[发明专利]一种基于烟气余热吸收式热泵的热激法天然气水合物开采装置及方法

权利要求书

1.一种基于烟气余热吸收式热泵的热激法天然气水合物开采装置，其特征在于，该热激法天然气水合物开采装置包括水合物开采系统、烟气余热热源集热系统、海水源热汇集热散热系统和吸收式热泵循环系统；四个系统相互配合，海水源热汇集热散热系统将吸收式热泵循环系统产生的热量输送到水合物开采系统，烟气余热热源集热系统为吸收式热泵循环系统提供热源；

所述的水合物开采系统主要由开采井(31)、注入井(28)、高压泵(24)、真空保温层(23)、球形喷头(29)、气液分离器(21)、天然气储气罐(22)、污水储集罐(19)、液位指示器(20)和海水吸入泵(25)组成；所述的开采井(31)为L型井，开采井竖直段(26)出口端连接气液分离器(21)，开采井竖直段(26)穿过海水层(27)到达天然气水合物储层(30)，开采井水平段(32)在天然气水合物储层(30)；所述的污水储集罐(19)、气液分离器(21)和天然气储气罐(22)依次连接；所述的真空保温层(23)采用真空绝热材料；所述的注入井(28)入口端连接高压泵(24)，注入井(28)出口端位于天然气水合物储层(30)；所述的高压泵(24)位于真空保温层(23)中，注入井(28)出口端设有球形喷头(29)；所述的液位指示器(20)设置在污水储集罐(19)上，实时液位反馈给海水吸入泵(25)；

所述的烟气余热热源集热系统主要由直接接触式换热塔(1)、汽轮机(7)、第二热源水泵(14)、第一热源水泵(5)、空气排管(2)、热源水排管(3)、再生器(4)和蒸发器(12)组成；所述的空气排管(2)和热源水排管(3)均与直接接触式换热塔(1)密封焊接；所述的热源水排管(3)的出口端与再生器(4)的热源水入口端相连接；所述的再生器(4)的热源水出口端通过第一热源水泵(5)与蒸发器(12)热源水入口端相连接；所述的蒸发器(12)的热源水出口端通过第二热源水泵(14)和热源水排管(3)的入口端相连接；所述的蒸发器(12)底部的溶液水出口端通过第二溶液泵(13)与蒸发器(12)顶部的溶液水入口端相连接，实现内循环；所述的空气排管(2)一端接外部冷空气，另一端与汽轮机(7)相连接；

所述的海水源热汇集热散热系统主要由吸收器(8)、冷凝器(6)、热水储集保温箱(16)、温度监测警报器(15)、第一热汇水泵(10)、第二热汇水泵(17)、第三热汇水泵(18)、污水储集罐(19)、液位指示器(20)和海水吸入泵(25)组成；所述的污水储集罐(19)热汇水入口端通过海水吸入泵(25)接入海水；所述的污水储集罐(19)热汇水出口端通过第三热汇水泵(18)与吸收器(8)热汇水入口端相连接；所述的吸收器(8)的热汇水出口端通过第一热汇水泵(10)与冷凝器(6)的热汇水入口端相连接；所述的冷凝器(6)的热汇水出口端通过第二热汇水泵(17)与热水储集保温箱(16)相连接，所述的热水储集保温箱(16)的热汇水出口端与高压泵(24)的热汇水入口端相连接；所述的温度监测警报器(15)安装在热水储集保温箱(16)上；

所述的吸收式热泵循环系统主要由再生器(4)、吸收器(8)、蒸发器(12)、冷凝器(6)、第二溶液泵(13)和第一溶液泵(9)组成，所述的吸收器(8)稀溶液出口端过第一溶液泵(9)与再生器(4)的稀溶液入口端相连接，吸收器(8)的浓溶液入口端与再生器(4)的浓溶液出口端相连接；蒸发器(12)底部溶液水出口端通过第二溶液泵(13)与蒸发器(12)顶部溶液水入口端相连；蒸发器(12)的溶液水出口端与吸收器(8)的溶液水入口端相连接；所述的再生器(4)的溶液水出口端与冷凝器(6)的热源入口端相连接；U型管(11)连接冷凝器(6)底部溶液水出口端和蒸发器(12)顶部溶液水入口端，起节流降压的作用。

2.根据权利要求1所述的基于烟气余热吸收式热泵的热激法天然气水合物开采装置，其特征在于，所述的再生器(4)为圆筒状，一侧设置端盖，内部有排管，排管的两个接口在再生器(4)的侧面和外界联通，上下两端侧壁分别开孔，用来焊接溶液进出口管，所述的再生器(4)内部设为密封形式，耐压条件为4kPa以上。

3.根据权利要求1或2所述的基于烟气余热吸收式热泵的热激法天然气水合物开采装置，其特征在于，所述的吸收器(8)由两根不同直径的不锈钢管同轴相套组成，内管走溶液和空气，内外管间走冷却水，端部焊死以保证冷却水和工质不相混，内部不锈钢管道中设置溶液布液器，且焊为一个整体，溶液布液器由喇叭状隔板组成。