一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统

技术领域

本发明涉及干热岩热提取技术领域，尤其涉及一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统。

背景技术

地热资源中干热岩资源储量丰富，极具开发前景。干热岩热量提取的主流方式为利用水力压裂建立地下热储EGS系统，以水作为采热工质吸收热量，通过消耗大量泵功抽取出地面后进行换热利用。

但目前的地热利用系统难以充分提取地下热量并将其传输到地面上，地下高温热量难以高效采出，消耗大量泵功，损耗大量可用能源。另外，热储中采出工质携带的能量未被充分利用就回灌入地下，造成干热岩取热利用率较低。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中，在干热岩热量提取过程中，干热岩中的能源难以实现低能耗的取出并高效的利用，进而造成能量损失的技术问题。

本发明提供了一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统，包括：

喷射器、冷却器、降压设备、蒸发器、换热器；

喷射器的入口用于连接采出井，喷射器的出口连接于冷却器；冷却器的出口分别与换热器的第一入口和降压设备的入口连接；降压设备的出口连接蒸发器的入口；蒸发器的出口与换热器的第二入口连接，换热器内的出口与喷射器的引射口连接；

干热岩利用系统的导热介质为CO

CO

剩余CO

进一步地，经过降压设备降压后进入蒸发器蒸发，再进入换热器换热后的CO

进一步地，干热岩热量利用系统还包括：

加压设备，换热器出口与加压设备入口连接，加压设备用于将经过换热器换热后的CO

进一步地，加压设备为高压泵或压缩机。

进一步地，蒸发器为板式蒸发器、套管式蒸发器、管壳式蒸发器、翅片管式换热器或螺旋板式蒸发器的中的一种。

进一步地，降压设备为膨胀机或节流阀。

进一步地，蒸发器的取热能源为空气热能、地热能、太阳能或低温废热。

进一步地，压缩机为活塞式压缩机、螺杆式压缩机、涡旋式压缩机或离心式压缩机中的一种。

进一步地，喷射器、冷却器、降压设备、蒸发器、换热器之间的连接方式均为管路连接。

本申请相比现有技术的优势在于，本申请所提及的一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统，包括：喷射器、冷却器、降压设备、蒸发器、换热器；喷射器的入口用于连接采出井，喷射器的喷射口连接于冷却器；冷却器的出口分别与换热器的第一入口和降压设备的入口连接；降压设备的出口连接蒸发器的入口；蒸发器的出口与换热器的第二入口连接，换热器的出口喷射器的引射口连接；换热器出口与加压设备入口连接。

本申请提及的干热岩利用系统的导热介质为CO

本申请利用干热岩中蒸气高温高压的特性，一方面将喷射式热泵加入到干热岩热量利用系统中，通过采出井的高压蒸气引射蒸发器中的低压蒸气，利用采出井中工质的高压特性，实现低品位能源的高效利用，无需消耗多余的泵功来抽取地下工质，提升工质的输送能力，减少了系统整体能耗。另一方面通过增加与降压设备降压后工质的换热装置，使注入井进口处的工质温度进一步降低，增大了注入井与采出井的焓差，增强了工质的取热和运输能力，减小了加压设备的能耗，增强了干热岩的地下换热效果，实现了系统高效稳定运行的目的。

附图说明

为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明所提及的一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统的一个结构示意图。

附图标记说明：

1、喷射器；2、冷却器；3、降压设备；4、蒸发器；5、换热器；6、加压设备。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

参照图1所示，本发明提供了一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统，包括：

喷射器1、冷却器2、降压设备3、蒸发器4、换热器5、加压设备6；

具体地，喷射器1的入口用于连接采出井，喷射器1的出口连接于冷却器2；冷却器2的出口分别与换热器5的第一入口和降压设备3的入口连接；降压设备3的出口连接蒸发器4的入口；蒸发器4的出口与换热器5内第二入口连接，换热器5内换热盘管的出口与喷射器1的引射口连接；换热器5出口与加压设备6入口连接。

示例性地，上述换热器5的第一入口为换热器5的入口，换热器5内第二入口为换热器5内换热盘管的入口。

在本技术方案中，喷射器1、冷却器2、降压设备3、蒸发器4、换热器5、加压设备6之间的连接方式均为管路连接。

在本申请中，干热岩利用系统的导热介质为CO

在一种可行的实施方式中，CO

喷射式热泵是一种利用喷射技术实现加热和制冷的热泵系统。它通过控制喷射器的气体流动来实现加热或制冷。喷射式热泵的工作原理基于热力学循环过程。与传统热泵相比，喷射式热泵具有高效、稳定、节能等优点。它可以快速响应不同的负荷需求，并提供稳定的温度和湿度控制。此外，喷射式热泵还可以使用天然冷媒，避免环境污染和安全风险。

本申请通过将喷射式热泵加入到干热岩热量利用系统中，通过采出井的高压蒸气引射蒸发器4中的低压蒸气，利用采出井中工质的高压特性，实现低品位能源的高效利用，无需消耗多余的泵功来抽取地下工质，提升工质的输送能力，减少系统整体能耗。

在本技术方案中，经过换热器5换热后的CO

如图1所示，来自采出井的高温高压的CO

本申请提及的一种基于二氧化碳喷射式热泵的干热岩热量利用系统，主要有喷射器1、冷却器2、降压设备3、蒸发器4、换热器5、加压设备6与注入井、采出井组成。系统在采出井口加入喷射器1，利用干热岩中蒸气高温高压的特性，在喷射器1中引射低压蒸气来实现低品位能源的高效利用，提高采出井的效率，无需额外增加泵功，有效减少系统能耗。工质从蒸发器4流出后流经换热器5，将要注入地下工质的温度进一步降低，增大注入井与采出井的焓差，增强工质的运输与取热能力，改善了干热岩的地下换热效果，提升系统整体效率。

在本技术方案中，干热岩利用系统还包括：

加压设备6，加压设备6用于将经过换热器5换热后的CO

本申请通过加压设备6，可以将经过换热器5换热后的CO

在本技术方案中，加压设备6为高压泵或压缩机。

在本技术方案中，蒸发器4为板式蒸发器、套管式蒸发器、管壳式蒸发器、翅片管式换热器或螺旋板式蒸发器的中的一种。蒸发器4的取热能源为空气热能、地热能、太阳能或低温废热。

蒸发器4具有较大的表面积和良好的传热性能，能够快速吸收外界的热量并使冷媒蒸发，实现制冷或加热的效果。

蒸发器4可通过控制冷媒的流量和温度来调节制冷或加热的效果，能够提供稳定的温度输出。蒸发器4利用冷媒的相变过程进行热交换，能够有效地回收和利用能量。相比传统的直接加热或制冷方式，蒸发器4能够实现能量的高效转换，提高能源利用率，从而降低能源消耗和环境污染。

在本技术方案中，降压设备3为膨胀机或节流阀。降压设备3可以将高压流体或气体降低到较低的安全压力范围内，从而保证系统的稳定运行和安全性。其通过限制流体或气体的流动截面积来实现降压，与其他方式相比，其能量损失较小，因此能够达到节能环保的效果。

在本技术方案中，压缩机包括：活塞式压缩机、螺杆式压缩机、涡旋式压缩机或离心式压缩机。压缩机可以节约能源、实现自动化和远程控制等优点，为换热循环工作进一步提高了效率。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连；可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”，可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”，可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”，可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述，是指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行改动、修改、替换和变型。