[發(fā)明專利]一組深入干熱巖層的蒸汽生產(chǎn)裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810022779.5
• 申請(qǐng)日: 2018-01-10
• 公開（公告）號(hào): CN107990294A
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 宋堯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 宋曉軒
• 主分類號(hào): F22B1/02
• 分類號(hào): F22B1/02;F24T10/13
• 代理公司: 甘肅省知識(shí)產(chǎn)權(quán)事務(wù)中心62100
• 代理人: 馬英

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及利用地?zé)嵩O(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體指一組深入干熱巖層的蒸汽生產(chǎn)裝置。

背景技術(shù)

我國(guó)地殼下有大面積可利用的干熱巖層，現(xiàn)有工業(yè)生產(chǎn)需一口注水井，一口蒸汽產(chǎn)出井；在距地表3000米以內(nèi)取熱模式粗放，出汽量、壓力及溫度難掌控。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一組用于發(fā)電的出汽量、壓力及溫度均可控的深入干熱巖層的蒸汽生產(chǎn)裝置。

為此，所采用的技術(shù)方案為：

一組深入干熱巖層的蒸汽生產(chǎn)裝置，包括DCS控制系統(tǒng)，該蒸汽生產(chǎn)裝置由若干相同的單元組成；每個(gè)單元包括伸入地下干熱巖層的U型管道形成線性開采結(jié)構(gòu)；該U型管道的兩側(cè)管道分別為進(jìn)水管和出汽管，U型管道的底部管為蒸汽發(fā)生管；所述進(jìn)水管進(jìn)水口依次設(shè)置有止回閥、第一電動(dòng)閥門并通過(guò)增壓泵和進(jìn)水管道連通，而出汽管出口處設(shè)置有第二電動(dòng)閥門并經(jīng)管道和用戶系統(tǒng)連接，所述止回閥、第一電動(dòng)閥門、增壓泵和第二電動(dòng)閥門均和所述DCS控制系統(tǒng)電聯(lián)。

本發(fā)明可伸入地面下3800米處取熱發(fā)電，且出汽量、壓力及溫度均可控，能實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)裝置大于22年的長(zhǎng)周期運(yùn)行。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明蒸汽發(fā)生管的截面示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。

參照?qǐng)D1，一組深入干熱巖層的蒸汽生產(chǎn)裝置，包括DCS控制系統(tǒng)，該蒸汽生產(chǎn)裝置由若干相同的單元組成；每個(gè)單元包括伸入地下干熱巖層7的U型管道；該U型管道的兩側(cè)管道分別為進(jìn)水管2-2和出汽管2-4，U型管道的底部管為蒸汽發(fā)生管2-3；所述進(jìn)水管2-2進(jìn)水口依次設(shè)置有止回閥11、第一電動(dòng)閥門9-1并通過(guò)增壓泵3和進(jìn)水管道2-1連通，而出汽管2-4出口處設(shè)置有第二電動(dòng)閥門9-2并經(jīng)管道和用戶系統(tǒng)連接，所述止回閥11、第一電動(dòng)閥門9-1、增壓泵3和第二電動(dòng)閥門9-2均和所述DCS控制系統(tǒng)電聯(lián)。

所述出汽管2-4出口處設(shè)置安全閥10。當(dāng)管內(nèi)汽壓突然升高至6.0MPa時(shí)，安全閥自動(dòng)彈開，起到緊急情況下泄壓作用。

所述止回閥11和第一電動(dòng)閥門9-1之間的管道上設(shè)置有回流閥9-3，該回流閥9-3和所述DCS控制系統(tǒng)電聯(lián)。當(dāng)管內(nèi)蒸汽壓即將達(dá)到操作壓力上限5.0MPa時(shí)，DCS系統(tǒng)開始指令回流閥9-3減少供水量，調(diào)節(jié)進(jìn)水流量。而此時(shí)，蒸汽管出口輸出氣壓開始下降。

如圖2所示，所述蒸汽發(fā)生管2-3上開有基孔 12，該基孔12內(nèi)活動(dòng)安裝內(nèi)套管13。該內(nèi)套管13安裝好后，兩端有大于基孔12直徑的擋板15，其由熱鉚合工藝形成。該內(nèi)套管13一來(lái)增加蒸汽發(fā)生管2-3的強(qiáng)度，二來(lái)防止內(nèi)套管13的內(nèi)孔即水汽孔結(jié)垢堵塞，出水時(shí)，頂起內(nèi)套管13，而進(jìn)汽時(shí)，壓下內(nèi)套管13。水汽孔中竄出水直接接觸巖壁和裂隙，增加可控的換熱面積。能實(shí)現(xiàn)＞300℃單管限量長(zhǎng)周期取熱。

所述內(nèi)套管13的內(nèi)孔為水汽孔14，該水汽孔14直徑為0.5～3厘米，優(yōu)選0.01米。且經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)500小時(shí)實(shí)驗(yàn)，水汽孔14直徑為0.5～3厘米時(shí)蒸汽發(fā)生管2-3的蠕變量為僅為0.7毫米，達(dá)到根據(jù)蒸汽流量、壓力、溫度自動(dòng)平衡水/汽比例，又有延長(zhǎng)使用壽命的目的。

所述內(nèi)套管13采用與蒸汽發(fā)生管2-3異質(zhì)的合金鋼。如鎳鈦合金、銅鎳合金、奧氏體合金等。當(dāng)操作溫度在550℃時(shí)，內(nèi)套管13外壁與蒸汽發(fā)生管2-3內(nèi)壁形成＞1.4mv電偶腐蝕，達(dá)到防止基孔 12被雜質(zhì)堵塞以及防止結(jié)水垢作用。

所述基孔12之間的間距為1.5～4.5米，優(yōu)選3米。經(jīng)過(guò)500小時(shí)實(shí)驗(yàn)，基孔12之間的間距為1.5～4.5米時(shí)蒸汽發(fā)生管2-3的實(shí)驗(yàn)撓度為1.4毫米，達(dá)到根據(jù)蒸汽流量、壓力、溫度自動(dòng)平衡水/汽比例，又有延長(zhǎng)使用壽命的目的。

所述蒸汽發(fā)生管2-3由爐管鋼制成。以實(shí)現(xiàn)＞3800米更深干熱巖層的限量取熱；因水平段＞600米可以長(zhǎng)距離、長(zhǎng)時(shí)間換熱，地溫更高則能實(shí)現(xiàn)＞300℃單管限量長(zhǎng)周期取熱。

為適應(yīng)水/汽雜質(zhì)＞0.1%工況，所述出汽管2-4和蒸汽發(fā)生管2-3內(nèi)壁涂有耐磨層。耐磨涂料層耐溫可達(dá)700℃以上，但導(dǎo)熱系數(shù)仍可＞45W/m².K。

本發(fā)明的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景：

在青海省地殼擠壓盆地規(guī)定地塊建設(shè)熱力發(fā)電廠。向地下鉆探至＞3800米進(jìn)入干熱巖層內(nèi)；再水平鉆探＞600米，再向上鉆探出地面，形成線性開采結(jié)構(gòu)。卸除鉆頭鉆桿的同時(shí)，引入高壓蒸汽管道并連接通往發(fā)電廠蒸汽輪機(jī)組的管網(wǎng)。