[发明专利]一组深入干热岩层的蒸汽生产装置

说明书

技术领域

本发明涉及利用地热设备技术领域，具体指一组深入干热岩层的蒸汽生产装置。

背景技术

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

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。

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。

附图说明

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

下面结合附图对本发明进一步说明。

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。

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5.0MPa时，DCS系统开始指令回流阀9-3减少供水量，调节进水流量。而此时，蒸汽管出口输出气压开始下降。

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℃单管限量长周期取热。

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0.01米。且经过经过500小时实验，水汽孔14直径为0.5～3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。

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℃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。

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1.5～4.5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。

所述蒸汽发生管2-3由炉管钢制成。以实现＞3800米更深干热岩层的限量取热；因水平段＞600米可以长距离、长时间换热，地温更高则能实现＞300℃单管限量长周期取热。

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℃以上，但导热系数仍可＞45W/m².K。

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。