[发明专利]一种用于地热井的机械除垢系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种地热井的除垢系统，尤其涉及一种用于地热井的机械除垢系统。

背景技术

随着石油、天然气等不可再生资源的快速消耗，地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外，还能直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。地热水中由于含有大量的矿物杂质，如Ca2+、Mg2+、Fe2+、Al3+、S2-、CO32-等，很容易生成钙镁离子的碳酸盐以及氢氧化物，同时它的溶解度与一般的盐类不同，不是随着温度的升高而升高，而是随着温度的升高而降低，因此，这些微溶性盐很容易达到过饱和状态，由水中结晶析出，当水流速比较小或接触面比较粗糙时，这些结晶沉淀物就容易沉积在表面上形成垢。结垢后，一方面受热面的传热性能变差，会增加很大的传热阻力，影响传热效果，造成热量损失，例如地暖管内壁每增厚1mm的水垢就会使室内的温度下降6℃；另一方面，结垢后，水垢会大量附着在设备管道内壁，严重时会堵塞管道，威胁安全运行，水垢严重的工业企业甚至被迫停产。同样，地热井内壁也会存在结垢问题，地热井内壁结垢后，不但影响地热水的流通速度，而且会造成地热水水源的堵塞，严重时可能堵住水源，需要重新开挖地热井，造成地热水供应的暂停并增加大量维修成本。所以，地热井结垢是一个常见而耗资的问题，全球每年用于垢的清洗和结垢引起的热能损失耗资达百亿美元。

目前，水垢的清除方法共分两类：一类是化学除垢法，包括盐酸除垢、磷酸除垢等；另一类是机械除垢法，包括高压水喷射除垢技术，超声波除垢技术，磁场除垢技术，静电场除垢技术，高频电场除垢技术等。在这些除垢技术中，化学除垢法存在引入化学物品、污染环境的问题；而现有的机械除垢法成本较高，使用方法复杂，所以都难以全面推广普及。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种工艺简单、设备少、成本低的用于地热井的机械除垢系统。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

本发明包括井架、第一定滑轮、第二定滑轮、动滑轮、卷扬机和捅井锤，所述井架和所述卷扬机安装于所述地热井旁边，所述第一定滑轮安装于所述井架上并位于所述动滑轮的上方，所述第二定滑轮安装于所述井架上并位于所述地热井的上方，所述捅井锤的上方连接钢丝绳的一端，所述钢丝绳的另一端依次经过所述第二定滑轮、所述第一定滑轮和所述动滑轮后与所述卷扬机的动力输出端连接。

井架用于安装滑轮，滑轮用于变向及省力传力，卷扬机用作拉动捅井锤的动力源。在需要除垢时，先利用卷扬机及其它外力将捅井锤置于地热井内上段位置，然后控制卷扬机，完全解除对钢丝绳的控制，使捅井锤在重力作用下落下井底，在此过程中实现对地热井井壁和井底的除垢。然后控制卷扬机，将捅井锤提起至地热井内的上段，然后重复上述过程，直到完成除垢工作为止。

进一步，所述机械除垢系统还包括捅井管，所述捅井管安装于所述地热井的井口上面并与所述地热井同轴向，所述捅井管的顶部设置有直通总阀门，所述直通总阀门上面设置有盲板，所述盲板的中心位置设置有钢丝绳过孔，所述钢丝绳过孔位于所述地热井的中心轴上，所述第二定滑轮位于所述钢丝绳过孔的正上方。捅井时钢丝绳沿定滑轮运动，避免因捅井锤与盲板位置不正而摩擦盲板孔，减少汽水混合物从捅井管顶部喷出。作为优选，所述钢丝绳过孔的直径比所述钢丝绳的直径大2mm，在保证钢丝绳活动自如的同时尽量减小捅井管顶部空隙的截面积，以减少汽水混合物从捅井管顶部喷出。

进一步，所述机械除垢系统还包括放喷阀门和汽水分离器，所述放喷阀门设置于所述地热井的井口，所述放喷阀门的出口通过放喷管与所述汽水分离器的入口连接。汽水分离器为常见的汽水分离装置，通过离心作用将液态水和干燥蒸汽分离开，其按照结构形式可分为A型、AS型、B型、BS型、CF11型、CF41型、UFS型、DS-1型等等。

更进一步，所述机械除垢系统还包括隔离罩，所述隔离罩安装于所述地热井的井口上方。在井口设置隔离罩，不仅能减少除垢过程中的噪音，还能阻止汽水混合物外喷，减少对周边环境造成影响。

具体地，所述地热井为高温地热井、中温地热井或低温地热井。

作为优选，所述捅井锤的中心设置有轴向方向的通孔；所述捅井锤的下端为圆锥形端面。设置通孔用于减小捅井锤下落时的空气阻力，保证机械除垢效果；下端采用圆锥形端面一方面能够减小空气阻力，另一方面可提高井底的除垢效果。

更进一步，所述捅井锤的圆周表面设置有多圈刀口，这样可显著提高井壁的除垢效果。

本发明的有益效果在于：