CN217327251U - 一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统 - Google Patents

Abstract

一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统，在地表下的干热岩层构建人工圈闭及蒸汽压裂裂隙；从地表钻斜井和人工圈闭贯通，并在斜井中安装排沙管道；热空气输送管道一端和人工圈闭贯通，另一端伸出地表后依次通过热空气阀门、温差发电芯片后的最末端通入水池中；空气进口管道和进水管道的一端均和人工圈闭贯通，两者在地表上的另一端共用一条管道，该管道一端部分别安装空气阀门和压缩机，另一端部通过增压泵和进水阀门后伸入水池中；所述排沙阀门、传感器、空气阀门、压缩机、增压泵、热空气阀门、进水阀门均和计算机控制系统电连接。本实用新型通过设置一套排沙系统，使得干热岩人工圈闭稳定输出热空气，并增加单井的使用寿命。

Description

一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统

技术领域

本实用新型涉及利用地热进行温差芯片发电的技术领域，具体指一种改进的干热岩内人工圈闭温差芯片发电系统。

背景技术

现有的利用干热岩层热能注水生产蒸汽发电或利用温差芯片发电的系统均存在不同的问题。如中国发明专利（ZL201810361046.4）干热岩层人工圈闭蒸汽生产装置，随着取热年限的延长，人工圈闭内岩屑泥沙沉积使得传热面积减少、传热量衰减严重，单井水蒸汽＞120℃流量由1500t/h下降至700t/h, 人工圈闭周围的岩石传递热量也逐渐下降。

再如利用干热岩层蒸汽热能采用温差芯片发电的系统，因换热管传质流量大，∆t仅为30℃导致乏汽冷却消耗冷却水量偏大，生产成本居高不下。同时也存在随着取热年限的延长，人工圈闭内岩屑泥沙沉积使得传热面积减少、传热量衰减严重的问题。

实用新型内容

本实用新型提供一种改进的干热岩内人工圈闭温差芯片发电系统，使得干热岩人工圈闭稳定输出热空气，并增加单井的使用寿命。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统，包括计算机控制系统，在地表下的干热岩层构建人工圈闭及蒸汽压裂裂隙；从地表钻斜井和人工圈闭贯通，并在斜井中安装排沙管道，该排沙管道的排沙口伸入建造在地表上的蓄沙池内并在排沙口处安装排沙阀门，而处于人工圈闭中的排沙管道的入沙口处安装有传感器；热空气输送管道一端和人工圈闭贯通，另一端伸出地表后依次通过热空气阀门、温差发电芯片后的最末端通入水池中；空气进口管道和进水管道的一端均和人工圈闭贯通，两者在地表上的另一端共用一条管道，该管道靠近空气进口管道侧的端部分别安装空气阀门和压缩机，靠近进水管道侧的端部通过增压泵和进水阀门后伸入水池中；所述排沙阀门、传感器、空气阀门、压缩机、增压泵、热空气阀门、进水阀门均和计算机控制系统电连接。

所述热空气输送管道通过温差发电芯片的部分自上而下盘旋往复布置且其内安装有导流螺旋片。

当存在失去工业取热价值的人工圈闭时，用砼封闭失去工业取热价值的人工圈闭时，并继续下钻构建人工圈闭。

本实用新型通过设置一套排沙系统，使得干热岩人工圈闭稳定输出热空气，并增加单井的使用寿命。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的螺旋导流片的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进一步详细说明。

实施例1，参照图1，一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统，包括计算机控制系统，在地表1下的干热岩层4构建人工圈闭7及裂隙8；从地表1钻斜井９和人工圈闭7贯通，并在斜井９中安装排沙管道10，该排沙管道10的排沙口12伸入建造在地表上的蓄沙池13内并在排沙口12处安装排沙阀门29，而处于人工圈闭7中的排沙管道10的入沙口处安装有传感器11；该传感器11距人工圈闭7底部300mm。热空气输送管道19一端和人工圈闭7贯通，另一端伸出地表后依次通过热空气阀门33、温差发电芯片21后的最末端17通入水池18中，水池18中接收发电后的冷空气或冷凝水。空气进口管道30和进水管道31的一端均和人工圈闭7贯通，两者在地表上的另一端共用一条管道32，该管道32靠近空气进口管道30侧的端部分别安装空气阀门15和压缩机14，靠近进水管道31侧的端部通过增压泵16和进水阀门34后伸入水池18中；所述排沙阀门29、传感器11、空气阀门15、压缩机14、增压泵16、热空气阀门33、进水阀门34均和计算机控制系统电连接。图1中标号2为沙土层，标号3为岩石层。

所述计算机控制系统为现有工业控制中常用的控制系统，如PLC或DCS系统。

在人工圈闭7中，当泥沙堆积至距离传感器11有100mm左右的距离时，计算机控制系统报警，并停用压缩机14、关闭空气阀门15、热空气阀门33，并启动进水阀门34、增压泵16抽出水池18内二次用水注入干热岩人工圈闭7中，开启排沙阀门29；形成的带压蒸汽自排沙管道10中携带出沙石并喷入蓄沙池13中。此项改进措施可以保持人工圈闭7稳定输出热空气＞80℃，流量保持＞1200M³/h，单井使用寿命超过26年。

人工圈闭7经过清理沙石后，计算机控制系统关闭增压泵16、进水阀门34及排沙阀门29，并开启空气阀门15、热空气阀门33、压缩机14；用压缩机14将空气压入人工圈闭7。空气在人工圈闭7内被加热后，自压顺热空气输送管道19上升至温差发电芯片部位，进行发电作业。产生的电量还可以进入储能电池20内储存或与供电电缆正负极23，24连接进行发电作业。

所述热空气输送管道19通过温差发电芯片21的部分自上而下盘旋往复布置且其内安装有导流螺旋片22，以阻滞热空气快速通过；让湍流的热空气和管内壁充分地交换热量，使热量利用率提高。导流螺旋片22冷扎成型，材质为201型不锈钢。温差发电芯片21包裹在热空气输送管道的外周上。

温差发电芯片21为现有技术中所用的产品或技术。

实施例2，当存在失去工业取热价值的人工圈闭5时，用砼6封闭失去工业取热价值的人工圈闭5时，并继续下钻构建人工圈闭7。其余同实施例1。

本实用新型的两个具体应用场景：

应用场景1：在燕山东南规定地块已建设的地热发电厂。原干热岩人工圈闭5用砼6封闭，退出原输水钢管道回收；在同一井口原深度基础上，继续向下钻探500米以深，分别向水平四个方向各钻探2900米形成人工圈闭7，安装热空气输送管道19并在其上安装温差发电芯片21。

开启空气阀门15、热空气阀门33，启动CSV3M85型空气压缩机14，将规定清洁标准的空气经管道32、空气进口管道30泵入地下干热岩层人工圈闭7及裂隙8加热，产生大于30℃高温及大于0.5MPa的压力热空气，热空气通过温差发电芯片21时进行发电作业。生产的电量通过电缆正、负极23，24输往指定调压调频系统。在错峰期，生产的电量进入储能电池20系统储能。

这种干热岩内人工圈闭温差发电芯片用热空气做载热体的发电生产工艺，能实现清洁生产，操作及维护更方便。集约型的生产装置布局可节约用地20%以上。在原井口深度继续向下钻探可节约费用10%以上。节约用水70%以上。热空气通过的热空气输送管道19中置入螺旋导流片后∆t达到42℃以上。

应用场景2：福州已停工的台湾独资煤火力发电厂区，往下花岗片麻岩地质条件钻探2700米以深，再转向水平三个方向各钻探2000米，选用DG80-30*7型高压水泵，改建成干热岩蒸汽温差芯片发电厂。

当花岗片麻岩屑泥沙堆积至传感器11间距100mm时，计算机控制系统报警，并自动开启排沙阀门29，关闭热空气阀门33。带压蒸汽携泥沙沿坡度＜71%排沙管10将蒸汽泥沙排出进入蓄沙池13。

采用干热岩人工圈闭温差芯片发电工艺，设备构件检修、芯片更换方便，生产装置布局更加合理，较汽轮机发电减少固定资产投资12％以上。 发电装置企业管理费降低5.5％以上。

Claims (3)

1.一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统，包括计算机控制系统，其特征在于，在地表（1）下的干热岩层（4）构建人工圈闭（7）及蒸汽压裂裂隙（8）；从地表（1）钻斜井（９）和人工圈闭（7）贯通，并在斜井（９）中安装排沙管道（10），该排沙管道（10）的排沙口伸入建造在地表上的蓄沙池（13）内并在排沙口（12）处安装排沙阀门（29），而处于人工圈闭（7）中的排沙管道（10）的入沙口处安装有传感器（11）；热空气输送管道（19）一端和人工圈闭（7）贯通，另一端伸出地表后依次通过热空气阀门（33）、温差发电芯片（21）后的最末端（17）通入水池（18）中；空气进口管道（30）和进水管道（31）的一端均和人工圈闭（7）贯通，两者在地表上的另一端共用一条管道（32），该管道（32）靠近空气进口管道（30）侧的端部分别安装空气阀门（15）和压缩机（14），靠近进水管道（31）侧的端部通过增压泵（16）和进水阀门（34）后伸入水池（18）中；所述排沙阀门（29）、传感器（11）、空气阀门（15）、压缩机（14）、增压泵（16）、热空气阀门（33）、进水阀门（34）均和计算机控制系统电连接。

2.根据权利要求1所述的一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统，其特征在于，所述热空气输送管道（19）通过温差发电芯片（21）的部分自上而下盘旋往复布置且其内安装有导流螺旋片（22）。

3.根据权利要求1或2所述的一种改进的干热岩层人工圈闭温差芯片发电系统，其特征在于，用砼（6）封闭失去工业取热价值的人工圈闭（5），并在失去工业取热价值的人工圈闭（5）下方构建人工圈闭（7）。

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