[发明专利]一种深海水合物生产管柱的加热装置和方法

说明书

本发明属于能源开发技术领域，涉及一种深海水合物生产管柱的加热装置和方法，包括：套管、至少两个发电模块和加热模块，套管，用于将发电模块和加热模块与水合物生产管柱固定；发电模块和加热模块均套设在套管上，加热模块设置在两个发电模块之间，发电模块通过输电线与加热模块连接，并为加热模块供电。本发明通过设置加热模块避免了在开采过程中二次形成水合物，通过设置多层具有叶片的发电模块，能够有效捕获起伏不一的波浪能，为装置提供稳定的电能。

技术领域

本发明涉及一种深海水合物生产管柱的加热装置和方法，属于能源开发技术领域，特别涉及深海水合物开发技术领域。

背景技术

随着社会的不断发展，传统的能源煤、石油等的消耗日趋增加。寻找新型高效的清洁能源成为当下社会发展的必要前提。在高压低温特殊条件下形成的，非传统类型的类似冰状的固体结晶物质天然气水合物的出现，很有可能改变现有的世界能源格局。天然气水合物具有分布广泛、埋藏深度浅、燃烧后污染小等优点。根据资料可知，天然气水合物的资源储量是传统型能源储量的两倍，是世界日后重要的能源，因此应该加快深海水合物资源高效安全开发，充分利用海洋资源。

目前，深海水合物采集主要通过深海水合物生产管柱实现，深海水合成生产管柱内流态复杂，固液气三相共存，但水合物由于记忆效应在多组分天然气混合状态下非常容易出现二次形成水合物，其次，深海中存在风能、潮汐能、波浪能、海流能等诸多能量，导致海浪的升沉起伏运动会受到各种能量的影响，而缺少规律性。深海水合物生产管柱通常是利用海浪的能量进行其自身的供电，但由于海浪的能量不具有规律性导致供电的电量不稳定，无法用于深海水合物生产管柱，而设置电池管理系统或储能装置会显著增加装置的重量和成本，不利于深水水合物开采。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种深海水合物生产管柱的加热装置和方法，其通过设置加热模块避免了在开采过程中二次形成水合物。

为了实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种深海水合物生产管柱的加热装置，包括：套管、至少两个发电模块和加热模块，套管，用于将发电模块和加热模块与水合物生产管柱固定；发电模块和加热模块均套设在套管上，加热模块设置在两个发电模块之间，发电模块通过输电线与加热模块连接，并为加热模块供电。

进一步，发电模块包括发电线圈、叶片轴承和发电叶片套，发电线圈缠绕在套管上，叶片轴承套设在发电线圈外，将发电线圈包裹在叶片轴承内，发电叶片套套设在叶片轴承上。

进一步，发电模块的输电线分别设置在套管的上下两端。

进一步，发电叶片套和叶片轴承之间设有一对磁极，两个磁极相对于叶片轴承的轴对称设置。

进一步，发电线圈与发电叶片套的轴向长度相同。

进一步，发电叶片套上设置有若干均匀分布的发电叶片，发电叶片为平轴叶片。

进一步，加热模块包括缠绕在套管外的加热电极线圈和包裹在加热电极线圈外的隔水套管。

本发明还公开了一种深海水合物生产管柱的加热方法，包括：安装上述任一项深海水合物生产管柱的加热装置；将加热装置套在水合物生产管柱外侧，并放置在海洋环境中；当海流流经套管，并与发电叶片存在攻角时，海水冲击发电叶片产生扭矩，推动发电叶片套绕套管旋转，产生电流；发电叶片产生的电流通过发电线圈使得加热电极线圈产生热量，加热水合物生产管柱。

本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明通过设置加热模块避免了在开采过程中二次形成水合物，通过设置多层具有叶片的发电模块，能够有效捕获起伏不一的波浪能，为装置提供稳定的电能。

2、本发明充分利用了海洋流自主发电，有效解决了深海发电问题，不仅发电方式绿色环保，同时解决了水合物生产管柱的加热能耗问题，防止水合物二次生成。