[发明专利]地道式地热发电与综合开发利用系统

说明书

本发明公开了一种地道式地热发电与综合开发利用系统，循环联通的冷水和热水管网布设在地道中，通过冷水管网将冷水从地面注入，进入地下热交换装置变热后，进入热水管网提供给地热发电站发电，发电后的余热再利用。采用常规的盾构、爆破等地道挖掘技术开挖一个倾斜的地道，地道到达热储层后，再向不同方向开挖分枝状，如水平、竖直或者倾斜地道，并将热交换装置置于热储层中。在地道内设置地质旅游景点、地热博物馆和不同用途的城市地下空间。本发明采用常规技术挖掘有一定倾斜角度的地道，可节约施工成本；且通过综合利用地道和恒温层空间，极大提高了地道式地热发电综合开发利用系统的经济效益。

技术领域

本发明涉及一种地热能开发及其地下空间的综合利用，具体地说，涉及一种利用地热能，包括水热型和干热岩地热能的地道式地热发电、供暖、制冷及在其相关的地道与连接的地下空间内构建地质旅游景点、地热博物馆和城市地下空间等建筑的综合利用系统。

背景技术

目前，已有的地热开发井大部分情况下采用小口径，其主要问题是钻井成本高、单井发电功率小、控制的热储范围小等，导致地热能的开发与利用，尤其是地热发电，难以大规模推广。

针对上述问题，目前提出了大口径直井地热开发系统（专利号:CN201720035241.9），如图1和2所示，这种开发方式具有可以大量开采地热能，增加换热面积，减少钻井数量的优点，但这种地热开发系统只能采用特殊的机器如盾构机开挖，操作复杂，开挖深度小（目前无法超过1000米深）且成本很高。而对于干热岩的开发，要达到180°C以上，深度大部分情况下要求大于2000米甚至3000米。由于上述原因，急需新的高效的地热开发利用技术和系统。

发明内容

本发明正是针对上述问题提出的一种地道式地热发电与综合开发利用系统，该系统不仅能够解决常规地热资源的低效和开采问题，还能解决干热岩现有开发技术的功率小或者开挖复杂、开挖深度小且成本高等方面的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种地道式地热发电与综合开发利用系统，包括由地道构成的地道网、循环联通的冷水管网和热水管网、热交换装置和地热发电站，冷水管网和热水管网布设在地道中，通过冷水管网将冷水从地面注入，进入热交换装置变热后，由热水管网采出，提供给地热发电站发电，发电后的余热可以用来供暖、制冷、洗浴以及养殖等。采用常规的地道挖掘技术开挖一个倾斜的地道，地道到达热储层后，再向不同方向开挖分枝状，如水平、竖直或者倾斜地道，并将热交换装置置于热储层中。

所述地道式地热发电与综合开发利用系统，在地道内设置地质旅游景点，地质旅游景点主要位于温度在10-100°C的地下空间，分布在倾斜地道外侧，包括地道开挖显示出的岩石类型、地层地貌、地质特征和地热等作为旅游景观，采用透明抗压玻璃材料作地道和地层岩石（地质旅游景点）之间的隔离墙。

所述地道式地热发电与综合开发利用系统，在地道内设置不同用途的城市地下空间，城市地下空间主要分布在地下10-40°C的恒温层；在该恒温层的地道内开挖出地下空间，地下空间中建设有商业街、停车场、铁道、温室大棚、写字楼、商业娱乐、旅游景点、地质地热博物馆和文化建筑等。

所述地道式地热发电与综合开发利用系统，其地道的直径大于1米，可根据需要加大其直径，其倾斜角度为0°到80°，其倾斜角度最优为45°到60°，采用盾构、旋钻或爆破技术挖掘。

所述地道式地热发电与综合开发利用系统，其热储层是温度在100°C以上的热岩地层，最优是温度在180°C以上的热岩地层。

所述地道式地热发电与综合开发利用系统，地道内设置有机动车道路，可从地面直达城市地下空间与旅游景点等地下设施；地道内设置有楼梯、电梯或缆车的安装和运行通道。

所述地道式地热发电与综合开发利用系统，地道截面为圆形，热水管和冷水管紧贴地道壁分布，热水管位于地道壁外紧贴岩体表面，冷水管位于地道壁内。