本實(shí)用新型屬于干熱巖(EGS)技術(shù)，尤其是涉及干熱巖（EGS）單井循環(huán)采熱裝置。

背景技術(shù)：

2013年1月，國家能源局、財(cái)政部、國土資源部、住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部聯(lián)合發(fā)出《關(guān)于促進(jìn)地?zé)崮荛_發(fā)利用的指導(dǎo)意見》，要求“大力推進(jìn)地?zé)崮芗夹g(shù)進(jìn)步，積極培育地?zé)崮荛_發(fā)利用市場，按照技術(shù)先進(jìn)、環(huán)境友好、經(jīng)濟(jì)可行的總體要求，全面促進(jìn)地?zé)崮苜Y源的合理有效利用”。

2014年6月，國家能源局綜合司、國土資源部辦公廳發(fā)出《關(guān)于組織編制地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)劃的通知》，要求各地“近期地?zé)崮荛_發(fā)利用規(guī)劃以淺層地溫能供暖（制冷）、中深層地?zé)崮芄┡熬C合利用為主，具備高溫地?zé)豳Y源的地區(qū)可發(fā)展地?zé)崮馨l(fā)電。遠(yuǎn)期發(fā)展中溫地?zé)岚l(fā)電和干熱巖發(fā)電，并提高地?zé)峋C合利用水平”。

常規(guī)地?zé)峋?，主要是從井中直接取出地下熱水向建筑物供暖。此技術(shù)簡單、實(shí)用、開發(fā)成本低，至今還在廣泛使用中。缺點(diǎn)是此種直取、直供、直排利用熱能的方式，造成極大的地下水資源和地?zé)崮艿睦速M(fèi)，還可造成城市地質(zhì)災(zāi)害。盡管有人主張以深采淺灌來維護(hù)此項(xiàng)技術(shù)在城市供熱中的應(yīng)用，但一口生產(chǎn)井需打2-3口回灌井，增加了供熱企業(yè)的成本。同時(shí)，回灌井因地質(zhì)問題，很難實(shí)現(xiàn)真正意義上的回灌，加之回灌成本高，因此，目前大多數(shù)供熱單位，均在回避回灌、違規(guī)經(jīng)營。

利用熱裝置技術(shù)為建筑供暖，已在國際上風(fēng)行了30年。上世界90年代傳入我國后，一度出現(xiàn)過突飛猛進(jìn)的勢頭。2010年已取得世界第二的成績，最高年增長率達(dá)40%以上。隨后開始下降，目前年增長率只有27%。究其原因，主要存在以下問題：1 地源熱裝置換熱孔施工需要較大空間，在建筑密度大的區(qū)域無法大面積實(shí)施，難以規(guī)模化發(fā)展。2 淺層地溫能，溫度低、用水量多、消耗電力大。3 水源熱裝置對水質(zhì)、水量、水溫有一定要求，利用淺層地溫水，其水質(zhì)差、水量小、水溫低，熱裝置難以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。4 回灌困難，浪費(fèi)嚴(yán)重。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的是提供一種較低成本，高效節(jié)能，熱能利用率高，低碳環(huán)保提取利用地?zé)崮艿母蔁釒r（EGS）單井循環(huán)采熱裝置。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下技術(shù)方案：步驟1：依據(jù)供暖面積、地?zé)崽荻龋┕ひ欢ㄉ疃鹊膬蓮街本豢?，井徑和井深根?jù)需熱量和地?zé)崽荻扔?jì)算確定。

步驟2：在兩徑直井內(nèi)建立導(dǎo)出系統(tǒng)，安裝導(dǎo)出管（16、18），導(dǎo)出管外填充絕熱材料（15、17），導(dǎo)出管的長度和絕熱材料的用量根據(jù)地?zé)崮艿墓┬枇颗c地?zé)崽荻扔?jì)算確定。

步驟3：向?qū)С龉軆?nèi)注入工質(zhì)（依熱供需量計(jì)算），觀測工質(zhì)溫度變化情況，計(jì)算單位時(shí)間內(nèi)供熱效率，并將測量結(jié)果與需熱量對比，確定壓裂方案，技術(shù)參數(shù)根據(jù)地質(zhì)數(shù)據(jù)計(jì)算。

步驟4：在導(dǎo)出管內(nèi)建立換熱系統(tǒng)，安裝吸熱管（12、13）、技術(shù)管（8）、工質(zhì)濾清裝置（10、11），管串外部填充蓄熱材料（14），技術(shù)管（8）內(nèi)安裝座封器（9），工質(zhì)濾清裝置（10、11）和吸熱管（12、13）的實(shí)際尺寸根據(jù)地?zé)崮艿墓┬枇坑?jì)算確定。

步驟5：在導(dǎo)出管內(nèi)建立注入系統(tǒng)，安裝注入裝置（6）、注入管（7），上部與工質(zhì)容腔（5）連接，下部與吸熱系統(tǒng)的管串連接。

步驟6：在導(dǎo)出管內(nèi)建立排出系統(tǒng)，安裝排出管（3）、排出裝置（4），上部連接熱交換器（1）、工質(zhì)軟化裝置（2），排出裝置與熱交換器的工作能力根據(jù)地?zé)崮艿墓┬枇坑?jì)算確定。

步驟7：向?qū)С龉軆?nèi)一次性注入所需換熱用的內(nèi)部循環(huán)工質(zhì)，注入量根據(jù)需熱量計(jì)算確定。

本實(shí)用新型由于采取了以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點(diǎn)：1利用新型復(fù)井儲(chǔ)水，僅單井即可節(jié)約占地空間50％以上。2 井位選定靈活、不受地域及場地限制、易普及。3 綠色環(huán)保，無廢氣、廢液、廢渣排放。4 水質(zhì)、水量、水溫有保證，利于熱裝置正常工作。5 取水方便，城市自來水、劣質(zhì)水改造后均可利用。6 水介質(zhì)反復(fù)循環(huán)利用，可保護(hù)節(jié)約城市地下水資源。7 水源穩(wěn)定、水溫可調(diào)、熱能利用率高，高效節(jié)能。8 無易燃、易爆裝置，使用安全。9 系統(tǒng)使用壽命長。地下及地面管材，耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，使用年限可達(dá)70年以上。10 井徑相對較小，又經(jīng)固井施工，水泥固結(jié)，地下無運(yùn)動(dòng)設(shè)備，不會(huì)造成地層垮塌，不會(huì)影響地面建筑及城市設(shè)施安全。11建井技術(shù)成熟、成本低、效率高。目前社會(huì)上大量閑置著2000m-4000m石油鉆機(jī)及優(yōu)秀鉆井施工隊(duì)伍，施工設(shè)備及人員易于組織，優(yōu)質(zhì)石油管材大量積壓，價(jià)格日趨下降。12 供熱系統(tǒng)易控制、易操作、易維護(hù)、易管理，占用人力少、后期維護(hù)費(fèi)用低。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖

圖中（1）熱交換器、（2）工質(zhì)軟化裝置、（3）排出管、（4）排出裝置、（5）工質(zhì)容腔、（6）注入裝置、（7）注入管、（8）技術(shù)管、（9）座封器、（10、11)工質(zhì)濾清裝置、(12、13)吸熱管、(14)蓄熱材料、（15、17）絕熱材料、（16、18)導(dǎo)出管。

具體實(shí)施方式

1、根據(jù)前期地質(zhì)勘查，選取合適的干熱巖熱儲(chǔ)層位置，選定井位，依據(jù)需熱量、地?zé)崽荻?，施工一定深度兩徑直井一口?/p>

2、對準(zhǔn)熱儲(chǔ)層位置，安裝導(dǎo)出管（16、18）管串，在管串外填充絕熱材料（15、17）建成導(dǎo)出系統(tǒng)。

3、在導(dǎo)出管內(nèi)注入若干工質(zhì)（依熱供需量計(jì)算），觀測工質(zhì)溫度變化，計(jì)算干熱巖井段單位時(shí)間內(nèi)供熱量，并將測量結(jié)果與單位時(shí)間內(nèi)需熱量對比，確定壓裂方案，技術(shù)參數(shù)依地質(zhì)數(shù)據(jù)計(jì)算。

4、安裝吸熱管（12、13）、工質(zhì)濾清裝置（10、11）、技術(shù)管（8），管串外填充蓄熱材料（14）至設(shè)計(jì)井深位置。在技術(shù)管（8）中安裝座封器（9）。

5、安裝注入裝置（6）、注入管（7），管下端加座封器（9），注入管（7）上端與地面熱能利用設(shè)備以及工質(zhì)容腔（5）對接。

6、安裝排出裝置（4）、排出管（3），與熱交換器（1）和工質(zhì)軟化裝置（2）對接。

7、在導(dǎo)出管內(nèi)一次性注入系統(tǒng)所需要的循環(huán)工質(zhì)。

8、開動(dòng)排出裝置（4），排出系統(tǒng)開始工作，通過熱交換器（1）工質(zhì)在熱能利用設(shè)備中循環(huán)，回流至工質(zhì)容腔（5），由注入裝置注入換熱系統(tǒng)。在換熱系統(tǒng)內(nèi)與干熱巖熱儲(chǔ)層中的熱能進(jìn)行能量交換，吸收足夠熱能后再次進(jìn)入導(dǎo)出系統(tǒng)進(jìn)行下一個(gè)循環(huán)。

本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)例：干熱巖供暖

河南省鄭州市某住宅區(qū)干熱巖供暖項(xiàng)目。本項(xiàng)目總供暖面積40000㎡。

雙徑直井一口，技術(shù)特點(diǎn)：通過在井孔內(nèi)建立導(dǎo)出系統(tǒng)、換熱系統(tǒng)、注入系統(tǒng)、排出系統(tǒng)將干熱巖熱能導(dǎo)出。各系統(tǒng)共同構(gòu)成一個(gè)密閉的循環(huán)系統(tǒng)。

效益計(jì)算：（1）與燃煤鍋爐比較，替代標(biāo)準(zhǔn)使用煤：113.67噸/萬平方米/采暖季

（2）減少二氧化碳排放量：283.71噸/萬平方米/采暖季

（3）減少二氧化硫排放量：2.71噸/萬平方米/采暖季

應(yīng)用此技術(shù)節(jié)約占地空間、節(jié)約水資源、降低成本、熱能利用率高、綠色環(huán)保、無廢氣、廢液、廢渣排放、社會(huì)效益顯著。