一种高效率地热井换热装置

技术领域

本发明涉及战略性新兴产业技术领域，具体为一种高效率地热井换热装置。

背景技术

在新能源产业中，地热能储备量大、环保洁净的性能使各国开始对其重视起来，其可以用来发电、供暖、农业保温等，在发电领域，地热能的利用在于设置地热井，将地下不同深度的高温高压热水、水蒸汽、水蒸汽混合物提取出来，由于这些水蒸汽混合物中含有各种杂质，为保护管道和涡轮机，一般都采用换热的方式对洁净水进行加热蒸发，从而获得洁净蒸汽冲击涡轮机转化为电能。

现有的地热井换热装置中，由于水蒸汽混合物中存在很多的细小泥土、岩渣、有机物等杂质，在进行换热时容易因换热场所中换热管堆积以及水蒸汽混合物流动性差而导致杂质堆积或黏附在换热管道中，阻碍后续换热管中的冷水无法快速的与水蒸汽混合物进行换热，同时单位水蒸汽混合物在流经换热管时与冷水的接触量小，其中的热量不能最大效率的被冷水吸收，这将导致水蒸汽混合物中热量的浪费，使得开采地下水蒸汽混合物的成本无法与获得的效益成反比，将严重影响地热开采的经济效益。

发明内容

针对背景技术中提出的现有地热井换热装置在使用过程中存在的不足，本发明提供了一种高效率地热井换热装置，具备水蒸汽混合物推动蒸发筒旋转、蒸发筒内冷水翻腾、单位水蒸气混合物接触的冷水更多、形成压差加快水蒸汽混合物流动的优点，解决了上述背景技术中提出杂质黏附与堆积、后续冷水换热效率差、水蒸汽混合物热量浪费的问题。

本发明提供如下技术方案：一种高效率地热井换热装置，包括换热发生箱，所述换热发生箱的内腔底部中心设有分割凸起，所述分割凸起的顶端中心设有固定凸起，所述换热发生箱的底部一侧固定连接有进汽管道，所述换热发生箱的内腔一侧贯穿有均布的凝结管，所述换热发生箱内活动套接有两个对称的蒸发筒，所述蒸发筒上设有均布的换热叶片，两个所述蒸发筒的一端外侧设有对称的定位凸起，两个所述蒸发筒的另一端开设有对称的活动槽，两个所述蒸发筒之间安装有中间环，所述中间环的底端与固定凸起的顶端固定连接，所述中间环的两端设有对称的卡扣。

优选的，所述换热发生箱的底部另一侧固定连接有出水管，所述换热发生箱的内腔两端开设有限位槽，其中一个所述蒸发筒的一端中心固定连接有贯穿换热发生箱的进水管，所述中间环的顶端中心固定连接有贯穿换热发生箱的排汽管，所述凝结管的一端固定连接有集水管，所述集水管的底端通过水管与进水管连通。

优选的，所述换热发生箱呈圆柱状，所所述分割凸起的顶端为圆弧形。

优选的，所述进气通道的开口位于分割凸起的一侧底部，所述进气通道的开口方向倾斜向上。

优选的，所述换热叶片内开设有内腔，且内腔与蒸发筒的内腔连通，所述换热叶片的外部顶端为圆弧设计，其圆弧半径值与分割凸起的半径值大小相同，相邻两个所述换热叶片外部顶端中心点的相距值小于分割凸起的顶端两侧相距值。

优选的，所述凝结管呈弧状排列。

本发明具备以下有益效果：

1、本发明通过设计的换热发生箱、蒸发筒、进汽管道，使高温高压的地下水蒸汽混合物开采出来后，能通过换热发生箱的弧度对蒸发筒进行冲击，使蒸发筒实现旋转换热，通过其旋转搅动以及落差震动，使其内部冷水翻腾，增加了蒸发筒内冷水与水蒸汽混合物的接触量和换热面积，同时避免了蒸发筒静止时接触面与水蒸汽混合物中的杂质长时间接触而导致其黏附、堆积的情况。

2、本发明通过设计的换热叶片，使相邻两个换热叶片间的水蒸汽混合物在向上旋转时，由于直接接触换热，使得相邻两个换热叶片间的温度相对于其它部位的温度更低，使得其它部位的水蒸汽混合物能向蒸发筒进行挤压，从而使水蒸汽混合物在离开进汽管道完成第一次冲击后能再次进行二次冲击，避免了带有冷水的换热叶片在向上旋转时，受其自身重力影响而导致蒸发筒转速变慢的情况，且避免了不与蒸发筒直接接触的水蒸汽混合物热量被吸收少的情况。

3、本发明通过设计的凝结管，使水蒸汽混合物在经过蒸发筒的旋转换热后，其剩余热量能被凝结管吸收并冷却成液态水，使换热发生箱左右腔室内形成压差，从而加快水蒸汽混合物的喷出速度，提高蒸发筒的旋转速度，从而使换热效率提高，进一步减小杂质黏附堆积的可能，同时凝结管吸收的热量将对冷却水进行预加热，减少了蒸发筒内洁净蒸汽的生成时间，提高了其生成量，从而加快了涡轮机的旋转速度，提高了发电效率。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明进汽管道结构示意图；

图3为本发明分割凸起结构示意图；

图4为本发明蒸发筒结构示意图；

图5为本发明换热叶片结构示意图；

图6为本发明中间环结构示意图；

图7为本发明活动槽结构示意图；

图8为本发明凝结管结构示意图；

图9为本发明卡扣结构示意图；

图中：1、换热发生箱；2、分割凸起；3、固定凸起；4、进汽管道；5、限位槽；6、蒸发筒；601、定位凸起；602、活动槽；7、换热叶片；8、中间环；801、卡扣；9、排汽管；10、进水管；11、凝结管；12、集水管；13、出水管。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-9，一种高效率地热井换热装置，包括换热发生箱1，换热发生箱1呈圆柱状，使换热发生箱1的内腔呈圆弧状，使后续喷入的高温高压水蒸汽混合物能受到其形状限制，保持圆弧运动，换热发生箱1的内腔底部中心设有分割凸起2，分割凸起2的顶端为圆弧形，分割凸起2的顶端中心设有固定凸起3，换热发生箱1的底部一侧固定连接有进汽管道4，使高温高压的水蒸汽混合物在喷入换热发生箱1内时，水蒸汽混合物能从底部斜向上冲击换热叶片7，使其顺着换热发生箱1的圆弧形内壁向上运动，从而使换热叶片7能带动两个蒸发筒6做相同方向的旋转运动，换热发生箱1的底部另一侧固定连接有出水管13，换热发生箱1的内腔两端开设有限位槽5；

换热发生箱1内活动套接有两个对称的蒸发筒6，其中一个蒸发筒6的一端中心固定连接有贯穿换热发生箱1的进水管10，蒸发筒6上设有均布的换热叶片7，换热叶片7内开设有内腔，且内腔与蒸发筒6的内腔连通，使蒸发筒6在旋转时，其内部的冷水能不断地进入抬升的换热叶片7的内腔中，并不断的从下落的换热叶片7中重新落入蒸发筒内，使冷水自主形成搅动以及落差震动，从而增大单位冷水与水蒸汽混合物的换热接触面积与接触时间，使其快速的完成热量吸收，同时单位水蒸汽混合物能与更多单位的冷水进行换热，从而增大了水蒸汽混合物的热量消耗，换热叶片7的外部顶端为圆弧设计，其圆弧半径值与分割凸起2的半径值大小相同，相邻两个换热叶片7外部顶端中心点的相距值小于分割凸起2的顶端两侧相距值，使换热叶片7在经过分割凸起2时，能与分割凸起2形成类密闭空间，避免从进汽管道4喷入的水蒸汽混合物从换热叶片7和分割凸起2的空隙中涌入换热发生箱1的另一侧，避免了水蒸汽混合物的热量损失以及动能损失，两个蒸发筒6的一端外侧设有对称的定位凸起601，定位凸起601卡接在限位槽5内，两个蒸发筒6的另一端开设有对称的活动槽602；

两个蒸发筒6之间安装有中间环8，中间环8的底端与固定凸起3的顶端固定连接，中间环8的两端设有对称的卡扣801，卡扣801与活动槽602卡接，中间环8的顶端中心固定连接有贯穿换热发生箱1的排汽管9，使蒸发筒6旋转时中间环8依然保持不便，使排汽管9始终位于正上方的位置，使蒸发筒6中产生的洁净蒸汽都能在上浮过程中从排汽管9内排出；

换热发生箱1的内腔一侧贯穿有均布的凝结管11，凝结管11呈弧状排列，使水蒸汽混合物经过初步换热进入换热发生箱1的左侧内腔，并顺着换热发生箱1的圆弧形内壁流动时，能与凝结管11接触进行快速换热，使水蒸汽混合物凝结成液体，使其体积减小，从而形成左右腔室压力差，使水蒸汽混合物的流动速度加快，从而加快蒸发筒6的旋转速度，加剧蒸发筒6内的冷水运动形式，从而加快蒸汽的产生速度，凝结管11的一端固定连接有集水管12，集水管12的底端通过水管与进水管10连通。

本发明的使用方法（工作原理）如下：

首先，冷却水从凝结管11流入蒸发筒6，同时高温高压水蒸汽混合物从地热井中进入进汽管道4，使水蒸汽混合物喷入换热发生箱1的右腔室，使其冲击换热叶片7，使蒸发筒6旋转，此时蒸发筒6内的冷水开始于水蒸汽混合物进行换热，其内部开始产生洁净蒸汽，并向上从排汽管9中排出，同时换热叶片7内的冷水在旋转到上半部时将从其中落下；

然后，水蒸汽混合物顺着换热发生箱1的内腔进入其右腔室，并开始与凝结管11接触，使凝结管11内的冷却水加热，使水蒸汽混合物开始凝结成液体下落，从出水管13排出；

最后，凝结管11中的预加热水将流经集水管12后通入蒸发筒6内，对其进行液体补充即可。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。