[發(fā)明專利]一種基于太陽能技術(shù)的天然氣水合物開采及海水淡化方法與裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611119553.4
• 申請日: 2016-12-07
• 公開（公告）號: CN106593372B
• 公開（公告）日: 2018-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋永臣;陳兵兵;楊明軍;王朋飛;劉衛(wèi)國;劉瑜
• 申請（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號: E21B43/20
• 分類號: E21B43/20;E21B43/24;E21B43/01;C02F1/14;C02F103/08
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

本發(fā)明屬于海洋天然氣水合物開采及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，提供了一種基于太陽能技術(shù)的天然氣水合物開采及海水淡化方法與裝置。包括太陽能加熱及發(fā)電系統(tǒng)、水合物開采系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)和天然氣、淡水收集系統(tǒng)。通過特制的太陽能板加熱海水以及發(fā)電，為整個(gè)開采過程提供電力支持，熱海水通過開采裝置注入儲(chǔ)層，通過凸點(diǎn)式聚光器、多孔型多級聚光透鏡將太陽光聚集、加強(qiáng)并引入開采裝置和儲(chǔ)層中，利用天然氣自身所具有的溫室效應(yīng)進(jìn)行海水淡化以及對注入水的保溫，海水淡化產(chǎn)生的高鹽度水會(huì)加快水合物的分解。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了就地取材就地利用，實(shí)現(xiàn)了水合物開采與海水淡化技術(shù)的完美結(jié)合，充分利用了天然氣的溫室性質(zhì)及海洋區(qū)域豐富的太陽能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于海洋天然氣水合物開采及海水淡化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于太陽能技術(shù)的天然氣水合物開采及海水淡化方法與裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)今化石燃料日益缺乏，新能源的開發(fā)已經(jīng)成為全世界的研究重點(diǎn)。天然氣水合物在世界范圍內(nèi)的分布廣泛，儲(chǔ)量大，清潔高效，已經(jīng)得到了世界范圍內(nèi)的重視，尤其以海洋環(huán)境的儲(chǔ)量最為巨大。目前天然氣水合物的開采技術(shù)主要包括降壓開采法、熱激開采法和化學(xué)試劑注入開采法。熱激開采法效率更高，更容易實(shí)現(xiàn)，但至今尚未很好地解決熱利用效率較低的問題。

除了能源問題，水資源的短缺和污染也越來越嚴(yán)重。地球上可飲用的淡水資源儲(chǔ)量極少，因此海水淡化技術(shù)，作為人類未來生存所必需的技術(shù)，在世界范圍內(nèi)都得到了巨大的重視，中國在海水淡化技術(shù)領(lǐng)域也取得了巨大的進(jìn)步。目前已公開的海水淡化技術(shù)系統(tǒng)都比較復(fù)雜，能耗較高，效率較低。

海洋環(huán)境下太陽能、風(fēng)能、潮汐能等可再生資源含量巨大，尤其是太陽能含量尤為豐富。而天然氣水合物開采過程中產(chǎn)生的天然氣氣是一種溫室氣體，比二氧化碳的溫室效應(yīng)大25倍以上，是一種可利用率極高的保溫性氣體。

本發(fā)明主要針對熱激開采法所存在的缺陷，結(jié)合海水淡化技術(shù)，利用天然氣氣體的溫室性質(zhì)及海洋區(qū)域豐富的太陽能，提出了一種新的水合物開采以及海水淡化的方法和裝置，采用了更為簡單有效的方法實(shí)現(xiàn)海水淡化效率的提高以及降低能耗的使用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對目前水合物開采所存在的問題，結(jié)合海水淡化技術(shù)，利用海洋環(huán)境下豐富的太陽能，提供了一種基于太陽能技術(shù)的天然氣水合物開采及海水淡化方法與裝置。本發(fā)明通過特制的太陽能板發(fā)電，為整個(gè)開采過程提供電力支持，利用太陽能對海水進(jìn)行加熱，通過特制的開采裝置將熱水注入水合物儲(chǔ)層進(jìn)行天然氣的開采，利用特質(zhì)的凸點(diǎn)式聚光器、多孔型多級聚光透鏡將太陽光聚集、加強(qiáng)并引入開采裝置和水合物儲(chǔ)層中，利用開采的天然氣氣自身所具有的溫室效應(yīng)進(jìn)行海水的淡化以及對注入水的保溫，并通過海水淡化多產(chǎn)生的高鹽度熱海水加快水合物的分解。本發(fā)明易于實(shí)現(xiàn)，清潔高效無污染，實(shí)現(xiàn)了就地取材就地利用以及天然氣水合物開采與海水淡化技術(shù)的結(jié)合，可用于水合物的大規(guī)模開采和大規(guī)模海水淡水。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種基于太陽能技術(shù)的天然氣水合物開采及海水淡化方法與裝置，包括太陽能加熱及發(fā)電系統(tǒng)、水合物開采系統(tǒng)、海水淡化系統(tǒng)、天然氣和淡水收集系統(tǒng)；

太陽能加熱及發(fā)電系統(tǒng)包括電能儲(chǔ)集裝置1、溫度檢測及報(bào)警裝置22、熱水儲(chǔ)集保溫箱23、抽水泵24、加熱及發(fā)電兩用太陽能裝置25和注水泵27；開采區(qū)賦存的海水通過第一抽水泵24-1注入加熱及發(fā)電兩用太陽能裝置25中進(jìn)行加熱，加熱到100℃后，通過第一注水泵27-1注入到熱水儲(chǔ)集保溫箱23中，通過溫度檢測及報(bào)警裝置22實(shí)時(shí)檢測熱水儲(chǔ)集保溫箱23內(nèi)的水溫，熱水儲(chǔ)集保溫箱23內(nèi)設(shè)有電加熱裝置，當(dāng)溫度低于設(shè)定溫度時(shí)，自動(dòng)進(jìn)行加熱；加熱及發(fā)電兩用太陽能裝置25具有加熱以及發(fā)電兩用的功能，產(chǎn)生的電能通過電能儲(chǔ)集裝置1進(jìn)行儲(chǔ)存，并為整個(gè)天然氣水合物開采過程供電，對于海洋中的風(fēng)能、潮汐能以及其他能量形式的發(fā)電也儲(chǔ)存在電能儲(chǔ)集裝置1中；

水合物開采系統(tǒng)包括水合物開采裝置、吸氣泵、水氣分離裝置15、多孔型多級聚光透鏡16、單向閥17、凸點(diǎn)式聚光器和注氣泵；