地热区深层和非地热区超深层地热能源的开采利用方法

摘要

地热区深层和非地热区超深层地热能源的开采利用方法属于地热能开采利用技术领域,为了能够开采和利用地热区深层和非地热区超深层地热能源,首先钻一口深地热井或超深地热水平井,并在地面设有一套发电系统及供热采暖系统。本发明主要是利用地热区深层和非地热区超深层地热能源发电、换热产生纯净生活热水及供热采暖等,可实现全密闭循环无污染、无腐蚀的绿色能源开采,具有地热能源温度高,采热效率高及发电功率大等优点。

主权项

1.一种地热区深层和非地热区超深层地热能源的开采利用方法，其特征在于： A.在地热区或非地热区钻的深地热井或超深地热水平井 在无工业开采利用价值的低、中温地热区或非地热区打一口深地热井及超深地热水平 井，使地面与超深层地热场建立起一个采热利用通道，该井身结构是在井身的最外层有表层 套管(1)，其内有深层套管(2)，再往内层还有传热生产套管(3)，在井底水平传热井段内的 传热生产套管(3)内，有地热发电冷凝总回水高压注水井管(10)及井下输出高温高压蒸汽 绝热保温井管(11)，以及与两井管进出口相联接的井下螺旋管式热平衡能量换热器(4)， 为了同时地热发电及供热采暖，在超深地热水平井内，还同井筒下有一套直井段深层开采地 热采暖水管柱，其结构是在传热生产套管(3)内，有地热采暖总回水中压注水井管(9)及 井内输出中温中压地热水绝热保温井管(17)，以及与两井管进出口相联接的井下直管式热 平衡能量换热器(6)，且防腐抗内压安全传热介质油(5)充满中部直井段至井底，在井身 上部，有表层钻井导管(7)和承托采热井口房(13)的地面加厚钢筋混凝土浇注基础(8)， 在超深地热水平井口处的上部，置有共用采热井口装置(12)于采热井口房(13)内部，在 采热井口房(13)的上部，还装有测井井架(14)及直井段测井防喷管(15)、水平预热井 段测井防喷管(16)； B.在地面设有超深层地热能发电站 a.在超深地热水平井的地上，由市政电网外输入电能至外来输入电源变压器(19)内， 再把电能输入到地热站厂房的外来输入电源配电柜系统(21)内，通过站内地下电缆，把市 政输入首次启动电能，分配到高压注水机泵站系统(40)，通过高压电机泵从发电冷凝总回 水储备澄清罐(36)内吸入发电冷凝总回水增压后，把泵入地热发电冷凝总回水高压注水井 管(10)内的换热冷凝水注入超深层井下水平井段地热场内，通过井下螺旋管式热平衡能量 换热器(4)的超深层地热能换热成高温高压蒸汽后，再沿着井下输出高温高压蒸汽绝热保 温井管(11)来采出地热发电能至地面，直接进入共用采热井口装置(12)的初步稳流控制， 输入到地面高温高压脱水稳压器系统(38)内，进行高温高压蒸汽脱水及再稳压控制后，最 后输入至地热发电厂房内的汽轮发电机组(43)，实现超深层地热能超大功率发电，所发出 地热电能先经过外输出总配电系统(44)配电后，先输入到地热发电站厂房外面的外输出升 压变压器(45)升高电压，再向供电供热用户区(32)、站内自用电网及市政外电网供电， 站内自用电网供电，先由自用电源一次降压变压器(46)降压后，再输入到自备电源二次降 压变压器(18)再变低压电后，把自发电能输入到地热站厂房内的自备电源总配电柜系统(20) 内，可实现外、内电源自动快速切换，最终达到利用超深层地热自发电能维护全联合站发电 供热总运行， b.发电后余热蒸汽，首先输入到发电余热蒸汽高架冷凝塔罐系统兼外输供纯净生活热水 换热塔罐系统(34)内进行初次冷凝，此后，再输入到增容热水储备罐(26)内，对罐储增 容采暖用热水进行再增热加温后，实现二次冷凝，二次冷凝水再输入到地热站清水储备罐 (25)内，实现三次冷凝及冬季储水防冻保温的作用，这时的发电余热蒸汽工质已完全冷凝 成中温热水，再沿返回管道输入到发电冷凝总回水水质优化处理系统(35)内，进行冷凝后 循环发电水质的总沉淀、粗过滤清排杂质、补充清水、再精细过滤清排细杂质、防腐除水垢 加药剂、汽水分离、水质除氧等全密闭化水质优化处理，以实现地热发电冷凝总回水的重复 循环利用， c.在超深地热水平井的地上，还有发电冷凝总回水的清水补充装置，主要是通过由市政 外来输入清水源管道(48)，向发电冷凝用清水储备罐(37)输供储备纯净清水，或由外输 入清水源泵站系统(39)，向发电冷凝用清水储备罐(37)泵输供清水。最后通过发电冷凝 疏水泵站系统(41)，从发电冷凝用清水储备罐(37)内吸入纯净清水，增压后在向地热发 电余热蒸汽高架冷凝塔罐系统(34)的泵输供清水管道上，引接出一分支输供清水管道，把 纯净清水输入至发电冷凝总回水水质优化处理系统(35)内的精细过滤罐内，实现定期自动 调水位水量来补充发电循环水不够的需要， d.在超深地热水平井的地上，还置有地热发电站与地热站共用的全联合站防腐除水垢加 药剂工艺装置，主要由防腐除水垢加药泵房系统(30)，利用泵输送药剂管道，定期向发电 冷凝总回水水质优化处理系统(35)内的加药反应罐内加药化学反应，以保证防止地热开采 井管、采热井口设备及汽轮机叶片的腐蚀积水垢， e.地热发电站的清排杂质污水，通过全联合站总排污井(33)向市政总排污管道外排走， 地热发电站的监测控安全运行管理与维护检修，由置于发电厂房内的地热发电站中央计算机 总控制室(42)，实现自动监测控安全运行管理及由地热站厂房内的全联合站总维护检修车 间(22)来完成维护与检修工作， f.为确保地热发电站不停电检修，另置有二套备用地热发电站设施系统，由二套地热发 电站输入发电蒸汽工质总接口管道(47)同地热井相联接； C.发电余热蒸汽冷凝时换热产生纯净生活热水的外输 它主要通过发电冷凝疏水泵站系统(41)，向发电余热蒸汽高架冷凝塔罐系统兼外输供 纯净生活热水换热塔罐系统(34)，泵注储满纯净清水，通过发电余热蒸汽在塔罐内与储备 纯净清水换热后，直接产生纯净生活热水，利用高架塔罐的水位高差，向全联合站供电供热 用户区(32)广大用户，常年输供给纯净生活热水的需要； D.利用超深地热水平井同下双套采热管柱，来实现深层地热采暖 在超深地热水平井的地上，与地热发电站平行布局建有地热站系统，首先由自备电源一 次变压器(46)对自发高压电能变压后，输入到自备电源二次变压器(18)进行自发电能的 二次降压变压，再直接输入至地热站厂房内的自备电源总配电柜系统(20)内，对全联合站 自用电能统一分配，通过地电缆联接，把自用启动地热站运行电能，输入到中压注水机泵站 (24)内使电机泵运转，从而使电机泵在采暖总回水储备澄清罐(27)内吸入地热采暖总回 水，在电机泵中压增压后，沿着地热采暖总回水中压注水井管(9)，把地热采暖总回水注入 井下中部直井段地热场内，通过井下直管式热平衡能量换热器(6)的地热能量置换成中温 中压地热水后，再沿着井下输出中温中压地热水绝热保温井管(17)，采出深层地热采暖水 能量至地面，直接进入共用采热井口装置(12)的初步稳流控制，再把地热采暖水输入到增 容热水储备罐(26)内储备起来，另一分支输地热采暖水管道，输入到外输采暖水减稳压罐 控制系统(31)内进行减稳压控制，再直接把地热采暖水输送给全联合站供电供热用户区(32) 广大用户冬季供热采暖，在地热站厂房内，另置有地热站中央计算机总控制室(23)，实行 自动化供热采暖安全运行管理控制，还设有全联合站总运行维护检修车间(22)，达到随时 对全联合站的安全运行维护与检修保证，地热站还置有与共用采热井口装置(12)相联接的 增容热水储备罐(26)，起到增容储备供热采暖水应用，相邻还设有地热站清水储备罐(25) 来储备地热采暖用补充清水，在增容热水储备罐(26)相联接的还有地热站热增容泵房系统 (28)，来保证全联合站供电供热用户区(32)的扩大采暖用户所用，在地热站还设置全联 合站共用防腐除水垢加药泵房系统(30)，也担负地热站水质优化处理所需的定期加药功能， 地热站另置有供热采暖总回水水质优化处理系统(29)，与其相邻的还有供热采暖总回水储 备澄清罐(27)，担负着向中压注水机泵站(24)输供优化处理后的储备供热采暖总回水的 供水作用。