申请/专利权人：宋晓轩

申请日：2018-01-10

公开（公告）日：2024-01-12

公开（公告）号：CN107990294B

主分类号：F22B1/02

分类号：F22B1/02;F24T10/13

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.01.12#授权;2018.06.01#实质审查的生效;2018.05.04#公开

摘要：一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，包括DCS控制系统，该蒸汽生产装置由若干相同的单元组成；每个单元包括伸入地下干热岩层的U型管道形成线性开采结构；该U型管道的两侧管道分别为进水管和出汽管，U型管道的底部管为蒸汽发生管；所述进水管进水口依次设置有止回阀、第一电动阀门并通过增压泵和进水管道连通，而出汽管出口处设置有第二电动阀门并经管道和用户系统连接，所述止回阀、第一电动阀门、增压泵和第二电动阀门均和所述DCS控制系统电联。本发明可伸入地面下3800米处取热发电，且出汽量、压力及温度均可控，能实现生产装置大于22年的长周期运行。

主权项：1.一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，包括DCS控制系统，其特征在于：该蒸汽生产装置由若干相同的单元组成；每个单元包括伸入地下干热岩层（7）的U型管道形成线性开采结构；该U型管道的两侧管道分别为进水管（2-2）和出汽管（2-4），U型管道的底部管为蒸汽发生管（2-3）；所述进水管（2-2）进水口依次设置有止回阀（11）、第一电动阀门（9-1）并通过增压泵（3）和进水管道（2-1）连通，而出汽管（2-4）出口处设置有第二电动阀门（9-2）并经管道和用户系统连接，所述止回阀（11）、第一电动阀门（9-1）、增压泵（3）和第二电动阀门（9-2）均和所述DCS控制系统电联；所述蒸汽发生管（2-3）上开有基孔12，该基孔12内活动安装内套管（13）。

全文数据：一组深入干热岩层的蒸汽生产装置技术领域[0001]本发明涉及利用地热设备技术领域，具体指一组深入千热岩层的蒸汽生产装置。背景技术[0002]我国地壳下有大面积可利用的干热岩层，现有工业生产需一口注水井，一口蒸汽产出井;在距地表3000米以内取热模式粗放，出汽量、压力及温度难掌控。发明内容[0003]本发明提供一组用于发电的出汽量、压力及温度均可控的深入干热岩层的蒸汽生产装置。[0004]为此，所采用的技术方案为：一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，包括DCS控制系统，该蒸汽生产装置由若干相同的单元组成；每个单元包括伸入地下干热岩层的U型管道形成线性开采结构；该U型管道的两侧管道分别为进水管和出汽管，U型管道的底部管为蒸汽发生管;所述进水管进水口依次设置有止回阀、第一电动阀门并通过增压栗和进水管道连通，而出汽管出口处设置有第二电动阀门并经管道和用户系统连接，所述止回阀、第一电动阀门、增压泵和第二电动阀门均和所述DCS控制系统电联。[0005]本发明可伸入地面下3800米处取热发电，且出汽量、压力及温度均可控，能实现生产装置大于22年的长周期运行。附图说明[0006]图1为本发明的结构示意图；图2为本发明蒸汽发生管的截面示意图。具体实施方式[0007]下面结合附图对本发明进一步说明。[0008]参照图1，一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，包括DCS控制系统，该蒸汽生产装置由若干相同的单元组成;每个单元包括伸入地下干热岩层7的U型管道;该U型管道的两侧管道分别为进水管2-2和出汽管2-4，U型管道的底部管为蒸汽发生管2-3;所述进水管2-2进水口依次设置有止回阀11、第一电动阀门9-1并通过增压栗3和进水管道2-1连通，而出汽管2-4出口处设置有第二电动阀门9-2并经管道和用户系统连接，所述止回阀11、第一电动阀门9-1、增压泵3和第二电动阀门9-2均和所述DCS控制系统电联。[0009]所述出汽管2-4出口处设置安全阀10。当管内汽压突然升高至6.0MPa时，安全阀自动弹开，起到紧急情况下泄压作用。[0010]所述止回阀11和第一电动阀门9-1之间的管道上设置有回流阀9-3，该回流阀9-3和所述DCS控制系统电联。当管内蒸汽压即将达到操作压力上限5.〇MPa时，DCS系统开始指令回流阀9_3减少供水S，调m进水流量。而此时，蒸汽管出口输出气压开始下降。[0011]如图2所示，所述蒸汽发生管2-3上开有基孔12,该基孔12内活动安装内套管13。该内套管13安装好后，两端有大于基孔12直径的挡板15,其由热铆合工艺形成。该内套管13一来增加蒸汽发生管2_3的强度，二来防止内套管13的内孔即水汽孔结垢堵塞，出水时，顶起内套管13，而进汽时，压下内套管13。水汽孔中窜出水直接接触岩壁和裂隙，增加可控的换热面积。能实现300°C单管限量长周期取热。[0012]所述内套管13的内孔为水汽孔14,该水汽孔14直径为0.5〜3厘米，优选〇.〇1米。且经过经过5〇〇小时实验，水汽孔14直径为〇.5〜3厘米时蒸汽发生管2-3的蠕变量为仅为0•7毫米，达到根据蒸汽流量、压力、温度自动平衡水汽比例，又有延长使用寿命的目的。[0013]所述内套管13采用与蒸汽发生管2-3异质的合金钢。如镍钛合金、铜镍合金、奥氏体合金等。当操作温度在550°C时，内套管13外壁与蒸汽发生管2-3内壁形成1.4mv电偶腐蚀，达到防止基孔12被杂质堵塞以及防止结水垢作用。_4]所述基孔12之间的间距为1.5〜4.5米，优选3米。经过500小时实验，基孔12之间的间距为I.5〜4.5米时蒸汽发生管2-3的实验挠度为1.4毫米，达到根据蒸汽流量、压力、温度自动平衡水汽比例，又有延长使用寿命的目的。[0015]所述蒸汽发生管2-3由炉管钢制成。以实现3800米更深千热岩层的限量取热；因水平段6〇〇米可以长距离、长时间换热，地温更高则能实现300°C单管限量长周期取热。[0016]为适应水汽杂质0.1%工况，所述出汽管2-4和蒸汽发生管2-3内壁涂有耐磨层。耐磨涂料层耐温可达700°C以上，但导热系数仍可45Wm2.K。[0017]本发明的实际应用场景：在青海省地壳挤压盆地规定地块建设热力发电厂。向地下钻探至3800米进入干热岩层内；再水平钻探600米，再向上钻探出地面，形成线性开采结构。卸除钻头钻杆的同时，引入高压蒸汽管道并连接通往发电厂蒸汽轮机组的管网。[0018]这组从地面进入地下干热岩层，再返回地面的“U”形走向管道设置不少于2根，优选8根一即以热电厂为中心向八个方向辐射展开。或并排间距为60米到2000米，优选600米为平均间距。这样布局可以实现长距离、长时间换热。[0019]启动增压泵，将规定标准的水1经管道泵入地下被干热岩层加热，产生20TC高温及2.0MPa高压的水蒸气8,通过钢管道输往电厂蒸汽轮发电机组进行发电作业。本发明优选蒸馏水作为工艺用水。蒸汽流量、温度及压力由计算机程序控制系统指挥电动阀门操作。设置安全阀和止回阀以防止管道压力突然升高;设置机器人巡回检查生产流程运行状况。[0020]这种线性深度开采方法，能实现生产装置22年的长周期运行。

权利要求：1.一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，包括DCS控制系统，其特征在于：该蒸汽生产装置由若千相同的单元组成;每个单元包括伸入地下干热岩层7的U型管道形成线性开采结构;该U型管道的两侧管道分别为进水管2-2和出汽管2-4，U型管道的底部管为蒸汽发生管2_3;所述进水管2_2进水口依次设置有止回阀（11、第一电动阀门（9-1并通过增压栗3和进水管道2_1连通，而出汽管2_4出口处设置有第二电动阀门（9-2并经管道和用户系统连接，所述止回阀（U、第一电动阀门（9-1、增压栗3和第二电动阀门（9-2均和所述DCS控制系统电联。2.根据权利要求1所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述出汽管2-4出口处设置安全阀（10。3.根据权利要求1所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述止回阀11和第一电动阀门（9-1之间的管道上设置有回流阀9-3，该回流阀9-3和所述DCS控制系统电联。4.根据权利要求1所述的一组深入千热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述蒸汽发生管2-3上开有基孔（12，该基孔12内活动安装内套管（13。5.根据权利要求4所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述内套管13的内孔为水汽孔14，该水汽孔14直径为〇.5〜3厘米。6.根据权利要求5所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述内套管13采用与蒸汽发生管2-3异质的合金钢。7.根据权利要求5所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于：所述基孔12之间的间距为1.5〜4.5米。8.根据权利要求1所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述蒸汽发生管2-3由炉管钢制成。9.根据权利要求1所述的一组深入干热岩层的蒸汽生产装置，其特征在于:所述出汽管2-4和蒸汽发生管2-3内壁涂有耐磨层。

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