CN110118159A - 一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，包括设置在地下的致密岩石层中间的人造多孔体系、地热井、发电装置以及净水装置，地热井贯穿致密岩石层与人造多孔体系，发电装置包括闪蒸罐、汽轮机以及发电机，闪蒸罐的入口与地热井连接，净水装置包括淡水罐与冷凝器，汽轮机与冷凝器的热介质入口连接，淡水罐与冷凝器的热介质出口连接，冷凝器的冷介质入口与供水泵连接，冷介质出口分为两路，一路与排水管连接，另一路连接至地热井内。本发明采用地热能源作为热源，其输出温度稳定，通过人造多孔体系的强化换热，大幅度提高地热单井发电功率和淡水产量，可在大多数岛屿利用，并能同时发电和产淡水。

Description

一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统
技术领域
本发明涉及地热能源利用技术领域，具体涉及一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统。
背景技术
我国的很多岛屿远离大陆，对电能和淡水的需求迫切。目前的柴油发电、风能、太阳能和波浪能发电，虽能在一定程度上满足岛屿的电力需求，但也面临着成本高、安全性差、受台风影响大等问题。地热能作为一种清洁稳定的能源，可为岛屿提供安全稳定的电力和淡水需求。地热发电和淡水联产系统可以建在地下，安全性和隐蔽性好，不受台风影响，且可以提供稳定的电力和淡水输出。针对一些岛屿不存在地下热水的情况，为提高地热单井的发电功率和淡水产量，本发明提出了一种采用人造多孔体系强化地热井下换热的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，包括设置在地下的致密岩石层中间的人造多孔体系、地热井、发电装置以及净水装置，所述地热井贯穿致密岩石层与人造多孔体系，所述发电装置包括闪蒸罐、汽轮机以及发电机，所述闪蒸罐、汽轮机以及发电机依次相连，所述闪蒸罐的入口与地热井连接，所述净水装置包括淡水罐与冷凝器，所述汽轮机与冷凝器的热介质入口连接，所述淡水罐与冷凝器的热介质出口连接，所述冷凝器的冷介质入口与供水泵连接，所述冷凝器的冷介质出口分为两路，一路与排水管连接，另一路连接至地热井内。。
进一步地，所述地热井采用金属井壁，所述地热井的中部设有保温管，所述保温管的内部形成出水通道，所述保温管与金属井壁之间的环形空间形成进水通道，所述保温管连通地热井的井口以及井底，所述金属井壁在人造多孔体系的部分设有上部筛管以及下部筛管。
进一步地，所述上部筛管的下方设有上部封隔器，所述下部筛管的上方设有下部封隔器。
进一步地，所述保温管为采用PPR管制成的保温管。
进一步地，所述人造多孔体系的纵向厚度为100m-1000m，横向厚度为10m-30m。
进一步地，所述人造多孔体系采用射孔、水力压裂、爆破或者上述几种方式的组合形成，并注入支撑剂。
进一步地，所述的支撑剂为金属颗粒或陶瓷颗粒。
进一步地，所述冷凝器与地热井之间设有热回收器，所述闪蒸罐连接有排水泵与排水管，所述排水管与热回收器的热水入口连接。
进一步地，所述地热井的上部采用保温水泥固井。
进一步地，所述地热井的位于人造多孔体系部分的井段采用导热水泥固井。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、本申请采用地热能源作为热源，其输出温度稳定，可以保证系统电力和淡水的连续稳定产出；
2.、通过人造多孔体系的强化换热，可大幅度提高地热单井发电功率和淡水产量；
3、可在大多数岛屿使用，不受地下有无地热水的资源条件限制；
4、可以同时发电和产淡水；
5、可以将整个装置置于地下，隐蔽性好；
6、冷凝器和热回收器串联连接，可有效预热冷海水，提高系统效率，同时降低排水温度；
7、采用新鲜海水循环，而不是海水的重复利用，有效避免了盐分的析出，保证了系统安全可靠。
附图说明
图1为海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统的结构示意图；
附图标记说明：1、供水泵；2、淡水罐；3、冷凝器；4、发电机；5、汽轮机；6、闪蒸罐；7、排水泵；8、热回收器；9、金属井壁；10、保温管；11、致密岩石层；12、上部筛管；13、上部封隔器；14、人造多孔体系；15、下部封隔器；16、下部筛管。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例
如图1所示，一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，包括设置在地下的致密岩石层11中间的人造多孔体系14、地热井、发电装置以及净水装置，地热井贯穿致密岩石层11与人造多孔体系14，以充分利用地热源。地热井采用金属井壁9，地热井的中部设有保温管10，保温管10采用PPR管制成，保温管10位于地热井的正中心，与地热井同轴设置，保温管10连通地热井的井口以及井底，金属井壁9在人造多孔体系14的部分设有上部筛管12以及下部筛管16，上部筛管12和下部筛管16将金属井壁9与人造多孔体系14相连通，进而令保温管10的内部形成出水通道，保温管10与金属井壁9之间的环形空间形成进水通道。
金属井壁9在人造多孔体系14的部分设有上部筛管12以及下部筛管16，一般上部筛管12处于人造多孔体系14靠近地表的一端，下部筛管16处于人造多孔体系14远离地表的一端。在上部筛管12与下部筛管16之间的进水通道内设有封隔器，封隔器分为上部封隔器13与下部封隔器15，上部封隔器13处于紧贴上部筛管12的下方，下部封隔器15处于紧贴下部筛管16的上方，其作用在于阻断该部分的进水通道，避免该部分进水通道内有水流入，进而令水全部流经人造多孔体系14，进而充分利用人造多孔体系14对水进行加热。
发电装置包括闪蒸罐6、汽轮机5以及发电机4，闪蒸罐6、汽轮机5以及发电机4依次相连，闪蒸罐6的入口与地热井连接，以抽取地热井内加热后的海水进行汽化，汽化后进入汽轮机5，完成发电功能。闪蒸罐6上连接有排水泵7与排水管，闪蒸罐6内的浓海水通过排水泵7与排水管进入热回收器8回收热量，温度降低后排出。
净水装置包括淡水罐2与冷凝器3，汽轮机5的乏汽通过连接管与冷凝器3的热介质入口连接，淡水罐2与冷凝器3的热介质出口连接，通过冷凝器3内部对乏汽进行冷凝，冷凝器3的冷介质入口与供水泵1相连，冷介质出口分为两路，一路与排水管连接，另一路经热回收器8连接至地热井内，供水泵1用于抽冷的海水对乏汽进行冷却，将乏汽冷凝成淡水，升温后的海水一部分经排水管排出，另一部分进入热回收器8回收闪蒸后的浓海水余热，然后回注地热井，起到降低排水温度与提高系统效率的功能。
具体地，以井深3000m、井径244.5mm的地热井为例，选择在深度2000-3000m的岩石中人造多孔体系14。人造多孔体系14采用射孔、水力压裂、爆破或者几种方式的组合形成，多孔体系形成后，注入支撑剂，支撑剂可以是金属颗粒，也可以是陶瓷颗粒，其横向厚度为10m-30m。
海水温度为20℃，地表温度18℃，地温梯度30℃/km，则3000m深地热井的井底温度为108℃。通过供水泵1抽取海水进入地热井，从地热井保温管10采出的热水温度为88℃，进入闪蒸罐6降压闪蒸，闪蒸温度68℃。然后68℃的饱和水蒸气进入汽轮机5，驱动汽轮机5旋转，带动发电机4发电。发完电的乏汽从汽轮机5进入冷凝器3，20℃的海水进入冷凝器3，将乏汽冷凝为32℃的淡水，淡水流入淡水罐2，20℃的海水温度升高到28℃。部分28℃的海水流入热回收器8，回收闪蒸后的浓海水余热。28℃的海水经过热回收器8后，温度升高到63℃，而闪蒸后温度为68℃的浓海水，经过热回收器8后，温度降低排出。由于注入地热井的水温度较高，因此，在上部的井段要求用保温水泥固井，保温水泥固井深度为1500m，1500m到2000m的井段，要求用导热水泥固井。63℃的海水注入地热井后，由于封隔器的作用，海水从井筒流进多孔体系，由于多孔体系内的岩石温度高，换热面积大，提高了地热单井的出力。海水经过多孔体系加热后升高到88℃，然后流入闪蒸罐6，进行循环发电产水。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：包括设置在地下的致密岩石层中间的人造多孔体系、地热井、发电装置以及净水装置，所述地热井贯穿致密岩石层与人造多孔体系，所述发电装置包括闪蒸罐、汽轮机以及发电机，所述闪蒸罐、汽轮机以及发电机依次相连，所述闪蒸罐的入口与地热井连接，所述净水装置包括淡水罐与冷凝器，所述汽轮机与冷凝器的热介质入口连接，所述淡水罐与冷凝器的热介质出口连接，所述冷凝器的冷介质入口与供水泵连接，所述冷凝器的冷介质出口分为两路，一路与排水管连接，另一路连接至地热井内。
2.根据权利要求1所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述地热井采用金属井壁，所述地热井的中部设有保温管，所述保温管的内部形成出水通道，所述保温管与金属井壁之间的环形空间形成进水通道，所述保温管连通地热井的井口以及井底，所述金属井壁在人造多孔体系的部分设有上部筛管以及下部筛管。
3.根据权利要求2所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述上部筛管的下方设有上部封隔器，所述下部筛管的上方设有下部封隔器。
4.根据权利要求2所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述保温管为采用PPR管制成的保温管。
5.根据权利要求1所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述人造多孔体系的纵向厚度为100m-1000m，横向厚度为10m-30m。
6.根据权利要求1所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述人造多孔体系采用射孔、水力压裂、爆破或者上述几种方式的组合形成，并注入支撑剂。
7.根据权利要求6所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述的支撑剂为金属颗粒或陶瓷颗粒。
8.根据权利要求1所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述冷凝器与地热井之间还设有热回收器，所述闪蒸罐连接有排水泵与排水管，所述排水管与热回收器的热水入口连接。
9.根据权利要求1所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述地热井的上部采用保温水泥固井。
10.根据权利要求1所述的海岛人造多孔体系地热能电淡联产系统，其特征在于：所述地热井的位于人造多孔体系部分的井段采用导热水泥固井。
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