本發(fā)明屬于太陽(yáng)能光熱發(fā)電設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，尋找煤炭、石油等化石能源的替代能源是全球迫在眉睫的重大任務(wù)，地?zé)崮苁且环N儲(chǔ)量巨大的潔凈能源，對(duì)地?zé)崮艿暮侠黹_(kāi)發(fā)利用越來(lái)越受到人們的青睞。現(xiàn)已開(kāi)發(fā)應(yīng)用的深層地?zé)峒夹g(shù)，如地?zé)岚l(fā)電、地?zé)峁┡?，多是將地下?chǔ)藏的天然蒸汽或熱水從地?zé)峋橹恋孛胬?，效率低，且時(shí)間久會(huì)導(dǎo)致地面沉降；若采用回灌技術(shù)，又會(huì)對(duì)地下水源構(gòu)成威脅和污染。此外，地?zé)崮苌钊肜靡资墚?dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件等不確定因素影響，利用范圍小，技術(shù)條件苛刻，這些問(wèn)題都制約了深層地?zé)崂眉夹g(shù)的應(yīng)用和發(fā)展。因此，為了更廣泛的利用地?zé)崮埽鑼で蟾玫膬?chǔ)能方式與儲(chǔ)能方法迫在眉睫。

為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，人們進(jìn)行了長(zhǎng)期的探索，提出了各式各樣的解決方案。例如，中國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種溴化銀深層地?zé)嵫b置[申請(qǐng)?zhí)枺?01310638941.3]，包括地?zé)峁艿姥b置，所述的地?zé)峁艿姥b置通過(guò)連接管與溴化銀深層地?zé)嵫b置連接，所述的溴化銀深層地?zé)嵫b置的底部設(shè)置有吸收式熱泵，溴化銀深層地?zé)嵫b置的上部一側(cè)設(shè)置有助燃機(jī)。

上述方案在一定程度上解決了深層地?zé)嵫b置取暖條件制約多的問(wèn)題，但是該方案依然存在著：換熱效率低，利用范圍小的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單合理，地?zé)崮軗Q熱效率高的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：本深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置，包括中空的地下深井管，所述的地下深井管上端敞口，下端封閉，其特征在于，所述的地下深井管上端內(nèi)部具有設(shè)置保溫材料的保溫區(qū)，在地下深井管內(nèi)部形成位于保溫區(qū)下方且呈真空的集熱區(qū)，所述的地下深井管內(nèi)充填有位于集熱區(qū)內(nèi)的超導(dǎo)液，所述的地下深井管內(nèi)設(shè)有位于超導(dǎo)液液位上方的換熱器，所述的換熱器內(nèi)穿設(shè)充填有導(dǎo)熱介質(zhì)的換熱管，且所述的換熱管兩端分別延伸至地下深井管上端外側(cè)形成介質(zhì)進(jìn)口和介質(zhì)出口，所述的地下深井管連接有能將超導(dǎo)液引流至地下深井管外側(cè)同時(shí)向地下深井管注入超導(dǎo)液的超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)。通過(guò)換熱措施能快速、大量地利用地下潛藏的地?zé)崮?，且通過(guò)超導(dǎo)液儲(chǔ)存能量，擴(kuò)大地?zé)崮艿睦梅秶?。所述超?dǎo)液為濃度為15％-60％的溴化鋰水溶液/濃度為15％-45％的氯化鋰水溶液/濃度為15％-55％氯化鈣水溶液。本發(fā)明裝置工作時(shí)，深層地下的高溫巖石漿體中的巨大熱能，將地下深井管內(nèi)下部集熱區(qū)的超導(dǎo)液中的水汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，水蒸氣在真空中快速上升至換熱器，通過(guò)換熱器將汽化潛熱傳導(dǎo)給換熱管中的低溫介質(zhì)，換熱后的換熱管接至用戶側(cè)使用；集熱區(qū)的超導(dǎo)液中水不斷汽化，濃度不斷升高后，經(jīng)超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)抽出地面儲(chǔ)存，同時(shí)稀超導(dǎo)液補(bǔ)充至集熱區(qū)。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)包括能將地下深井管內(nèi)的超導(dǎo)液引流至地下深井管上端外側(cè)的抽吸引流組件以及能向地下深井管內(nèi)注入超導(dǎo)液的注入回流組件。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的抽吸引流組件包括設(shè)置在地下深井管底部且位于超導(dǎo)液液位下方的潛水泵，所述的潛水泵與延伸至地下深井管上端外側(cè)的濃超導(dǎo)液管相連；所述的注入回流組件包括設(shè)置在地下深井管內(nèi)的稀超導(dǎo)液管，且所述的稀超導(dǎo)液管一端延伸至地下深井管上端外側(cè)，另一端向下延伸至集熱區(qū)內(nèi)。濃超導(dǎo)液管與管底潛水泵相連，使其將高濃度的超導(dǎo)液抽出。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的地下深井管內(nèi)設(shè)有用于抽吸換熱器產(chǎn)生的冷凝水和/或用于對(duì)集熱區(qū)進(jìn)行抽吸從而保持集熱區(qū)真空狀態(tài)的抽吸機(jī)構(gòu)。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的抽吸機(jī)構(gòu)包括設(shè)置在換熱器靠近集熱區(qū)一端的真空抽水泵，且所述的真空抽水泵分別與換熱器和/或集熱區(qū)相連，所述的真空抽水泵連接有延伸至地下深井管上端外側(cè)的冷凝水管。這里的真空抽水泵既可抽水也可抽氣，其與冷凝水管相連，水蒸氣冷凝成液態(tài)水，經(jīng)冷凝水管排出，同時(shí)可抽出集熱區(qū)氣體，保證真空。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的保溫材料包括聚氨酯保溫隔熱材料、離心玻璃棉氈材料、復(fù)合硅酸鹽保溫隔熱砂漿材料與泡沫石棉制品保溫材料中的任意一種或多種組合。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的地下深井管的深度大小為3000-10000米。地下深井管底層溫度為100度以上。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的保溫區(qū)設(shè)置在地下深井管距離地面150-250米處。優(yōu)選地，這里的保溫區(qū)設(shè)置在地下深井管距離地面200米處。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的換熱器位于地下深井管內(nèi)深度150-250米處。優(yōu)選地，這里的換熱器位于地下深井管內(nèi)深度200米處。

在上述的深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置中，所述的導(dǎo)熱介質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)且所述的超導(dǎo)介質(zhì)包括粒徑1-20納米的碳粒子、二氧化鈦、R123、水、溴化鋰溶液與R 134a中的任意一種或多種的組合。

與現(xiàn)有的技術(shù)相比，本深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置的優(yōu)點(diǎn)在于：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，熱傳導(dǎo)效率高，通過(guò)換熱措施快速、大量地利用地下潛藏的地?zé)崮?，且通過(guò)超導(dǎo)液儲(chǔ)存能量，擴(kuò)大地?zé)崮艿睦梅秶?。該裝置運(yùn)行能耗低，介質(zhì)可重復(fù)利用，充分利用地?zé)崮?，在供暖、供熱水、?chǔ)能應(yīng)用方面具有廣泛的應(yīng)用前景。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明提供的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，地下深井管1、保溫區(qū)2、集熱區(qū)3、超導(dǎo)液4、換熱器5、換熱管6、介質(zhì)進(jìn)口61、介質(zhì)出口62、超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)7、潛水泵71、濃超導(dǎo)液管72、稀超導(dǎo)液管73、抽吸機(jī)構(gòu)8、真空抽水泵81、冷凝水管82。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。

如圖1所示，本深層真空超導(dǎo)儲(chǔ)能換熱地埋管裝置，包括中空的地下深井管1，地下深井管1上端敞口，下端封閉，地下深井管1上端內(nèi)部具有設(shè)置保溫材料的保溫區(qū)2，這樣可以對(duì)各個(gè)穿過(guò)保溫區(qū)2的管路進(jìn)行保溫，減少熱能的浪費(fèi)，保溫材料包括聚氨酯保溫隔熱材料、離心玻璃棉氈材料、復(fù)合硅酸鹽保溫隔熱砂漿材料與泡沫石棉制品保溫材料中的任意一種或多種組合，在地下深井管1內(nèi)部形成位于保溫區(qū)2下方且呈真空的集熱區(qū)3，所述的地下深井管1內(nèi)充填有位于集熱區(qū)3內(nèi)的超導(dǎo)液4，所述的地下深井管1內(nèi)設(shè)有位于超導(dǎo)液4液位上方的換熱器5，換熱器5內(nèi)穿設(shè)充填有導(dǎo)熱介質(zhì)的換熱管6，這里的導(dǎo)熱介質(zhì)為納米顆粒超導(dǎo)介質(zhì)且超導(dǎo)介質(zhì)包括粒徑1-20納米的碳粒子、二氧化鈦、R123、水、溴化鋰溶液與R134a中的任意一種或多種的組合，且換熱管6兩端分別延伸至地下深井管1上端外側(cè)形成介質(zhì)進(jìn)口61和介質(zhì)出口62，地下深井管1連接有能將超導(dǎo)液4引流至地下深井管1外側(cè)同時(shí)向地下深井管1注入超導(dǎo)液4的超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)7，通過(guò)換熱措施能快速、大量地利用地下潛藏的地?zé)崮?，且通過(guò)超導(dǎo)液4儲(chǔ)存能量，擴(kuò)大地?zé)崮艿睦梅秶?。所述超?dǎo)液4為濃度為15％-60％的溴化鋰水溶液/濃度為15％-45％的氯化鋰水溶液/濃度為15％-55％氯化鈣水溶液。本發(fā)明裝置工作時(shí)，深層地下的高溫巖石漿體中的巨大熱能，將地下深井管1內(nèi)下部集熱區(qū)3的超導(dǎo)液4中的水汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，水蒸氣在真空中快速上升至換熱器5，通過(guò)換熱器5將汽化潛熱傳導(dǎo)給換熱管6中的低溫介質(zhì)，換熱后的換熱管6接至用戶側(cè)使用；集熱區(qū)3的超導(dǎo)液中水不斷汽化，濃度不斷升高后，經(jīng)超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)7抽出地面儲(chǔ)存，同時(shí)稀超導(dǎo)液補(bǔ)充至集熱區(qū)3。

具體地，這里的超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)7包括能將地下深井管1內(nèi)的超導(dǎo)液4引流至地下深井管1上端外側(cè)的抽吸引流組件以及能向地下深井管1內(nèi)注入超導(dǎo)液4的注入回流組件，其中，抽吸引流組件包括設(shè)置在地下深井管1底部且位于超導(dǎo)液4液位下方的潛水泵71，潛水泵71與延伸至地下深井管1上端外側(cè)的濃超導(dǎo)液管72相連；注入回流組件包括設(shè)置在地下深井管1內(nèi)的稀超導(dǎo)液管73，且稀超導(dǎo)液管73一端延伸至地下深井管1上端外側(cè)，另一端向下延伸至集熱區(qū)3內(nèi)，濃超導(dǎo)液管與管底潛水泵相連，使其將高濃度的超導(dǎo)液抽出。

為了及時(shí)排出冷凝水以及保持集熱區(qū)的真空環(huán)境，這里的地下深井管1內(nèi)設(shè)有用于抽吸換熱器5產(chǎn)生的冷凝水和/或用于對(duì)集熱區(qū)3進(jìn)行抽吸從而保持集熱區(qū)3真空狀態(tài)的抽吸機(jī)構(gòu)8，抽吸機(jī)構(gòu)8包括設(shè)置在換熱器5靠近集熱區(qū)3一端的真空抽水泵81，且真空抽水泵81分別與換熱器5和/或集熱區(qū)3相連，真空抽水泵81連接有延伸至地下深井管1上端外側(cè)的冷凝水管82，這里的真空抽水泵81既可抽水也可抽氣，其與冷凝水管82相連，水蒸氣冷凝成液態(tài)水，經(jīng)冷凝水管82排出，同時(shí)可抽出集熱區(qū)3氣體，保證真空，優(yōu)選地，本實(shí)施例中的地下深井管1的深度大小為3000-10000米。地下深井管底層溫度為100度以上，這里的保溫區(qū)2設(shè)置在地下深井管1距離地面200米處。這里的換熱器5位于地下深井管1內(nèi)深度200米處。

以氯化鋰水溶液為例：

其中，q——溶液稀釋釋放的熱量，KJ；

m2——濃溶液質(zhì)量，Kg；

ε2——濃溶液質(zhì)量濃度；

hL2——濃溶液焓，KJ/Kg；

hL1——稀溶液焓，KJ/Kg；

ε1——稀溶液質(zhì)量濃度。

濃溶液質(zhì)量m2＝125*1300＝162500Kg/h，ε2＝0.45，hL2/ε2＝630KJ/Kg，hL1/ε1＝310KJ/Kg，則濃溶液儲(chǔ)存的能量為q＝162500*0.45*(630-310)/3600＝6500KJ/s＝6500KW。

某一深井潛水泵參數(shù)為：流量125m3/h，揚(yáng)程3000m，功率1300kW?？煽吹?500-1300＝5200，本裝置儲(chǔ)能效果明顯。

本實(shí)施例的原理在于：工作時(shí)，深層地下的高溫巖石漿體中的巨大熱能，將地下深井管1內(nèi)下部集熱區(qū)3的超導(dǎo)液4中的水汽化，并產(chǎn)生壓力蒸汽，水蒸氣在真空中快速上升至換熱器5，通過(guò)換熱器5將汽化潛熱傳導(dǎo)給換熱管6中的低溫介質(zhì)，水蒸氣冷凝成液態(tài)水，經(jīng)冷凝水管82排出，換熱后的換熱管5接至用戶側(cè)使用；集熱區(qū)3的超導(dǎo)液4中水不斷汽化，濃度不斷升高后，經(jīng)濃超導(dǎo)液管72抽出地面儲(chǔ)存，同時(shí)稀超導(dǎo)液經(jīng)稀超導(dǎo)液管73補(bǔ)充至地下深井管1集熱區(qū)3內(nèi)從而保證裝置繼續(xù)運(yùn)行。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說(shuō)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類(lèi)似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書(shū)所定義的范圍。

盡管本文較多地使用了地下深井管1、保溫區(qū)2、集熱區(qū)3、超導(dǎo)液4、換熱器5、換熱管6、介質(zhì)進(jìn)口61、介質(zhì)出口62、超導(dǎo)液循環(huán)機(jī)構(gòu)7、潛水泵71、濃超導(dǎo)液管72、稀超導(dǎo)液管73、抽吸機(jī)構(gòu)8、真空抽水泵81、冷凝水管82等術(shù)語(yǔ)，但并不排除使用其它術(shù)語(yǔ)的可能性。使用這些術(shù)語(yǔ)僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。