本發(fā)明屬于地熱能開發(fā)利用技術領域，特別涉及一種中深層無干擾地巖熱系統(tǒng)與燃氣鍋爐聯合供熱系統(tǒng)。

背景技術：

地熱能是源于地球的熔融巖漿和放射性物質的衰變，并以熱力形式存在的可再生性能源。目前在中深層地熱能利用上采用無干擾地巖熱技術，其具有、節(jié)能環(huán)保、運行成本低的特點，但無干擾地巖熱系統(tǒng)建設成本較大，限制了無干擾地巖熱技術的利用。而燃氣鍋爐雖建設成本低、建設靈活，但其使用一次能源，燃氣消耗量大，供熱運行成本過高。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種中深層無干擾地巖熱系統(tǒng)與燃氣鍋爐聯合供熱系統(tǒng)，根據供熱初寒期、嚴寒期、末寒期熱負荷不等，白天和晚上熱負荷分布不均勻的特點，利用無干擾地巖熱系統(tǒng)在運行成本低廉的優(yōu)勢，在初寒期、末寒期及熱負荷相對較小時供熱；同時在嚴寒期、極寒天氣、熱負荷需求大的情況下，利用燃氣鍋爐供熱負荷大的特點，開啟燃氣鍋爐與無干擾地巖熱系統(tǒng)聯合供熱，彌補單獨供熱的不足。本發(fā)明結合了二種供熱方式的優(yōu)點，具有建設成本低、運行成本低以及節(jié)能環(huán)保的特點。

為了實現上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種中深層無干擾地巖熱系統(tǒng)與燃氣鍋爐聯合供熱系統(tǒng)，包括無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)和燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)，利用無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)為用戶提供基礎熱源，當供熱無法滿足用戶要求時，啟動燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)，聯合運行為用戶提供熱源，具體地：

所述無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)包括設置在地巖熱換熱孔1中的地熱能換熱器，地熱能換熱器包括換熱外管和輸出中層管，換熱介質從換熱外管頂部進入在下部與地下高溫蓄熱巖層進行換熱，熱源側循環(huán)泵6將換熱介質通過輸出中層管輸送至換熱機組2進行換熱，換熱后換熱介質返回地熱能換熱器，形成熱源側環(huán)路；用戶末端9通過帶用戶側循環(huán)泵一7的管道與換熱機組2相連后，再通過帶高效換熱器5的管道回接至用戶末端9，形成用戶側環(huán)路；兩個環(huán)路的循環(huán)介質通過換熱機組2進行換熱。

所述燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)包括設燃氣鍋爐3，燃氣鍋爐3與高效換熱器5連接；

在供熱初寒期、末寒期及熱負荷較小時，使用無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)作為供熱熱源；

在嚴寒期，開啟燃氣鍋爐3通過高效換熱器5對用戶末端9進水進行補熱，與無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)聯合供熱。

所述地熱能換熱器的上部為保溫段，下部為高溫換熱段，頂部有二路分水器，一路與輸出中層管連接，為換熱介質流出通路，另一路接在換熱外管與輸出中層管之間，為換熱介質流入通路，輸出中層管的下部懸空。

所述保溫段深度為0～1000米，所述高溫換熱段埋管深度為1000～5000米。

所述地熱能換熱器的底部通過穩(wěn)定錐固定，換熱介質在密閉系統(tǒng)中運行，只取地下熱能不取地下熱水。

所述地巖熱換熱孔1為中深層地巖熱換熱孔，直徑為100～500毫米。

所述地熱能換熱器設置為一組或者多組，數量、管徑及埋設深度根據熱負荷需求、當地地熱資源狀況確定；當為多組時，分布在多個地巖熱換熱孔1中，采用并聯形式設置。

所述燃氣鍋爐3與高效換熱器5之間設置有用戶側循環(huán)泵二8，所述熱源側循環(huán)泵6、用戶側循環(huán)泵一7和用戶側循環(huán)泵二8連接控制系統(tǒng)10，所述控制系統(tǒng)10對熱源側循環(huán)泵6、用戶側循環(huán)泵一7和用戶側循環(huán)泵二8進行控制。

所述燃氣鍋爐3與高效換熱器5的換熱后回路，所述地熱能換熱器與換熱機組2的換熱后回路，所述用戶末端9與換熱機組2的換熱前管路，均與補水裝置4連通。

所述無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)和燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)的熱負荷匹配根據初寒期、嚴寒期、末寒期熱負荷需求確定；同時地巖熱換熱孔1設置根據熱負荷、當地地熱資源狀況確定。

所述無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)和燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)可串聯或并聯運行，所述無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)和燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)可聯合供熱或單獨供熱。

與現有技術相比，本發(fā)明的有益效果是：

(1)本發(fā)明解決了單獨采用無干擾地巖熱系統(tǒng)建設成本較高的缺點，大大降低了供熱系統(tǒng)的建設成本。

(2)本發(fā)明大幅度降低單獨采用燃氣鍋爐燃氣的使用量，同時解決了單獨使用燃氣供熱運行成本過高的問題。

(3)本發(fā)明工藝簡單，二種供熱方式優(yōu)勢互補，具有供熱穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點，用戶可根據需求靈活調整控制。

(4)本發(fā)明是地熱能供熱與傳統(tǒng)能源供熱相結合的一種新方式，實現了多能互補，使得供熱更加清潔經濟。

(5)本發(fā)明改善了無干擾地巖熱的換熱系統(tǒng)結構設計，大大降低無干擾地巖熱供熱系統(tǒng)的投資成本，提高換熱效率；

(6)本發(fā)明工藝簡單，換熱介質在地熱能換熱器中完成換熱，取熱不取水，實現了地熱能無干擾、高效的利用，真正實現供熱過程中污染物的零排放；

(7)本發(fā)明通過熱源側環(huán)路將地熱能置換出，再通過換熱機組將熱量傳遞給用戶側環(huán)路，實現清潔無干擾供熱。

(8)本發(fā)明控制系統(tǒng)可根據用戶需求靈活調整控制供熱量，具有供熱穩(wěn)定、成本低廉等優(yōu)點。

與現有技術相比，本發(fā)明提高了無干擾地巖熱換熱孔的換熱效率，并有效地解決了單獨采用地熱能供熱的建設成本和運行成本之間的矛盾，實現了實用性、經濟性及環(huán)保性的有益結合。

附圖說明

圖1是本發(fā)明結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明的實施方式。

如圖1所示，一種中深層無干擾地巖熱系統(tǒng)與燃氣鍋爐聯合供熱系統(tǒng)，基于地熱能儲熱大、節(jié)能環(huán)保及運行成本低和燃氣鍋爐建設成本低、設置靈活的特點，在供暖初寒期、末寒期及熱負荷較低時利用無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)供熱；在嚴寒期及供熱負荷不能滿足時，通過燃氣鍋爐系統(tǒng)進行調峰補熱、與無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)聯合供熱。

其中，無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)利用地熱能儲量大、可再生的特點，為用戶提供穩(wěn)定可靠、低成本的清潔能源。其包括設置在地巖熱換熱孔1中的一組地熱能換熱器。地熱能換熱器為管狀，底端通過穩(wěn)定錐固定，外部為換熱外管，內部為輸出中層管，上部為地熱能換熱器保溫段，下部為地熱能換熱器高溫換熱段，地熱能換熱器保溫段頂端設置二路分水器，出水口與輸出中層管連接，為換熱介質流出通路，回水口接在換熱外管，為換熱介質流入通路，燃氣鍋爐供熱系統(tǒng)包括設燃氣鍋爐3。

地熱能換熱器注有換熱介質，換熱介質在地熱能換熱器高溫換熱段內與地下高溫蓄熱巖層進行換熱，熱源側循環(huán)泵6將換熱介質通過輸出中層管輸送至換熱機組2進行換熱，換熱后換熱介質返回地熱能換熱器，形成熱源側環(huán)路一；用戶末端9通過管道依次與高效換熱器5、換熱機組2連接，之后再連接至用戶側循環(huán)泵一7，然后通過管道連接至用戶末端9，形成用戶側環(huán)路；燃氣鍋爐3通過管路與高效換熱器5連接后，再連接至用戶側循環(huán)泵二8，然后通過管道回接形成熱源側環(huán)路二。

熱源側環(huán)路一和用戶側環(huán)路通過換熱機組2進行換熱，熱源側環(huán)路二和用戶側環(huán)路通過高效換熱器5進行換熱，可利用控制系統(tǒng)10對各循環(huán)泵進行控制。

本發(fā)明所涉及的地巖熱換熱孔1最好為中深層地巖熱換熱孔，但并不限于中深層地巖熱換熱孔。地熱能換熱系統(tǒng)最好為密閉換熱系統(tǒng)，但并不限于密閉換熱系統(tǒng)。

作為較佳參數，本發(fā)明所涉及的地巖熱換熱孔1的直徑范圍為100～500毫米；地熱能換熱器保溫段深度為0～1000米，地熱能換熱器高溫換熱段埋管深度為1000～5000米。地熱能換熱器保溫段進行保溫處理。

本發(fā)明中地熱能換熱器的數量、管徑及埋設深度根據熱負荷需求確定；當地熱能換熱器為多組時，分布在多個地巖熱換熱孔1中，采用并聯形式設置。

根據以上結構，本發(fā)明的工作原理和過程：

在供暖初寒期、末寒期及熱負荷較低時，無干擾地巖熱間接供熱系統(tǒng)啟動，換熱介質在熱源側循環(huán)泵6的作用下進入換熱機組2實現換熱，后返回地巖熱換熱孔1中往復循環(huán)；經換熱機組2換熱后的用戶側換熱介質，在用戶側循環(huán)泵一7的作用下，換熱介質進入用戶末端9，實現用戶的供熱，換熱介質經散熱后返回換熱機組2。當進入嚴寒期及供熱負荷不能滿足時，通過控制系統(tǒng)10啟動燃氣鍋爐3對用戶末端9進水進行補熱。補熱方式通過高效換熱器5對用戶側進水進行升溫補熱，在用戶側循環(huán)泵二8的作用下返回燃氣鍋爐3。整個系統(tǒng)運行、補水均可由控制系統(tǒng)10自動控制，整個系統(tǒng)通過補水裝置4進行補水。

本發(fā)明地巖熱換熱孔1數量、深度、管徑的設置及燃氣鍋爐的配置根據熱負荷需求及當地地熱資源狀況具體確定。

綜上，本發(fā)明基于無干擾地巖熱供熱系統(tǒng)同燃氣鍋爐結合，二者優(yōu)勢互補，即降低了無干擾地巖熱系統(tǒng)供熱的建設成本，又降低了天然氣的消耗量，提高了清潔可再生地熱能在供熱中的比重，實現了綠色環(huán)保與經濟合理的完美結合，使得供暖更加的節(jié)能環(huán)保，成本低廉。