一种地热能回收利用装置及方法

摘要

本发明公开了一种地热能回收利用装置及方法，属于热交换技术领域，其中，地热能回收利用装置包括：容器，容器容纳一个或多个热交换管，其中，热交换管的两个端部延伸出容器；热交换管包括多个平行设置的直管，直管之间通过连接管连通，连接管为弧形管或连接管与直管之间为弧形连接；热交换管的两个端部分别为进口端和出口端，进口端侧部开设有位于容器外部的第一通孔；热交换管中具有贴壁移动件，贴壁移动件上设置有能和热交换管内腔上表面和下表面接触的清壁件，贴壁移动件上连接有牵引绳，牵引绳通过第一通孔延伸到热交换管外部。该发明能够在不拆卸热交换管并且不停机的情况下对热交换管清理。

权利要求

1.一种地热能回收利用装置，包括：

容器(1)，所述容器(1)容纳一个或多个热交换管(2)，其中，所述热交换管(2)的两个端部延伸出所述容器(1)；

其特征在于：

所述热交换管(2)包括多个平行设置的直管(201)，所述直管(201)之间通过连接管(202)连通，所述连接管(202)为弧形管或所述连接管(202)与所述直管(201)之间为弧形连接；

所述热交换管(2)的两个端部分别为进口端(203)和出口端(204)，所述进口端(203)侧部开设有位于所述容器(1)外部的第一通孔(3)；

所述热交换管(2)中具有贴壁移动件(4)，所述贴壁移动件(4)上设置有能和所述热交换管(2)内腔上表面和下表面接触的清壁件(5)，所述贴壁移动件(4)上连接有牵引绳(6)，所述牵引绳(6)通过第一通孔(3)延伸到所述热交换管(2)外部；

所述热交换管(2)内腔的竖剖面为矩形面；

所述贴壁移动件(4)包括两个平行设置的第一弹片(7)，所述第一弹片(7)之间转动连接有两个辊子(8)，两个所述辊子(8)分别和所述热交换管(2)的内腔上壁和下壁贴合，所述辊子(8)外表面环形阵列设置有凸条(9)；

所述牵引绳(6)和所述第一弹片(7)连接；

所述第一弹片(7)为V形第一弹片，所述第一弹片(7)上端具有至少部分和所述热交换管(2)内腔上壁贴合的导向块(10)，两个所述导向块(10)分别与所述热交换管(2)的内腔上壁和下壁贴合；

所述第一弹片(7)的外表面中部固定连接有连接环(11)，所述牵引绳(6)的端部和所述连接环(11)连接；

所述牵引绳(6)为金属绳，所述金属绳的内部具有容纳腔(12)，所述容纳腔(12)中具有第一气管(13)；

所述第一弹片(7)的内表面两侧分别转动连接有杆体(14)和管体(15)，所述杆体(14)滑动插接于所述管体(15)中，所述管体(15)中具有能将改变杆体(14)和管体(15)相对位置的第一气囊(16)，所述杆体(14)和管体(15)之间通过弹簧(17)弹性连接，所述管体(15)的侧部具有第二通孔(18)，所述第一气管(13)的端部通过第二通孔(18)延伸到所述管体(15)中；

所述清壁件(5)包括转轴(19)，所述转轴(19)转动连接于所述导向块(10)上，所述转轴(19)和所述导向块(10)通过第二弹片(20)连接；

所述转轴(19)上固定连接有推杆(21)，所述导向块(10)上具有滑道(22)，所述滑道(22)中连接有和所述第一气管(13)连通的第二气囊(23)，所述第二气囊(23)的一侧连接有能沿着所述滑道(22)滑动的滑块(24)，所述滑块(24)和所述推杆(21)固定连接；

所述转轴(19)上固定连接有并排设置的刷体(25)；

所述容纳腔(12)中还包括第二气管(27)，所述转轴(19)具有容纳槽(28)，所述容纳槽(28)中设置有和所述第二气管(27)连通的第三气囊(29)，所第三气囊(29)的端部固定连接有刮板(26)，当第二气囊(23)的气体量达到另一个定值，刷体(25)和热交换管(2)内腔的上壁和下壁不接触，变为刮板(26)和热交换管(2)内腔的上壁和下壁接触，从而清理热交换管(2)内腔的上壁和下壁。

2.如权利要求1所述的一种地热能回收利用装置，其特征在于：

所述进口端(203)截面为圆形截面，且和所述矩形面平滑过渡；

所述出口端(204)截面为圆形截面，且和所述矩形面平滑过渡；

所述进口端(203)和出口端(204)均具有法兰，用于和外部的管道连接。

3.如权利要求1所述的一种地热能回收利用装置，其特征在于：

至少一个所述连接管(202)位于所述容器(1)的外侧，能打开连接管(202)，从而装入或取出贴壁移动件(4)。

4.如权利要求1所述的一种地热能回收利用装置，其特征在于：所述第一弹片(7)靠近所述连接环(11)的一侧具有进口，所述第一弹片(7)中具有和所述进口连通的容腔，用于容纳第一气管(13)和第二气管(27)。

5.一种如权利要求1‑4任一项所述的地热能回收利用装置的地热能回收利用方法，其特征在于，包括以下步骤：抽取地热水注入热交换管(2)；

热交换管(2)加热低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气；

蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环。

说明书

一种地热能回收利用装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于热交换技术领域，尤其涉及一种地热能回收利用装置及方法。

背景技术

[0002] 地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在80至100公英里的深度处，温度会降至650至1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1至5公里的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。

[0003] 地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。开发的地热资源主要是蒸汽型和热水型两类。其中，热水型地热发电包括闪蒸系统和双循环系统，闪蒸系统即当高压热水从热水井中抽至地面，由于压力降低部分热水沸腾并“闪蒸”成蒸气，蒸气送至汽轮机做，而分离后的热水可继续利用后排出。双循环系统即地热水首先流经热交换器，将地热能传给另一种低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环，地热水则从热交换器回流注入地下。这种系统特别适合于含盐量大、腐蚀性强和不凝结气体含量高的地热资源。发展双循环系统的关键技术是开发适合的热交换器。

[0004] 地热水的杂质过多，在热交换管中容易堵塞。而且地热水的热交换设备较大，难以拆卸清理，因此，缺乏一种能够在不拆卸热交换管且不停机的情况下对热交换管清理的设备。

发明内容

[0005] 针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种地热能回收利用装置及方法，具备能够在不拆卸热交换管并且不停机的情况下对热交换管清理的优点，解决了现有技术中的问题。

[0006] 本发明是这样实现的，一种地热能回收利用装置，包括：

[0007] 容器，所述容器容纳一个或多个热交换管，其中，所述热交换管的两个端部延伸出所述容器；

[0008] 所述热交换管包括多个平行设置的直管，所述直管之间通过连接管连通，所述连接管为弧形管或所述连接管与所述直管之间为弧形连接；

[0009] 所述热交换管的两个端部分别为进口端和出口端，所述进口端侧部开设有位于所述容器外部的第一通孔；

[0010] 所述热交换管中具有贴壁移动件，所述贴壁移动件上设置有能和所述热交换管内腔上表面和下表面接触的清壁件，所述贴壁移动件上连接有牵引绳，所述牵引绳通过第一通孔延伸到所述热交换管外部。

[0011] 通过该设置，地热水从进口端进入热交换管，然后通过出口端排出到后续的工序。容器中具有低沸点的工作流体，热交换管加热低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环。

[0012] 在热交换管工作时，贴壁移动件位于出口端，当需要清理热交换管内壁上的杂质时，通过外部拉动牵引绳，可拉动贴壁移动件在热交换管的内部向进口端移动，从而带动清壁件刮除热交换管内壁上的杂质。需要注意的是，第一通孔做密封处理，使牵引绳既可以在第一通孔中进出，又可以使第一通孔不漏水。

[0013] 作为本发明优选的，所述热交换管内腔的竖剖面为矩形面；

[0014] 所述进口端截面为圆形截面，且和所述矩形面平滑过渡；

[0015] 所述出口端截面为圆形截面，且和所述矩形面平滑过渡；

[0016] 所述进口端和出口端均具有法兰，用于和外部的管道连接。

[0017] 作为本发明优选的，至少一个所述连接管位于所述容器的外侧，能打开连接管，从而装入或取出贴壁移动件，便于维修贴壁移动件。

[0018] 作为本发明优选的，所述贴壁移动件包括两个平行设置的第一弹片，所述第一弹片之间转动连接有两个辊子，两个所述辊子分别和所述热交换管的内腔上壁和下壁贴合，所述辊子外表面环形阵列设置有凸条；

[0019] 所述牵引绳和所述第一弹片连接。

[0020] 通过该设置，通过第一弹片能将两个辊子撑起，使辊子与热交换管的内腔上壁和下壁贴合。辊子上具有凸条，当牵引绳拉动辊子移动时，辊子可在热交换管的内腔上壁和内腔下壁上滚动，从而带动凸条拨动附着在热交换管的内腔上壁和内腔下壁的杂质。当经过连接管时，第一弹片被弹性压缩，从而顺利通过弯曲的连接管。

[0021] 作为本发明优选的，所述第一弹片为V形第一弹片，所述第一弹片上端具有至少部分和所述热交换管内腔上壁贴合的导向块，两个所述导向块分别与所述热交换管的内腔上壁和下壁贴合。

[0022] 所述第一弹片的外表面中部固定连接有连接环，所述牵引绳的端部和所述连接环连接。

[0023] 作为本发明优选的，所述牵引绳为金属绳，所述金属绳的内部具有容纳腔，所述容纳腔中具有第一气管；

[0024] 所述第一弹片的内表面两侧分别转动连接有杆体和管体，所述杆体滑动插接于所述管体中，所述管体中具有能将改变杆体和管体相对位置的第一气囊，所述杆体和管体之间通过弹簧弹性连接，所述管体的侧部具有第二通孔，所述第一气管的端部通过第二通孔延伸到所述管体中。

[0025] 当气体将第一气囊撑起时，可支撑辊子与热交换管的内腔上壁和下壁贴合更紧，便于提高清洁效率。当第一气囊被抽走后，弹簧可将V形第一弹片向中间拉动，从而便于使贴壁移动件在水流的冲力下从进口端回到出口端。

[0026] 作为本发明优选的，所述清壁件包括转轴，所述转轴转动连接于所述导向块上，所述转轴和所述导向块通过第二弹片连接；

[0027] 所述转轴上固定连接有推杆，所述导向块上具有滑道，所述滑道中连接有和所述第一气管连通的第二气囊，所述第二气囊的一侧连接有能沿着所述滑道滑动的滑块，所述滑块和所述推杆固定连接；

[0028] 所述转轴上固定连接有并排设置的刷体。

[0029] 作为本发明优选的，所述容纳腔中还包括第二气管，所述转轴具有容纳槽，所述容纳槽中设置有和所述第二气管连通的第三气囊，所第三气囊的端部固定连接有刮板，当第二气囊的气体量达到另一个定值，刷体和热交换管内腔的上壁和下壁不接触，变为刮板和热交换管内腔的上壁和下壁接触，从而清理热交换管内腔的上壁和下壁。

[0030] 进一步的，所述容纳腔中还具有注液管，所述转轴中具有相互连通的注液通道和出液口，所述注液管和所述注液通道连通。通过该设置，可注入清洗液体，从而配合毛刷进行清洗。

[0031] 作为本发明优选的，所述第一弹片靠近所述连接环的一侧具有进口，所述第一弹片中具有和所述进口连通的容腔，用于容纳第一气管和第二气。

[0032] 本发明还提供一种地热能回收利用装置的地热能回收利用方法，包括以下步骤：

[0033] 抽取地热水注入热交换管；

[0034] 热交换管加热低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气；

[0035] 蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环。

[0036] 本发明中，在热交换管工作时，贴壁移动件位于出口端，当需要清理热交换管内壁上的杂质时，通过外部拉动牵引绳，可拉动贴壁移动件在热交换管的内部向进口端移动，从而带动清壁件刮除热交换管内壁上的杂质。本设置能够在不拆卸热交换管并且不停机的情况下对热交换管清理。

附图说明

[0037] 图1是本发明实施例提供的立体机构的结构示意图；

[0038] 图2是本发明实施例提供的容器、热交换管、贴壁移动件和清壁件的爆炸结构示意图；

[0039] 图3是本发明实施例提供的热交换管的结构示意图；

[0040] 图4是本发明实施例提供的贴壁移动件和清壁件的结构示意图；

[0041] 图5是本发明实施例提供的图4中A部分的放大结构示意图；

[0042] 图6是本发明实施例提供的热交换管的牵引绳的端部结构示意图；

[0043] 图7是本发明实施例提供的贴壁移动件的主视结构示意图；

[0044] 图8是本发明实施例提供的图7中C部分的放大结构示意图；

[0045] 图9是本发明实施例提供的贴壁移动件的另一视角的结构示意图；

[0046] 图10是本发明实施例提供的图5中B部分的放大结构示意图。

[0047] 图中：1、容器；2、热交换管；201、直管；202、连接管；203、进口端；204、出口端；3、第一通孔；4、贴壁移动件；5、清壁件；6、牵引绳；7、第一弹片；8、辊子；9、凸条；10、导向块；11、连接环；12、容纳腔；13、第一气管；14、杆体；15、管体；16、第一气囊；17、弹簧；18、第二通孔；19、转轴；20、第二弹片；21、推杆；22、滑道；23、第二气囊；24、滑块；25、刷体；26、刮板；27、第二气管；28、容纳槽；29、第三气囊。
实施方式

[0048] 为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下。

[0049] 下面结合附图对本发明的结构作详细的描述。

[0050] 请参阅图1、图2和图3，本发明实施例提供的一种地热能回收利用装置，包括：

[0051] 容器1，所述容器1容纳一个或多个热交换管2，其中，所述热交换管2的两个端部延伸出所述容器1；

[0052] 所述热交换管2包括多个平行设置的直管201，所述直管201之间通过连接管202连通，所述连接管202为弧形管或所述连接管202与所述直管201之间为弧形连接；

[0053] 所述热交换管2的两个端部分别为进口端203和出口端204，所述进口端203侧部开设有位于所述容器1外部的第一通孔3；

[0054] 所述热交换管2中具有贴壁移动件4，所述贴壁移动件4上设置有能和所述热交换管2内腔上表面和下表面接触的清壁件5，所述贴壁移动件4上连接有牵引绳6，所述牵引绳6通过第一通孔3延伸到所述热交换管2外部。

[0055] 通过该设置，地热水从进口端203进入热交换管2，然后通过出口端204排出到后续的工序。容器1中具有低沸点的工作流体（异丁烷、正丁烷、氟里昂11、氟里昂114等），热交换管2加热低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环。

[0056] 在热交换管2工作时，贴壁移动件4位于出口端204，当需要清理热交换管2内壁上的杂质时，通过外部拉动牵引绳6，可拉动贴壁移动件4在热交换管2的内部向进口端203移动，从而带动清壁件5刮除热交换管2内壁上的杂质。示例性的，可通过电机转动收卷牵引绳6。需要注意的是，第一通孔3做密封处理，使牵引绳6既可以在第一通孔3中进出，又可以使第一通孔3不漏水。通过本设置，能够在不拆卸热交换管并且不停机的情况下对热交换管清理。

[0057] 示例性的，所述热交换管2内腔的竖剖面为矩形面；所述进口端203截面为圆形截面，且和所述矩形面平滑过渡；所述出口端204截面为圆形截面，且和所述矩形面平滑过渡；所述进口端203和出口端204均具有法兰，用于和外部的管道连接。

[0058] 进一步的，至少一个所述连接管202位于所述容器1的外侧，能打开连接管202，从而装入或取出贴壁移动件4，便于维修贴壁移动件4。

[0059] 优选的，位于所述容器1外侧的连接管202上具有隔热件，所述隔热件可设置为隔热层。设置隔热件一方面可以对热交换管2保温，另一方面防止烫伤。

[0060] 进一步的，请参阅图4和图5，所述贴壁移动件4包括两个平行设置的第一弹片7，所述第一弹片7之间转动连接有两个辊子8，两个所述辊子8分别和所述热交换管2的内腔上壁和下壁贴合，所述辊子8外表面环形阵列设置有凸条9，所述牵引绳6和所述第一弹片7连接。

[0061] 通过该设置，通过第一弹片7能将两个辊子8撑起，使辊子8与热交换管2的内腔上壁和下壁贴合。辊子8上具有凸条9，当牵引绳6拉动辊子8移动时，辊子8可在热交换管2的内腔上壁和内腔下壁上滚动，从而带动凸条9拨动附着在热交换管2的内腔上壁和内腔下壁的杂质。当经过连接管202时，第一弹片7被弹性压缩，从而顺利通过弯曲的连接管202。

[0062] 进一步的，所述第一弹片7为V形弹片，所述第一弹片7上端具有至少部分和所述热交换管2内腔上壁贴合的导向块10，两个所述导向块10分别与所述热交换管2的内腔上壁和下壁具有间隙，防止贴壁移动件4倾倒。所述第一弹片7的外表面中部固定连接有连接环11，所述牵引绳6的端部和所述连接环11连接。

[0063] 示例性的，牵引绳6包括一个主绳和两个连接绳，两个所述连接绳的一端均和所述主绳连接，两个所述连接绳的另一端分别和所述连接环11连接。

[0064] 进一步的，请参阅图6和图9，所述牵引绳6为金属绳，所述金属绳的内部具有容纳腔12，所述容纳腔12中具有第一气管13；所述第一弹片7的内表面两侧分别转动连接有杆体14和管体15，所述杆体14滑动插接于所述管体15中，所述管体15中具有能将改变杆体14和管体15相对位置的第一气囊16，所述杆体14和管体15之间通过弹簧17弹性连接，所述管体
15的侧部具有第二通孔18，所述第一气管13的端部通过第二通孔18延伸到所述管体15中。

[0065] 当气体将第一气囊16撑起时，可支撑辊子8与热交换管2的内腔上壁和下壁贴合更紧，便于提高清洁效率。当第一气囊16被抽走后，弹簧17可将V形第一弹片向中间拉动，从而便于使贴壁移动件4在水流的冲力下从进口端203回到出口端204。

[0066] 进一步的，请参阅图5、图7和图8，所述清壁件5包括转轴19，所述转轴19转动连接于所述导向块10上，所述转轴19和所述导向块10通过第二弹片20连接；所述转轴19上固定连接有推杆21，所述导向块10上具有滑道22，所述滑道22中连接有和所述第一气管13连通的第二气囊23，所述第二气囊23的一侧连接有能沿着所述滑道22滑动的滑块24，所述滑块24和所述推杆21固定连接；所述转轴19上固定连接有并排设置的刷体25。

[0067] 通过上述设置，当第二气囊23不充气时，刷体25的刷毛与热交换管2内腔的上壁和下壁平行，并且位于辊子8的后侧，不易积累杂质。当需要清理热交换管2内腔的上壁和下壁，第二气囊23充气，此时推动推杆21移动，从而使转轴19转动，带动毛刷贴到热交换管2内腔的上壁和下壁上，从而进行洗刷。并且，当第二气囊23放气时，第二弹片20能拉动转轴19复位，转轴19通过推杆21拨动滑块24和第二气囊23复位。优选的，导向块10内部设置腔体，第二弹片20、推杆21、滑道22、第二气囊23和滑块24均设置在腔体中。

[0068] 进一步的，请参阅图5、图6和图10，所述容纳腔12中还包括第二气管27，所述转轴19具有容纳槽28，所述容纳槽28中设置有和所述第二气管27连通的第三气囊29，所述第三气囊29上设置有刮板26。

[0069] 当第二气囊23的气体量达到另一个定值，刷体25和热交换管2内腔的上壁和下壁不接触，变为刮板26和热交换管2内腔的上壁和下壁接触，从而清理热交换管2内腔的上壁和下壁。

[0070] 通过该设置，在贴壁移动件4从进口端203到出口端204的过程中，第三气囊29被充气膨胀后，整个贴壁移动件4受到水流的冲力面积更大，便于从进口端203回到出口端204。并且，通过第三气囊29能调节刮板26的伸出长度。

[0071] 进一步的，所述容纳腔12中还具有注液管，所述转轴19中具有相互连通的注液通道和出液口，所述注液管和所述注液通道连通。通过该设置，可注入清洗液体，从而配合刷体25进行清洗。

[0072] 进一步的，所述第一弹片7靠近所述连接环11的一侧具有进口，所述第一弹片7中具有和所述进口连通的容腔，用于容纳第一气管13和第二气管27。

[0073] 本发明还提供一种地热能回收利用装置的地热能回收利用方法，包括以下步骤：步骤S1、抽取地热水注入热交换管2；

[0074] 步骤S2、热交换管2加热低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气；

[0075] 步骤S3、蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环。

[0076] 在使用时，地热水从进口端203进入热交换管2，然后通过出口端204排出到后续的工序。容器1中具有低沸点的工作流体异丁烷、正丁烷、氟里昂11、氟里昂114等，热交换管2加热低沸点的工作流体，使之沸腾而产生蒸气。蒸气进入汽轮机做功后进入凝汽器，再通过热交换器从而完成发电循环。

[0077] 在热交换管2工作时，贴壁移动件4位于出口端204，当需要清理热交换管2内壁上的杂质时，通过外部拉动牵引绳6，可拉动贴壁移动件4在热交换管2的内部向进口端203移动，从而带动清壁件5刮除热交换管2内壁上的杂质。示例性的，可通过电机转动收卷牵引绳6。需要注意的是，第一通孔3做密封处理，使牵引绳6既可以在第一通孔3中进出，又可以使第一通孔3不漏水。通过本设置，能够在不拆卸热交换管并且不停机的情况下对热交换管清理。

[0078] 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。

[0079] 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。