CN108603656A - 针对提高石油采收率的用于长距离输送质量受控的太阳能生成的蒸汽的分离器和混合器，以及相关的系统及方法 - Google Patents

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Abstract

针对提高石油采收率用于长距离输送质量受控的太阳能生成的蒸汽的分离器和混合器，以及相关的系统及方法。典型的方法包括在太阳能场中将水加热成蒸汽，将液体部分与蒸汽分离，通过第一蒸汽管道将蒸汽引导至目标蒸汽用户，并通过第二液体部分管道将液体部分与蒸汽并联地引导至目标蒸汽用户。该方法可进一步包括在将组合的液体部分和蒸汽输送至目标用户之前，将液体部分与蒸汽混合。

Description

针对提高石油采收率的用于长距离输送质量受控的太阳能生 成的蒸汽的分离器和混合器，以及相关的系统及方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2016年2月1日提交的共同未决的第62/289,644美国临时申请的优先权，该临时申请通过引用整体并入本文中。
技术领域
公开了用于长距离输送质量受控的太阳能生成的蒸汽的分离器和混合器，以及相关的系统及方法。在特定的实施方式中，湿蒸汽蒸汽被分离为蒸气部分流(vapor fractionflow)(例如，干蒸汽流(dry steam flow))和液体部分流，每个部分流被引导至目标用户(例如，提高石油采收率(enhanced oil recovery)操作)，其中部分流可在使用前重新组合。
背景技术
随着化石燃料变得更加稀缺，能源产业已经开发出较为复杂的技术用于提取以前难以提取或提取昂贵的燃料。此技术之一是将蒸汽注入含石油地层中以释放(free up)并降低石油的粘度。目前存在几种用于蒸汽注入的技术，并且通常被统称为“热提高石油采收率(Thermal Enhanced Oil Recovery)”或“热EOR”。典型的蒸汽注入技术包括循环、蒸汽驱(steamflood)、蒸汽辅助重力泄油(SAGD)，以及使用垂直和/或水平注入井、或这些井的组合、以及连续、可变速率和/或间歇蒸汽注入每口井等其它策略。
针对生成用于蒸汽注入的蒸汽的一种典型系统为燃料燃烧锅炉，其具有单程(once-through)构造或再循环构造。其他蒸汽生成系统包括以连续模式操作的热回收蒸汽发生器。热EOR操作通常每天24小时产生蒸汽，在数天至数年的时间段内会消耗大量的燃料。因此，另一种典型的蒸汽发生器为太阳能蒸汽发生器，其可以增强或替代燃料燃烧(fuel-fired)锅炉。太阳能蒸汽发生器可以减少燃料使用、降低运营成本、减少空气排放、和/或增加热采收(thermal recovery)项目中的石油产量。由于太阳能收集器(solarcollector)所需的占地面积必然很大，太阳能蒸汽发生器可能位于距离蒸汽使用点一定距离处；因此可能需要长的互连管线(line)。太阳能蒸汽发生器须随入射的日照变化而以不同的流量(flow rate)来输送蒸汽。此系统的一个挑战是，鉴于太阳能蒸汽发生器提供的变化输出，难以在蒸汽分配管线中维持适当的蒸汽条件。因此，尽管存在这种变化，在工业中仍需要可靠地保持蒸汽条件的系统和方法。
附图说明
图1A是根据本技术的实施方式的被配置为将蒸汽输送至目标用户的太阳能场的部分示意图。
图1B是根据本技术的另一个实施方式的被配置为经由多个蒸汽管线将蒸汽输送至目标用户的太阳能场的部分示意图。
图1C是根据本技术的又一个实施方式的用于将蒸汽的蒸气部分(例如，干蒸汽)从液体部分分离，并可选地在输送至目标用户之前将蒸气部分和液体部分重新组合的系统的部分示意图。
图2A和2B示出了根据本技术的实施方式而配置的具有与上面参考图1C所描述的大致相似的总体布置的系统的进一步细节。
图3A-3C示出了在高输出日期间(图3A)、平均输出日期间(图3B)和低输出日期间(图3C)具有单个输出管线以及具有两个输出管线(一个用于蒸气部分，一个用于液体部分)的太阳能场输出的模拟结果。
具体实施方式
本技术总体上涉及用于长距离输送质量受控的太阳能生成的蒸汽的分离器和混合器，以及相关的系统及方法。根据定义，低于100％质量的蒸汽具有气体或蒸气组分和液体组分。如本文所使用的，“气体”和“蒸气”是同义的，并且是指物质(例如水)的气相。在一些(相对较高的)流速下，液体组分作为液滴被夹带在流动的气体或蒸气中。在一些(相对较低的)流速下，可能发生液体和蒸气部分的分离。分离的液体部分是不希望的，因为问题的出现，包括但不限于不正确的仪器读数和/或由于液体部分可像“段塞(slugs)”一样流动而导致来自“水锤”对蒸汽分配系统的损坏。这些问题在长距离输送蒸汽的管道中可能尤其重要，因为对于给定的管道直径和流量，压降随管道长度线性上升。为了减轻过度的压降，通常的设计做法是使用较大直径的蒸汽管线、降低流速和相关联的压降。因此，对于相同质量的蒸汽，流速低于它们在较小直径管道中的流速。在低质量流量下的较低流速进一步增加了液体-蒸气分离的倾向。
在本技术的特定实施方式中，典型的系统和方法包括将质量小于100％的蒸汽分离成气体或蒸气组分(例如，干燥的、非过热蒸汽)和液体组分。然后将蒸气和液体组分分别引导至目标用户，例如发电设施、提高石油采收率设施、过程加热用户(process heatuser)和/或其他合适的工业设施。在一个实施方式中，在用于设施之前，将两个流重新混合或重新组合以获得适当的蒸汽质量。然后，将蒸汽用于提高石油采收率、产生电能和/或其他工业过程。因为分离的蒸气部分含有很少的液滴或没有夹带的液滴，所以在低流速下不太可能分离。低流速经常发生在太阳能蒸汽生成期间，例如在太阳能低的一天的开始和结束时，以及在云层覆盖期间。因此，如下面将进一步详细描述的，尽管由太阳能蒸汽发生器所产生的蒸汽量有所变化，但是分离和再混合蒸气与液体组分可以防止对蒸汽分配网络的损坏，并提供更可靠的蒸汽质量水平。
以下在用于提高石油采收率操作而生成的蒸汽的背景下描述了特定实施方式。在其他实施方式中，蒸汽可被用于发电、过程加热和/或其他用途。下面所描述的技术的许多实施方式可采用计算机或控制器可执行指令的形式，包括由可编程计算机或控制器执行的例程。相关领域的技术人员应当理解的是，该技术可在除了下面所示出和描述的那些以外的计算机/控制器系统上进行实施。该技术可体现在被专门编程、配置或构造以执行下面所描述的一个或多个计算机可执行指令的专用计算机、控制器或数据处理器中。因此，本文通常所使用的术语“计算机”和“控制器”指的是任何数据处理器，并且可以包括互联网装置和手持设备(包括掌上计算机、可穿戴计算机、蜂窝或移动电话、多处理器系统、基于处理器或可编程的消费电子产品、网络计算机、小型计算机等)。由这些计算机处理的信息可在任何合适的显示介质(包括CRT显示器或LCD)上呈现。
该技术还可在分布式环境中实践，其中任务或模块由通过通信网络链接的远程处理设备来执行。在分布式计算环境中，程序模块或子程序可位于本地和远程存储器存储设备中。下面所描述的该技术的各方面可被存储或被分布在计算机可读介质上以及通过网络进行电子分布，该计算机可读介质包括磁性或光学可读或可移动计算机磁盘。特定于该技术的各方面的数据的数据结构及传送也被包含在本技术的实施方式的范围内。
图1A是根据本技术的实施方式而配置的第一系统100a的部分示意图。整个系统100a可包括太阳能场110，该太阳能场110从工作流体供给源119接收水，将水加热成蒸汽，并经由蒸汽管道118将蒸汽输送至目标用户170。因此，太阳能场110可包括入口111，水从工作流体供给源119通过入口111进入。在太阳能场110处，一个或多个集中器113将传入的太阳能辐射聚焦在相应的接收器114(例如，细长管道)上，以将传入的水加热成蒸汽。该蒸汽经由出口112被提供给蒸汽管道118。
太阳能场110产生蒸汽的速率是可变的，例如，由于在24小时期间自然发生的太阳日射的变化。太阳日射通常被测量为直接正常辐照度(DNI)，并且从零(在夜晚)到峰值(通常在中午或中午附近)变化。太阳日射也随着云层覆盖、天气模式以及季节(例如，由于地球轴线相对于太阳的倾斜角度的变化)而变化。作为前述变型的结果，系统100a可包括额外的蒸汽源171以补充由太阳能场110提供的蒸汽。在典型的实施方式中，额外的蒸汽源171可包括燃料燃烧的蒸汽发生器，其燃烧碳氢化合物燃料(例如，天然气)以补充由太阳能场110提供的蒸汽。集管(header)161允许来自太阳能场110和/或额外的蒸汽源171的蒸汽被引导至目标用户170。
在至少一些实施方式中，太阳能场110可被定位在距目标用户170的有效距离(significant distance)L处。例如，在一些实施方式中，L可在数百米至数千米的范围内。在特定实施方式中，L可具有100米、200米、500米、1000米、2000米或更大的值，这取决于例如目标用户的性质。例如，当目标用户包括油田时，L可具有朝向以上所列出的那些值的较高端的值，使得太阳能场不会干扰将油提取井和/或蒸汽注入井放置在预计它们将产生大量石油产量的位置处的能力。这些长距离可能对在没有过多的压力或热量损失同时保持混合的气体-液体流动的条件下输送蒸汽提出了挑战。特别地，蒸汽管道118可能需要绝缘以防止蒸汽在距离L上发生显著冷却。而且，相较于被用于较短的蒸汽输送距离的蒸汽管道，蒸汽管道118可能被要求具有相对较大的直径(以减小流速及每单位距离所伴随的压降)。由于蒸汽流量的变化，在蒸汽管线内保持适当的蒸汽特性-混合气体/液体流动则变得具有挑战性。例如，可选择蒸汽管道118的直径以在足够低的速度下以目标蒸汽质量水平(例如，80％)来运送蒸汽的峰值流量，以减小管道中的压降。然而，当蒸汽流量低于峰值时(例如，在日出之后太阳能场开启时、朝向日落关闭和/或当云层覆盖减少太阳日射时)，蒸汽管道118内的蒸汽的速度降低。随着速度降低，蒸汽中的水分更容易凝结并沉淀，从而形成两相流。该两相流通常包括缓慢移动的液相和经过液态水更快速移动的气相。波浪和液体段塞通常在气相和液相之间的界面处形成，并且因为此波浪建立在振幅上，可以产生锤子冲击和/或其他影响，这不仅进一步降低了该流的均匀性，而且还可以对蒸汽管道118和/或相关的设备造成严重损坏。
在至少一些实施方式中，与确定蒸汽管道118的尺寸以处理在目标蒸汽质量下的最大蒸汽流量相关的另一个缺点是，管道可能变得非常大。例如，在一些实施方式中，管道的直径可能超过16英寸。在这样的直径下，管道本身的成本以及将管道的部分焊接在一起的成本会显著增加，从而降低了太阳能生成的蒸汽的成本效益。
解决前述潜在缺点的一种方法在图lB中示出。图1B示出了第二系统100b，其与以上参照图1A所描述的第一系统100a基本相似，但包括多个蒸汽管道118。典型数量的四个蒸汽管道118被示为第一至第四蒸汽管道118a-118d。每个蒸汽管道118可包括阀141(四个被示为第一至第四阀141a-141d)。在低蒸汽流下，可打开单个蒸汽管道(例如，第一蒸汽管道118a)以在系统开启、关闭和/或高云层覆盖期间保持高蒸汽速度(并因此减少冷凝和沉淀)。当来自太阳能场110的输出高于单个蒸汽管道可以处理的输出时，操作员(或系统100b，自主地或在操作员的指导下进行操作)可以打开另外的蒸汽管道。以这种方式，每个蒸汽管线118a-118d能以相对高的流速来供应蒸汽，并且多个蒸汽管线的组合可以产生目标流量。
以上参考图1B所描述的布置的一个潜在缺点是多个单独的管线会增加系统的成本。特别地，每条管线本身代表额外的成本，并且每条管线必须是绝缘的，因此增加了成本。额外的阀则增加了系统复杂性，并通常也增加了系统成本。此外，通过多条管线传送蒸汽比通过较大的单一管道传送相同量的蒸汽会导致更大的热量损失，因此降低了蒸汽被提供至目标用户170的效率。
图1C示出了根据本技术的另一个实施方式而配置的第三系统100c，以解决前述缺陷。系统100c包括具有集中器113和接收器114的太阳能场110，接收器114从相应的工作流体供给源119接收水，并将蒸汽引导至分离器130。在分离器130处，传入的湿蒸汽(其质量显著低于100％)被分离成气体和液体部分。气体或蒸气部分(例如，干蒸汽或质量为95％-99.5％的蒸汽)被引导通过蒸气部分管道131，并将液体部分(质量为0％)引导通过液体部分管道132。蒸气和液体部分可在距离L上以并联路径行进。在到达集管161之前，该流可在混合器160处混合，以便以适当的质量向目标用户170提供蒸汽。
在其他实施方式中，两种流则不被混合。例如，在目标用户170处可能只有蒸气部分用于产生收益的用途(例如，发电或提高石油采收率)，同时液体部分被处理掉。然而，将液体部分输送至目标用户170以进行处理可能是有利的，因为用户可能具有其他蒸汽发生源，该其他蒸汽发生源也产生待处理的液体部分。例如，目标用户170可具有产生蒸气流和液体流的化石燃料燃烧锅炉。通过将由太阳能产生的液体部分输送至目标用户170，可将两个液体流固结以便处理，从而避免了对两个单独的液体处理过程(一个在太阳能场处，而另一个在用户处)的需求。
图1C中所示的布置的优点为，因为蒸气部分通过单独的蒸气部分管道131进行输送，所以即使在很宽的流量及因此对应的流速范围内，在蒸气部分管道131中也很少或没有液体分离发生。例如，预计这种布置处理7∶1的典型的日常蒸汽流量变化，不会在蒸气部分管道131中形成大量的分离的液体。另外，由于液体部分也被供应至目标用户170，因此，例如在不需要额外的蒸汽和/或水的条件下，可在混合器160处重新建立被输送至目标用户170的蒸汽的质量。
图2A-2B示出了具有与图1C中所示的大致相似的配置的典型系统200的进一步细节。特别地，图2A示出了具有与图1C的左侧那些元件相同或相似的元件的系统的特征，并且图2B示出了具有与图1C的右侧那些元件相同或相似的元件的系统的特征。
从图2A开始，系统200可包括多个太阳能场110，每个太阳能场110具有对应的入口111、出口112、多个集中器113以及多个接收器114。入口集管115将水从工作流体供给源119输送至每个太阳能场110，如箭头A所示。在特定实施方式中，系统200可包括被耦合至流体流动网络(例如，在蒸气部分管道131处)中的流动测量或pH控制设备139。该控制设备139可感测pH、电导率、蒸汽流量、和/或其他参数，并且可以注入胺或另一种合适的腐蚀抑制剂化合物，以管理干蒸汽131的碱度并降低蒸气部分管道131中腐蚀的可能性。例如，工作流体供给源119可包括具有高浓度碳酸盐的给水。当碳酸盐离解(例如，在高温下)时，它将CO2释放到蒸气部分中。当蒸气部分冷凝时(至少其中一些可能会冷凝)，冷凝物和CO2会产生碳酸(H2CO3)，如果不进行处理，碳酸会腐蚀系统的组件。在其他实施方式中，可使用其他合适的技术来监测和/或控制蒸汽pH，并且用于执行该监测/控制功能的设备可被设置在系统的其他位置(例如，在混合器160附近，除了或代替附近的分离器130)。
出口集管116收集来自每个太阳能场110的蒸汽(例如，湿蒸汽)并将蒸汽输送至分离器130，如箭头B所示。蒸气部分(例如，干蒸汽)从分离器被引导至蒸气部分管道131，如箭头C所示，和液体部分(在分离器130处从湿蒸汽中被除去的)被输送至液体部分管道132，如箭头D所示。第一阀241a控制进入分离器130的蒸汽流，第二阀241b控制水返回至工作流体供给源119，第三阀241c控制蒸气部分管道131中的蒸气流，第四阀241d控制液体部分管道132中的液体流，并且第五阀241e控制液体从液体部分管道132返回至工作流体供给源119或返回至系统出口。稍后将对前述阀的操作的进一步细节进行描述。
系统200也可包括分布在整个流体流动网络中的几个点处的一个或多个传感器250。典型的传感器包括温度传感器251、压力传感器252和流量传感器253。在其他实施方式中，传感器250可以为其他合适的类型，以执行其他合适的功能。在这些实施方式的任一个中，传感器250(和/或其他数据源)向控制器180提供输入181。控制器180处理输入181并发出输出182，以控制系统200的操作的多种合适方面中的任一方面。这些方面可包括用于控制上述阀的指令。
图2A中所示的实施方式的一个特征为系统200的太阳能生成能力可被分布在多个太阳能场110上。当制造整个系统200时，各个太阳能场110可以串联完成，而不是并联地，以便在制造整个系统的过程中尽早地提供至少一些太阳能能量。随着每个新太阳能场110上线(例如，从非操作状态改变到操作状态)，系统200必须处理由新操作的太阳能场110提供的额外蒸汽流量。因此，除了处理蒸汽流量的日常变化之外，系统200能适应由于在任何时间点进行操作的不同数量的太阳能场110而导致的流量变化。
以上所描述的图2A示出了通常与一个或多个太阳能场中由太阳能产生蒸汽相关的系统的特征。图2B是图2A的延续，图2B示出了邻近目标用户170的系统200的特征。特别地，图2B示出了蒸气部分管道131和液体部分管道132，因为它们(可选择地)在混合器160处相结合。在特定实施方式中，混合器160可包括两个管道的简单接头。在其他实施方式中，混合器160可包括更为复杂的设备，该设备将来自蒸气部分管道131的蒸气与来自液体部分管道132的水混合，以产生所需质量水平的湿蒸汽。
对于维持目标蒸汽特性(包括相的混合)可能重要的两个相关参数是蒸汽流速和湍流水平。特别地，引导湿蒸汽以高速流动，并且高湍流水平可改善蒸汽均匀性特性。为了促进该方法，系统200可包括被置于混合器160和第一集管161之间的第二集管162和第三集管163。多条并联管线165(标识为管线165(1)、165(2)......165(n))在第二集管162和第三集管163之间延伸，每条管线由相应的管线阀145(1)、145(2)......145(n)单独控制。额外的管线166可始终保持开启。当湿蒸汽流增加或减少时，通过致动相应的阀145，可选择性地打开或关闭各管线165。该方法可用于在混合器160和第一集管161之间保持高流速和高水平的湍流，从而防止或至少限制流分离成两相流的可能性。由于管线165是短的并且通常共同位于目标用户170附近，因此预计与长并联管线(以上参考图1B所描述的)相关的热损失的难题并不是问题。
蒸气部分管道131和/或液体部分管道132可包括旁通管线以及相应的阀。例如，蒸气部分管道131可包括主蒸气部分阀242a、蒸气部分旁通管线234以及相关的蒸气部分旁通阀242b。液体部分管道132可包括主液体部分阀243a、液体部分旁通管线235以及相关的管道旁通阀243b。在整个系统启动操作期间，旁通阀242b、243b开启，并且旁通管线234、235按围绕主阀242a、243a的路线流动。在正常的白天和夜间操作期间，如以下进一步描述的，主阀242a、243a保持开启。
下面参考图2A和2B进一步描述整个系统200的典型的日常操作。在中午，蒸气部分管道131包含(例如，充满)蒸气，并且液体部分管道132包含(例如，充满)水。当太阳落山时，通过蒸气部分管道131的蒸气的流量减慢，但是，由于蒸气是干燥的(或在分离器130处具有至少95％的质量)，尽管蒸气流速减小，但液体水不会沉淀。通过液体部分管道132的液体水的流量也减慢。当太阳能场110在这天关闭(例如，暂停)时，来自附加蒸汽源171的小股蒸汽流被向后引导通过蒸气部分管道131而到达分离器130，以使蒸气部分管道131保温过夜。
在一天结束时，可以使液体部分管道132排掉水以避免在第二天早晨用大量冷水进行启动。特别地，液体部分管线132中的水可从液体部分管道132被引导通过第五阀241e，在那里其被倾倒，或被引导通过第二阀241b而进入工作流体供给源119。将水从液体部分管道132中除去，消除了使水保温过夜的需要。相反，来自额外蒸汽源171的蒸汽可在晚上向后被引导通过液体部分管道132以使其保温，例如，以和上面针对蒸气部分管线131所讨论的大致相同的方式。
当操作在第二天早晨开始时，水首先从工作流体供给源119被引导通过太阳能场110，并且经由第一和第二阀241a、241b返回至太阳能场110，直至达到目标蒸汽质量。随着太阳能场110的温度升高，控制器180可采用热水来填充液体部分管道132，使得当蒸气开始流经蒸气部分管道131时，充足的热水供给可用于在混合器160处进行再混合。因此，液体部分管道132可具有相对小的直径，以减少在日常启动过程期间采用热水来填充它所需的时间量。可在除了小直径液体部分管线之外或代替小直径液体部分管线的情况下使用的另一种方法，是在达到要被输送至目标用户170的目标蒸汽质量之前，开始将湿蒸汽引导至分离器130。例如，如果用于目标用户170的目标蒸汽质量为80％，则该过程可包括当质量仅为50％时将蒸汽引导至分离器中。由此而产生的高液体部分流(由于进入分离器130的蒸汽的质量低)将快速填充液体部分管线132。随着在太阳能场中产生的蒸汽的质量增加，第一阀241a将蒸汽引导(或连续引导)至分离器130。分离器130引导蒸气通过蒸气部分管道131，并且引导液体部分通过液体部分管道132。然后，混合器160将各相重新混合，以输送至目标用户170。
上面参考图1C-2B所描述的至少一些实施方式的一个特征是，尽管由太阳能场110产生的蒸汽流量的变化很大，但分离器130和混合器160的布置可向目标用户170提供目标蒸汽质量。例如，在典型的实施方式中，蒸气部分管道131可处理约28∶1的蒸气流量变化而不产生两相流。因此，当分离器130的干蒸汽输出仅为蒸气部分管道131的峰值容量的约3.5％时，系统能够开始输送干蒸汽。如上所述，随着太阳日射变化，上述变化可以是每日变化，和/或可用太阳能场数量的变化。如上所述，可用太阳能场的数量可因连续建造进度而变化。可用的太阳能场的数量和/或输出可以替代地或另外地基于例行的和/或计划外的维护活动而变化。在任一前述的情况下，尽管(a)系统变化以及(b)太阳能场110与目标用户170之间的长距离，系统200用以提供目标质量水平蒸汽的改善能力，提高了蒸汽被提供至目标用户170的总效率和/或降低了提供这种蒸汽的成本。
图3A-3C示出了用于预测具有一个输出管线(处理气相和液相中的水)以及两个输出管线(一个处理蒸气而另一个处理液体水)的太阳能场的输出的模拟的结果。该模拟是在模拟高输出日、平均输出日和低输出日的条件下运行的，如以下所述。
图3A示出了作为一天中时间的函数的来自太阳能模块的总输出(以每小时蒸汽吨数计)的曲线图300a。区域301a示出了当被耦合至单个输出管线时用于太阳能场的输出，其具有每小时61吨的最小蒸汽容量310。太阳能场在早上8:30之后不久以超过最小流量的水平开始输出蒸汽，并且当输出流量降低至小于最小值时的下午3:30之后不久停止。区域302a(浅灰色)是当采用干蒸汽管线和单独的水管线来替换单个输出管线时可获得的预期额外输出。因此，区域302a表示由于不受每小时61吨的最小流量值约束而产生的额外蒸汽输出量。
图3B是示出平均输出日而不是高输出日的相似结果的曲线图300b。区域301b示出了采用单个输出管线可获得的输出，而区域302b示出了当干蒸汽管线和单独的水管线替代单个输出管线时可获得的额外输出。
图3C示出了模拟低输出日的结果的曲线图300c。如曲线图300c所示，当采用干蒸汽管线和单独的水管线来替换单个输出管线时，可通过可获得的额外输出302c来显著增强从单个输出管线可获得的输出301c。总之，图3A-3C示出了当采用干蒸汽管线和水管线来替换单个输出管线时，从给定的太阳能场可获得的额外输出。图3A-3C还表明了，随着太阳能场的总输出减少，输出增加的量(作为占总数的百分比和作为绝对值)则会增加。
从前述内容可以理解，出于说明的目的本文已经描述了所公开的技术的特定实施方式，但是在不脱离本技术的情况下可进行多种修改。例如，以上所描述的太阳能场被示意性地示出为包括槽形的、基于镜子的太阳能集中器。在其他实施方式中，太阳能收集系统可包括其他类型的太阳能收集器，包括但不限于点源收集器、功率塔布置、碟形收集器和/或线性菲涅耳收集器。在水作为工作流体的上下文中描述了上述系统的特定实施方式。在其他实施方式中，系统可采用不同的工作流体(例如，熔盐)以大致相似的方式来操作，该不同的工作流体与水交换热量以产生蒸汽。
在其他实施方式中，可以组合或消除在特定实施方式的上下文中所描述的技术的某些方面。例如，以上描述为自动化的系统的整体操作的程度可以随实施方式而不同。此外，在太阳能EOR操作的上下文中描述了所公开技术的特定实施方式。在其他实施方式中，相同或大致相似的技术可被应用于使用太阳能产生的蒸汽的其他类型的操作中。典型的操作包括发电以及设施加热。
此外，虽然在那些实施方式的上下文中已经描述了与所公开的技术的某些实施方式相关的优点，但是其他实施方式也可以表现出这样的优点，而且并非所有的实施方式都必须表现出这些优点才能落入本技术的范围内。因此，本公开和相关的技术可以涵盖未在本文中明确示出或描述的其他实施方式。
如果通过引用并入本文的任何材料与本公开相冲突，则以本公开为准。

Claims (22)

1.一种向目标用户提供太阳能加热的蒸汽的方法，包括：
在太阳能场将水加热成蒸汽；
将液体部分与所述蒸汽分离；
通过第一蒸气部分管道将所述蒸汽的蒸气部分向所述目标用户引导；以及
通过第二液体部分管道将所述液体部分以与所述蒸气部分并联的形式向所述目标用户引导。
2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在将蒸汽混合物输送至所述目标用户之前，将所述液体部分的至少一部分和所述蒸气部分的至少一部分混合以形成所述蒸汽混合物。
3.根据权利要求1所述的方法，进一步包括在不将所述液体部分的至少一部分和所述蒸气部分的至少一部分混合以形成蒸汽混合物的情况下，处理所述液体部分。
4.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：
在目标用户处将所述液体部分的至少一部分与额外的液体水混合以形成水混合物；以及
处理所述水混合物。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述太阳能场包括至少一个承载水的接收器，以及被安置成将太阳能辐射集中在所述至少一个接收器上的至少一个集中器。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸气部分是干燥的非过热蒸汽。
7.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸气部分在分离时具有95％或更高的质量。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸气部分在混合前即具有90％或更高的质量。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述太阳能场为第一太阳能场，并且其中所述方法进一步包括：
经过一段时间后，将第二太阳能场的状态从非运行状态改变为运行状态；以及
所述第一和第二太阳能场都处于运行状态：
通过所述蒸气部分管道将来自所述第一和第二太阳能场的蒸气部分向所述用户引导；以及
通过所述液体部分管道将来自所述第一和第二太阳能场的液体部分向所述用户引导。
10.根据权利要求1所述的方法，其中将水加热成蒸汽包括以第一速率和第二速率将水加热成蒸汽，所述第二速率是所述第一速率的至少7倍，并且其中引导所述蒸气部分包括以所述第一速率和第二速率引导所述蒸气部分而不将液体与所述蒸气部分管道中的蒸气分离。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述蒸气部分的流量从第一速率变化至第二速率，所述第二速率是所述第一速率的至少28倍，并且其中引导所述蒸气部分包括以所述第一速率和第二速率引导所述蒸气部分而不将液体与所述蒸气部分管道中的蒸气分离。
12.根据权利要求1所述的方法，进一步包括当所述太阳能场暂停时，从所述液体部分管道排出液体。
13.一种太阳能蒸汽生成系统，包括：
具有进水口和蒸汽出口的太阳能场；
分离器，其被耦合至所述蒸汽出口以将液体部分与从所述蒸汽出口接收到的蒸汽分离；
蒸气部分管道，其被耦合至所述分离器以从所述分离器接收蒸气部分，所述蒸气部分管道被安置在所述分离器和目标蒸汽用户之间；和
液体部分管道，其与所述蒸气部分管道并联并被耦合至所述分离器以从所述分离器接收所述液体部分，所述液体部分管道被安置在所述分离器和所述目标蒸汽用户之间。
14.根据权利要求13所述的系统，进一步包括：
混合器，其被耦合至位于所述分离器的下游和所述目标蒸汽用户的上游的所述蒸气部分管道和所述液体部分管道，以接收并混合所述蒸汽和液体部分；以及
目标用户供应管道，其被耦合在所述混合器和所述目标蒸汽用户之间。
15.根据权利要求13所述的系统，进一步包括控制器，其可操作地被耦合至所述蒸气部分管道和所述液体部分管道，并采用指令编程，所述指令在执行时：
当所述太阳能场暂停时，通过所述蒸气部分管道将来自所述用户的蒸汽向所述分离器引导。
16.根据权利要求13所述的系统，进一步包括控制器，其可操作地被耦合至所述蒸气部分管道和所述液体部分管道，并采用指令编程，所述指令在执行时：
当所述太阳能场暂停时，通过所述液体部分管道将来自所述用户的蒸汽向所述分离器引导。
17.根据权利要求13所述的系统，其中所述用户与所述分离器间隔开至少200米的距离。
18.根据权利要求13所述的系统，其中所述用户与所述分离器间隔开至少500米的距离。
19.根据权利要求13所述的系统，其中所述用户与所述分离器间隔开至少1000米的距离。
20.根据权利要求13所述的系统，其中所述目标用户包括提高石油采收率设施。
21.根据权利要求13所述的系统，进一步包括：
混合器，其被耦合至位于所述分离器的下游和所述目标蒸汽用户的上游的所述蒸气部分管道和所述液体部分管道，以接收并混合所述蒸汽和液体部分；
两个集管，其被耦合至所述混合器，并被安置在所述混合器的下游；以及
多个流体管道，其被并联耦合在所述两个集管之间。
22.根据权利要求21所述的系统，其中所述流体管道的尺寸适于产生或维持湍流。
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