崴?jīng)增流通道輸送至水熱型地?zé)峋恢玫牡叵聝又小?br/>[0009]采用上述技術(shù)方案，通過下游增流抽水井的抽水，形成人工地下水流場，加快上游的水熱型地?zé)峋臒醿λ蛳掠瘟鲃樱瑥亩岣叩叵滤畯搅魉俣龋魅胨疅嵝偷責(zé)峋恢玫臒醿又械臒崴墒垢邷亓黧w不斷地補(bǔ)充到地?zé)岵杉芨浇岣邿峁芟到y(tǒng)的采熱量。
[0010]可選的， 所述水熱型地?zé)峋驮隽鞒樗┩ㄍ寥缹硬⒔衣逗袧B透性熱儲的熱儲開采層位，所述滲透性熱儲的流體分別滲透至水熱型地?zé)峋畠?nèi)和增流抽水井內(nèi)；所述水熱型地?zé)峋畠?nèi)U型布置有回路型熱管，在地面上設(shè)置有與回路型熱管連通的換熱器以及與換熱器連通的熱利用裝置；所述換熱器內(nèi)設(shè)置有相互熱交換的放熱管路與吸熱管路，所述放熱管路的兩端口分別為連接回路型熱管的冷凝出水口和熱質(zhì)進(jìn)口；所述吸熱管路的兩端口分別為連接熱利用裝置的熱質(zhì)出口和冷凝水進(jìn)口，所述熱質(zhì)出口通過輸熱管道連接熱利用裝置的進(jìn)口，所述冷凝水進(jìn)口通過回水管道連接熱利用裝置的出口，以實(shí)現(xiàn)為熱利用裝置供熱。
[0011]采用上述技術(shù)方案，由回路型熱管在水熱型地?zé)峋畠?nèi)采集流體的熱量，之后傳到至換熱器進(jìn)行熱交換，換熱器輸出的熱水傳到至熱利用裝置進(jìn)行利用。
[0012]可選的，所述回路型熱管包括熱管吸熱段、熱管蒸發(fā)段和熱管回液段；所述熱管回液段一端連接所述放熱管路的冷凝出水口，所述熱管回液段的另一端連接熱管吸熱段的一端口，所述放熱管路的冷凝水通過熱管回液段回流至熱管吸熱段中；所述熱管吸熱段位于U型布置的回路型熱管的U型下部，所述熱管吸熱段內(nèi)的冷凝水與水熱型地?zé)峋畠?nèi)的流體進(jìn)行熱交換；所述熱管蒸發(fā)段連接在所述熱管吸熱段的另一端口與所述放熱管路的熱質(zhì)進(jìn)口之間，所述熱管吸熱段內(nèi)的冷凝水吸收流體的熱量后升溫的熱水及蒸發(fā)的水蒸氣通過熱管蒸發(fā)段進(jìn)入到所述放熱管路的熱質(zhì)進(jìn)口；所述熱管蒸發(fā)段外側(cè)包裹有絕熱層。
[0013]采用上述技術(shù)方案，回路型熱管的熱管吸熱段中的液體工質(zhì)從水熱型地?zé)峋畠?nèi)的滲透性熱儲中吸收熱量，通過工質(zhì)相變，經(jīng)熱管蒸發(fā)段把滲透性熱儲中的熱量輸送到地面的回路型熱管式的換熱器中，再輸送到熱利用裝置進(jìn)行利用，冷凝水回流至熱管回液段重新采集滲透性熱儲中的熱量。
[0014]可選的，所述增流通道為地上增熱回流管路；所述地上增熱回流管路連接有潛水泵，所述潛水泵的吸水口位于增流抽水井內(nèi)的流體液面下方；所述地上增熱回流管路包括一端口連接潛水泵出水口的進(jìn)液管、一端口布置在水熱型地?zé)峋畠?nèi)的出液管以及連接在進(jìn)液管另一端口與出液管另一端口之間的傳輸管；所述傳輸管位于地面之上；所述傳輸管靠近進(jìn)液管的管段上設(shè)置有截止閥。
[0015]采用上述技術(shù)方案，地上增熱回流管路方便安裝拆卸，也便于人員控制增流通道
的啟停。
[0016]可選的，所述出液管的下部開設(shè)有位于水熱型地?zé)峋牧黧w液面下方的出水孔；具體的，出水孔的數(shù)量可選用8個(gè)以上，并使出水孔均勻分布在出液管的下部側(cè)壁。
[0017]采用上述技術(shù)方案，地上增熱回流管路從增流抽水井內(nèi)抽取的水能夠均勻的補(bǔ)充到水熱型地?zé)峋浇臐B透性熱儲中。
[0018]可選的，所述增流通道為地下增熱回流管路；所述增流抽水井位于土壤層上方的井口蓋設(shè)有井蓋。
[0019]采用上述技術(shù)方案，地下增熱回流管路的結(jié)構(gòu)方式，減少地面空間占用，增設(shè)井蓋能防范到防護(hù)人員失足掉落井下的隱患；也能夠防護(hù)其他物體掉落井內(nèi)。
[0020]可選的，所述地下增熱回流管路包括設(shè)置在滲透性熱儲內(nèi)的回灌通道；所述回灌通道的兩端分別連通增流抽水井內(nèi)的流體與水熱型地?zé)峋畠?nèi)的流體；所述回灌通道自連通增流抽水井的一端至連通水熱型地?zé)峋欢讼蛳聝A斜設(shè)置。
[0021]采用上述技術(shù)方案，傾斜的回灌通道實(shí)現(xiàn)地下水流場的熱量轉(zhuǎn)移至回路型熱管采熱處，高溫流體不斷地補(bǔ)充到地?zé)岵杉艿臒峁芪鼰岫胃浇⑶掖龠M(jìn)地下水徑流速度，提高了回路型熱管的采熱效率。
[0022]可選的， 所述回灌通道自增流抽水井的底部連通至水熱型地?zé)峋牡撞浚鏊疅嵝偷責(zé)峋牡撞孔赃h(yuǎn)離回灌通道的一端至靠近回灌本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法，其特征在于,包括以下步驟：S1，首先進(jìn)行地質(zhì)勘查調(diào)查地下水徑流方向，通過查閱原熱管系統(tǒng)的水熱型地?zé)峋?）的鉆遇地層和相關(guān)抽水試驗(yàn)資料，獲取水熱型地?zé)峋?）的位置、深度、抽水層位和地下水徑流方向（2）信息，判斷地?zé)峋暮畬臃植技坝绊懓霃剑籗2，在位于原熱管系統(tǒng)地?zé)峋牡叵滤畯搅鞣较颍?）的下游設(shè)置用于增設(shè)人工地下水流場的增流抽水井（3），增流抽水井（3）與水熱型地?zé)峋?）的距離大于水熱型地?zé)峋?）的影響半徑，增流抽水井（3）的深度淺于水熱型地?zé)峋?）的深度，增流抽水井（3）與水熱型地?zé)峋?）的抽水層位位于同一地下水流層；S3，增流抽水井（3）抽取地?zé)崴?jīng)增流通道輸送至水熱型地?zé)峋?）位置的地下儲層中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法，其特征在于, 所述水熱型地?zé)峋?）和增流抽水井（3）均穿通土壤層（4）并揭露含有滲透性熱儲（5）的熱儲開采層位，所述滲透性熱儲（5）的流體分別滲透至水熱型地?zé)峋?）內(nèi)和增流抽水井（3）內(nèi)；所述水熱型地?zé)峋?）內(nèi)U型布置有回路型熱管，在地面上設(shè)置有與回路型熱管連通的換熱器（6）以及與換熱器（6）連通的熱利用裝置（7）；所述換熱器（6）內(nèi)設(shè)置有相互熱交換的放熱管路與吸熱管路，所述放熱管路的兩端口分別為連接回路型熱管的冷凝出水口和熱質(zhì)進(jìn)口；所述吸熱管路的兩端口分別為連接熱利用裝置（7）的熱質(zhì)出口和冷凝水進(jìn)口，所述熱質(zhì)出口通過輸熱管道（8）連接熱利用裝置（7）的進(jìn)口，所述冷凝水進(jìn)口通過回水管道（9）連接熱利用裝置（7）的出口，以實(shí)現(xiàn)為熱利用裝置（7）供熱。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種通過增設(shè)人工地下水流場提高熱管換熱性能的方法，其特征在于,所述回路型熱管包括熱管吸熱段（10）、熱管蒸發(fā)段（11）和熱管回液段（12）；所述熱管回液段（12）一端連接所述放熱管路的冷凝出水口，所述熱管回液段（12）的另一端連接熱管吸熱段（10）的一端口，所述放熱管路的冷凝水通過熱管回液段（12）回流至熱管吸熱段（10）中；所述熱管吸熱段（10）位于U型布置的回路型熱管的U型下部，所述熱管吸熱段（10）內(nèi)的冷凝水與水熱型地?zé)峋?）內(nèi)的流體進(jìn)行熱交換；所述熱管蒸發(fā)段（11）連接在所述熱管吸熱段（10）的另一端口與所述放熱管路的熱質(zhì)進(jìn)口之間，所述熱管吸熱段（10）內(nèi)的冷凝水吸收流體的熱量后升溫的熱水及蒸發(fā)的水蒸氣...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王婉麗，王貴玲，邢林嘯，
申請(專利權(quán))人：中國地質(zhì)科學(xué)院水文地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：
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