[实用新型]高温地热井内换热器

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种换热器，特别是涉及一种高温地热井内换热器。

背景技术

地热是一种取之不尽的低碳能源。高温地热发电的CO₂排放量是煤炭的1/10、石油的1/9、天然气的1/6。积极开发和利用地热资源，能够为应对全球气候变暖严重威胁人类生存安全的问题，节约能源，减少CO₂排量，减轻对大气环境的污染发挥重要的作用。

我国地热资源分布广泛，高温地热主要分布在滇藏地区，仅西藏目前已知的大于180度的高温地热就有100多处，发电潜力达3000多MW。但由于高温地热大多是由液、气、固多相成分组成的混合流体，化学组分十分复杂，流体内盐的含量很高(矿化度一般都在1000mg/L以上，最高可能超过10000mg/L)，所以高温地热开发中存在着严重的腐蚀结垢问题，并且一直未能找到有效的解决办法。这严重制约了我国高温地热的开发和利用，使我国高温地热的开发和利用一直停滞不前，没有新的发展。近年来，随着环保意识的加强，节能减排和可再生能源发展的需要，地热资源的利用正逐渐受到人们的重视，相关技术的研究也开始起步。

目前，换热技术已是一项非常成熟的节能技术。换热器在节能、能量转换、能量回收，以及能源利用领域的重要性日益增加。换热器广泛应用于加工、动力、空调、制冷、低温热量回收、替代燃料等方面，已成为现代能源利用的重要设备。换热器的类型很多，可以根据各种能源利用的实际需要，按照用途、结构形式、体积大小等进行选择。为了确保换热器功能的正常发挥，需要综合考虑换热器的使用目的、使用环境、使用条件等多方面因素，以使换热器的结构特点能够适合客观条件的要求。由于高温地热的条件十分复杂，地热井内环境恶劣，高温地热流体存在严重的腐蚀结垢问题，所以尽管现有的换热器的类型很多，但现有的各类换热器均无法适用于高温地热的客观环境。例如在使用过程中换热器会因地热产生的腐蚀结垢，而使其内部的换热通道的截面逐渐减小从而降低地热发电系统的效率，甚至会因换热通道被完全堵塞，而致使循环出现断流，造成系统不能正常运行的情况发生。

据研究资料显示，高温地热在地热储层中或地热井内温度和压力没有变化的条件下，腐蚀结垢的现象并不会发生。为此，可以选择采用井内换热的方法，在地热井内直接进行换热，从而避免地热发电设备的腐蚀结垢问题，实现高温地热的正常开发和利用。

第一，由于采用井内换热，地热发电系统不必直接接触高温地热流体，可以有效避免高温地热流体对系统设备的腐蚀结垢问题。

第二，由于采用井内换热，井内换热器内部循环的流体不是高温地热流体，因此不存在地热对换热器造成结垢堵塞的问题。

第三，由于采用井内换热，换热器下入地热井内后，在下入换热器的井段的截面积(指换热器与地热井井管或井壁的环状间隙)会减小约60-70％，这会使地热流体在该井段内形成的高速流，进而产生较强的“自洁”作用，有效地减少或延缓流体内固相成分的结晶堆积，从而大大减轻井内的结垢问题，延长地热井的使用周期。

由此可见，在高温地热的开发和利用中采用井内换热技术，是一种可行的地热热能利用方案，并且其方法简洁、实用。而这种井内换热技术的关键则在于换热器的设计，其设计必须适应于地热井的结构特点和高温地热条件，并且能够保证在复杂的高温地热环境中实现正常换热。

有鉴于此陷，本发明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合学理的运用，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。

发明内容

本实用新型的目的在于，提供一种新型结构的高温地热井内换热器，所要解决的技术问题是使其能够适应在地热井井径小、井内空间狭窄、井筒长度(深度)大，井内呈高温高压状态，高温地热具有腐蚀结垢性，实际换热流量大等复杂条件下进行换热，并保证换热功能正常，同时还具有较长的使用寿命，并且通过其采用管状同心螺旋式的换热器主体结构设计，还能够提高换热效率，而且其构造简单，结构紧凑，非常适于实用。