[发明专利]一种套管式地热井及基于该地热井的原位地热发电系统

说明书

一种套管式地热井及基于该地热井的原位地热发电系统，属于地热能开采技术领域。本发明解决了现有的套管结构冷热水之间的换热损失大且能源利用率不高的问题。包括由外至内依次同轴布置的外管、内管及第一绝热层，所述第一绝热层与内管固接，所述内管内还布置有若干温差发电片，且若干温差发电片通过集线端子连接，所述集线端子固装在第一绝热层顶部，所述外管与所述内管之间通过若干固定钢架固接，内管与外管的底部连通设置。通过设置温差发电装置可利用地热开采过程中损失的部分热量，并可提供额外的热阻，增强绝热效果，提高地热资源的开采效率。

技术领域

本发明涉及一种套管式地热井及基于该地热井的原位地热发电系统，属于地热能开采技术领域。

背景技术

传统化石能源带来的环境问题日益受人关注，清洁能源的开发和利用成为能源革命的必需。其中地热能因其储备量大、热源稳定等优势，具有广阔的发展前景。汲取地下水进行地热能利用的过程中，对地下水的回灌率不够高，可能造成地下水枯竭并引发地质问题。在增强型地热系统的开采中，常采用一种U型地热井，采用这种U型地热井需要两次打井并压裂，成本过高，而为了防止钻井过程中土地塌陷，常设置龙骨等防塌陷结构进行支撑。

现有技术中为了降低打井成本，采用一种套管式换热器来开采地热资源，使冷水从外管进入，经地热源加热后，从内管流出。而在现有套管结构中，难以避免内管中的高温水流与外管中的低温水流之间的热量交换，只能通过良好的隔热材料来减少这一现象造成的热量损失。计算结果表明，在一种套管结构下，即使使用导热系数极低的泡沫塑料作为隔热材料，因冷热水之间的换热损失的热量与总提取的地热量的比率仍然高达10％，因此，迫切需要一种新型的套管结构来改善这一现象。

发明内容

本发明是为了解决上述技术问题，进而提供了一种套管式地热井及基于该地热井的原位地热发电系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种套管式地热井，包括由外至内依次同轴布置的外管、内管及第一绝热层，所述第一绝热层与内管固接，所述内管内还布置有若干温差发电片，且若干温差发电片通过集线端子连接，所述集线端子固装在第一绝热层顶部，所述外管与所述内管之间通过若干固定钢架固接，内管与外管的底部连通设置。

进一步地，内管的下部内壁还固设有第二绝热层，所述第一绝热层及若干温差发电片均位于第二绝热层上方。

进一步地，所述第二绝热层的高度为所述内管高度的四分之一。

进一步地，若干所述温差发电片固设在第一绝热层与内管之间，或若干所述温差发电分别固设在第一绝热层的内侧与外侧。

进一步地，所述第一绝热层沿内管轴向布置有若干层，若干所述温差发电片与若干第一绝热层沿内管轴向依次交叉层叠布置。

进一步地，固定钢架由上至下分散设置在内管与外管之间。

进一步地，内管的底端与外管的底端位于同一水平面设置，内管下部开设有若干通孔，外管与内管之间通过若干通孔连通设置。

进一步地，外管内的冷水通道底端及内管内的热水通道底端均固设有耐冲击材料层。

进一步地，外管与地质层之间通过水泥层固接。

一种基于上述地热井的原位地热发电系统，包括套管式地热井、水泵以及循环发电系统，水泵的进水口通过管路与循环发电系统中的蒸发器连通，水泵的出水口通过管路连接至外管内的冷水通道，内管内的热水通道通过管路连通至循环发电系统中的蒸发器。

本发明与现有技术相比具有以下效果：

本申请通过设置温差发电装置可利用地热开采过程中损失的部分热量，并可提供额外的热阻，增强绝热效果的同时，通过温差发电技术，进行地热的地下原位发电，提高地热能的综合利用效率。

附图说明