一种高温地热井流体水汽分离装置及方法与流程

1.本发明涉及一种地热水汽分离技术领域，具体涉及一种高温地热井流体水汽分离装置及方法。


背景技术：

2.地热井，指的是井深3500米左右的地热能或水温大于30℃的温泉水来进行发电的方法和装置，地热分高温、中温和低温三类。高于150℃，以蒸汽形式存在的，属高温地热；90℃～150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，属中温地热；高于25℃、低于90℃，以温水、温热水、热水等形式存在的，属低温地热。
3.开发利用地热能对实现节能减排和调整能源消费结构有重要意义。地热流体反映的热源性质、热储温度、补给来源、水循环时间等信息是科学指导地热能开发利用的重要依据。地热开采井的流体样品可以分为水蒸汽、地热水和非冷凝气体。
4.现有技术中对高温流体进行用的时候，一般都是采用换热的方式来实现对高温流体的利用，并将利用后的高温流体通过回灌井进行回灌；但是，在实际的使用中，高温地热水一部分热量将会以水汽的形式扩散至空气中，水汽中的热量没有得到有效利用，造成了散热量的损失。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种高温地热井流体水汽分离装置，其能够有效的解决现有技术中高温地热水通过水汽的形式将热量散发至空气中，造成了热量浪费的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
7.一种高温地热井流体水汽分离装置，包括分离罐、设置在分离罐内部的换热管，换热管上端及下端均延伸至分离罐外部，本发明还包括换能组件，换能组件包括外筒、设置在外筒内的固定轴、设置在固定轴上并与外筒内部连接的第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片，外筒上端设置有出气口，下端设置有排水口；外筒侧面设置有进液口和出液口，
8.第一螺旋叶片与第二螺旋叶片之间形成第一流道，第二螺旋叶片与第三螺旋叶片之间形成第二流道，第三螺旋叶片与第四螺旋叶片之间形成第三流道，第一螺旋叶片与第四螺旋叶片之间形成第四流道，
9.第二流道与出气口连通，第一流道以及第三流道与出液口连通，排水口用于与地热回灌井连通。
10.其中，换热管由导热材料制成。
11.进一步优化，换热管由若干首尾相连的换热盘管组成。
12.其中，出气口处设置有风机。
13.其中，出风口处设置有水洗塔。
14.进一步优化，出液口连接有分流接头，分流接头的两个出水端分别通过管道与第
一流道以及第三流道连通。
15.其中，管热管呈连续的u型结构或者螺旋型结构。
16.其中，第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片与固定轴焊接在一起，第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片与外筒之间设置有耐热密封条。
17.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
18.本发明通过设置的分离罐来实现地热流体水汽的分离，高温地热流体进入分离罐后，此时地热流体将会直接与换热管中的换热介质进行直接换热，实现地热的利用；而地热流体在分离罐中实现水汽的分离，水汽将会直接进入至换能组件中，同时，经过换热后的地热流体进入换能组件中的第一流道和第三流道中，而高温水汽则进入第二流道中，此时高温水汽将会直接对螺旋叶片进行加热，对流体进行加热，通过对流体进行升温后，回灌至回灌井中，提高了回灌的地热流体的温度，经过降温后的水汽则通过出气口进行外排；水汽在流经第二以及第四流道时，均能够直接对第一以及第三流道中的地热流体进行加热，能够有效的提高换热效率；本发明能够有效的解决现有技术中高温地热水通过水汽的形式将热量散发至空气中，造成了热量浪费的技术问题。
附图说明
19.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
20.图1为本发明整体结构示意图。
21.图2为本发明固定轴与螺旋叶片的连接关系示意图。
22.附图标记：
23.101-分离罐，102-换热管，103-换能组件，104-外筒，105-固定轴，106-螺旋叶片，107-第一螺旋叶片，108-第二螺旋叶片，109-第三螺旋叶片，110-第四螺旋叶片，111-出气口，112-排水口，113-进液口，114-出液口，115-第一流道，116-第二流道，117-第三流道，118-第四流道，119-分流接头。
具体实施方式
24.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
25.在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
26.此外，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。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
27.在本发明实施例中，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，还可以是通信；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实施例中的具体含义。
28.在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，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”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
29.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
30.下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
31.实施例一
32.参看图1和图2，本实施例公开了一种高温地热井流体水汽分离装置，包括分离罐101、设置在分离罐101内部的换热管102，换热管102上端及下端均延伸至分离罐101外部，本实施例还包括换能组件103，换能组件103包括外筒104、设置在外筒104内的固定轴105、设置在固定轴105上并与外筒104内部连接的螺旋叶片106，螺旋叶片106具体为：第一螺旋叶片107、第二螺旋叶片108、第三螺旋叶片109、第四螺旋叶片110，外筒104上端设置有出气口111，下端设置有排水口112；外筒104侧面设置有进液口113和出液口114，
33.第一螺旋叶片107与第二螺旋叶片108之间形成第一流道115，第二螺旋叶片108与第三螺旋叶片109之间形成第二流道116，第三螺旋叶片109与第四螺旋叶片110之间形成第三流道117，第一螺旋叶片107与第四螺旋叶片110之间形成第四流道118，
34.第二流道116与出气口111连通，第一流道115以及第三流道117与出液口114连通，排水口112用于与地热回灌井连通。
35.本发明通过设置的分离罐101来实现地热流体水汽的分离，高温地热流体进入分离罐101后，此时地热流体将会直接与换热管102中的换热介质进行直接换热，实现对地热的利用；而地热流体在分离罐101中实现水汽的分离，水汽将会直接进入至换能组件103中，同时，经过换热后的地热流体进入换能组件103中的第一流道115和第三流道117中，而高温水汽则进入第二流道116中，此时高温水汽将会直接对螺旋叶片106进行加热，对流体进行加热，通过对流体进行升温后，回灌至回灌井中，提高了回灌的地热流体的温度，经过降温后的水汽则通过出气口111进行外排；水汽在流经第二以及第四流道118时，均能够直接对第一以及第三流道117中的地热流体进行加热，能够有效的提高换热效率；本发明能够有效
的解决现有技术中高温地热水通过水汽的形式将热量散发至空气中，造成了热量浪费的技术问题。
36.本发明不仅实现了地热流体的利用，同时，还实现了对地热流体水汽中的热能进行回收利用，提高回灌地热流体的温度，以保证地热的可持续利用。
37.更重要的是，本发明通过第一螺旋叶片107、第二螺旋叶片108、第三螺旋叶片109、第四螺旋叶片110，形成的第一流道115、第二流道116、第三流道117以及第四流道118，能够实现地热流体与水汽的高效换热，有效的延长了换热路径以及换热时间，由于第一流道115、第二流道116、第三流道117以及第四流道118呈螺旋状，这样，在实际的使用中，能够是的地热流体以及水汽均呈翻滚状态，能够有效的提高接触时的换热效率。
38.其中，换热管102由导热材料制成。
39.进一步优化，换热管102由若干首尾相连的换热盘管组成。
40.其中，出气口111处设置有风机，设置的风机能够提高水汽流动，以便于水汽流动，提高水汽的流动速率。
41.其中，出风口处设置有水洗塔，通过设置的水洗塔便于将水汽中的有毒物质进行中和过滤。
42.其中，出液口114连接有分流接头119，分流接头119的两个出水端分别通过管道与第一流道115以及第三流道117连通。
43.作为一种选择，管热管呈连续的u型结构或者螺旋型结构。
44.进一步优化，外筒104底部呈锥形结构。
45.在实际的使用中，第一、二及三流道上端呈封闭状态。
46.实施例二
47.本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，第一螺旋叶片107、第二螺旋叶片108、第三螺旋叶片109、第四螺旋叶片110与固定轴105焊接在一起，第一螺旋叶片107、第二螺旋叶片108、第三螺旋叶片109、第四螺旋叶片110与外筒104之间设置有耐热密封条。
48.直接将螺旋叶片106焊接在固定轴105上，焊接的时候更加便捷；同时，通过设置的耐热密封条来实现对螺旋叶片106与外筒104间的缝隙进封堵，能够有效降低环能组件的制备难度。
49.实施例三
50.本实施例公开了一种高温地热井流体水汽分离方法，包括使用实施例一种所述的高温地热井流体水汽分离装置进行水汽分离，能够将分离后的水汽中的热能进行回收利用；
51.高温地热流体进入分离罐101后，此时地热流体将会直接与换热管102中的换热介质进行直接换热，实现地热的利用；而地热流体在分离罐101中实现水汽的分离，水汽将会直接进入至换能组件103中，同时，经过换热后的地热流体进入换能组件103中的第一流道115和第三流道117中，而高温水汽则进入第二流道116中，此时高温水汽将会直接对螺旋叶片106进行加热，对流体进行加热，通过对流体进行升温后，回灌至回灌井中，提高了回灌的地热流体的回灌温度，经过降温后的水汽则通过出气口111进行外排；水汽在流经第二以及第四流道118时，均能够直接对第一以及第三流道117中的地热流体进行加热，能够有效的
提高换热效率。
52.尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
53.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种高温地热井流体水汽分离装置，包括分离罐、设置在分离罐内部的换热管，换热管上端及下端均延伸至分离罐外部，其特征在于：还包括换能组件，换能组件包括外筒、设置在外筒内的固定轴、设置在固定轴上并与外筒内部连接的第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片，外筒上端设置有出气口，下端设置有排水口；外筒侧面设置有进液口和出液口，第一螺旋叶片与第二螺旋叶片之间形成第一流道，第二螺旋叶片与第三螺旋叶片之间形成第二流道，第三螺旋叶片与第四螺旋叶片之间形成第三流道，第一螺旋叶片与第四螺旋叶片之间形成第四流道，第二流道与出气口连通，第一流道以及第三流道与出液口连通，排水口用于与地热回灌井连通。2.根据权利要求1所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：换热管由导热材料制成。3.根据权利要求1所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：换热管由若干首尾相连的换热盘管组成。4.根据权利要求1所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：出气口处设置有风机。5.根据权利要求1所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：出风口处设置有水洗塔。6.根据权利要求1所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：出液口连接有分流接头，分流接头的两个出水端分别通过管道与第一流道以及第三流道连通。7.根据权利要求1所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：管热管呈连续的u型结构或者螺旋型结构。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的一种高温地热井流体水汽分离装置，其特征在于：第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片与固定轴焊接在一起，第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片与外筒之间设置有耐热密封条。9.一种高温地热井流体水汽分离方法，其特征在于：包括使用权利要求1-8中任意一项所述的一种高温地热井流体水汽分离装置进行水汽分离。

技术总结
本发明公开了一种高温地热井流体水汽分离装置及方法，装置包括分离罐、设置在分离罐内部的换热管，换热管上端及下端均延伸至分离罐外部，本发明还包括换能组件，换能组件包括外筒、设置在外筒内的固定轴、设置在固定轴上并与外筒内部连接的第一螺旋叶片、第二螺旋叶片、第三螺旋叶片、第四螺旋叶片，外筒上端设置有出气口，下端设置有排水口；外筒侧面设置有进液口和出液口，第一螺旋叶片与第二螺旋叶片之间形成第一流道，第二螺旋叶片与第三螺旋叶片之间形成第二流道，第三螺旋叶片与第四螺旋叶片之间形成第三流道。本发明能够有效的解决现有技术中高温地热水通过水汽的形式将热量散发至空气中，造成了热量浪费的技术问题。造成了热量浪费的技术问题。造成了热量浪费的技术问题。


技术研发人员：侯学文 李琪 李进 谭志远 占莎莎 王红军
受保护的技术使用者：核工业二八0研究所
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/10/6