一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统技术方案

本发明专利技术公开了一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，包括与生产井相连通将输入的热源载体进行汽水分离的汽水分离器，所述汽水分离器的底部设置有固体检测排渣装置；所述汽水分离器的下部设置有换热器；所述汽水分离器的上部和顶部连通有若干个高温蒸汽的输出口，所述换热器的输出端、所述高温蒸汽的输出端连接地热利用子系统，所述地热利用子系统的冷凝流体汇聚到注水管并经注水管注入到注水井以形成水的循环利用；所述注水管外接水质处理设备以对流经注水管的冷凝流体进行软化处理。本发明专利技术的系统运行性能可靠、稳定、安全。

【技术实现步骤摘要】
一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统
本专利技术涉及地热能开采和综合利用
，具体涉及一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统。
技术介绍
深层地热资源尤其是干热岩的热能开采应用领域，由于该储层的热储资源量相对比较丰富，而且现有诸多的开采技术日趋成熟，在未来能源市场作为可替代可再生清洁能源开发条件均已具备。从近几十年来全球地热能综合开发与利用所取得的成就足以证明，对深层地热进行规模性的开采和广泛性的综合利用具备了可持续发展的条件。但在现有技术的地热利用系统中，从地下深层地热资源经生产井所抽出的热源载体成份是比较复杂的，如热源载体往往带出比较多的泥沙和其它固体杂质等，在系统运行过程中，热源载体带出的泥沙常在所经历的设备上结垢等，且由于热源载体的酸碱度不合适，导致后端用热的使用需求不能得到满足等。总的来说，现有技术的地热利用系统缺少水质监测、水质处理、排障排渣等“消化”功能，且智能化调节功能的心脏功能，持续供热工作运行稳定性差，供热分离分别供给多个不同用热类型的产业使用时，当用热供给时出现的变量，现有技术的地热能开采水循环系统不能够随之做出智能化的调整，综合使用效率差，产出热能收益指标低，投资性价比不高。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，首先从地热能综合利用的智能化方面考虑，起到持续供热工作运行稳定性的作用。其具体功能包括将生产井产出的热源载体进行供热分离，分别供给多个不同用热类型的产业使用；对不同用热产业在用热供给时出现的变量，本设备能够随之做出智能化的调整。其次系统在运行过程具有自动检测和自动排障功能。其具体功能包括：对热源载体带出的泥沙、结垢等杂质可自动检测和自动排渣功能；对循环水载体的水质PH值、碳酸钙等进行实时监控，并自动进行水质处理。目的是通过减少设备运行的故障率，为地热能综合利用与开发，从技术和装备方面起到保障和推动的作用。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，包括与生产井相连通将输入的热源载体进行汽水分离的汽水分离器，所述汽水分离器的底部设置有固体检测排渣装置；所述汽水分离器的下部设置有换热器；所述汽水分离器的上部和顶部连通有若干个高温蒸汽的输出口，所述换热器的输出端、所述高温蒸汽的输出端连接地热利用子系统，所述地热利用子系统的冷凝流体汇聚到注水管并经注水管注入到注水井以形成水的循环利用；所述注水管外接水质处理设备以对流经注水管的冷凝流体进行软化处理。作为对上述技术方案的改进，所述注水管在地热利用子系统的冷凝流体汇聚处设置有注水控制阀以使冷凝流体汇聚后经注水控制阀后注入到注水井中，所述水质处理设备与注水管并联，该水质处理设备的进水端连接在注水控制阀前端的注水管上，该水质处理设备的出水端连接在注水控制阀后端的注水管上；所述水质处理设备在进水端设置有控制阀，在出水端设置有止回阀以控制注水管中的冷凝流体进入水质处理设备并防止处理过的液体回流。这样设计，注水控制阀可以控制位于注水控制阀前端的注水管中的冷凝流体全部或部分通过水质处理设备，可以根据系统的水质情况对冷凝流体进行全部处理或部分处理。作为对上述技术方案的改进，在注水控制阀的后端，所述注水管上设置有注水泵和回灌阀，防止进入注水井的流体回灌。作为对上述技术方案的改进，所述汽水分离器包括立式的罐体；所述汽水分离器的底部设置有固体检测排渣装置；所述固体检测排渣装置为旋转螺杆式排渣装置，包括设置于罐体底部的排渣通道、设置于排渣通道内的螺杆和驱动螺杆运动的电机；所述罐体的下部设置有与生产井连通的热源载体进口，该热源载体进口位于固体检测排渣装置的上方；所述换热器的输入端和输出端伸出汽水分离器之外；所述换热器的输入端位于换热器的输出端上方。作为对上述技术方案的改进，所述高温蒸汽输出口包括设置于汽水分离器上部的干湿蒸汽输出口和设置于汽水分离器顶部的干蒸汽输出口，所述干湿蒸汽输出口连接第一级热交换器，所述干蒸汽输出口通过闪蒸罐连接第一级热交换器或直接连接第一级热交换器；所述余热利用子系统包括热力发电装置、热利用装置，两个所述热力发电装置和一个热利用装置或一个热力发电装置和两个热利用装置或一个热力发电装置和一个热利用装置串联成支路，所述热力发电装置由热力发电机组和为热力发电机组提供热力的第二级热交换器组成，所述热利用装置由余热利用产业集群和为余热利用产业集群提供热力的第二级热交换器组成；所述第一级热交换器连接一个或两个支路，所述换热器的输出端连接一个支路；每一个支路与注水管的连接处设置有止回阀以防止注水管中冷凝流体的回流。作为对上述技术方案的改进，所述具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统还包括控制系统；该控制系统包括信号处理器，与信号处理器通信连接的AI处理器，与AI处理器通信连接的PLC，设置于热源载体进口端、干湿蒸汽输出端、干蒸汽输出端、换热器输入端的控制阀，设置于换热器输出端、干湿蒸汽输出通道、干蒸汽输出通道的流量阀，设置于汽水分离器顶部的压力计、温度计，设置于所述生产井地下、生产井出口、汽水分离器内部、干湿蒸汽输出端、干蒸汽输出端、换热器输入端、换热器输出端、注水管、注水井入口处的数据采集模块，所述控制阀、流量阀、电机与PLC通信连接，所述数据采集模块、流量阀与信号处理器通信连接将数据信号传递给信号处理器，由信号处理器处理为数据信息并由信号处理器传递上传给AI处理器，AI处理器处理后上传给PLC，由PLC控制控制阀、流量阀、电机的开与关。作为对上述技术方案的改进，所述数据采集模块包括采集生产井地下温度、压力、热流值的传感器，采集生产井出口流量、温度、压力的传感器，采集汽水分离器内部温度、压力、PH值、碳酸钙含量的传感器，采集干湿蒸汽输出端、干蒸汽输出端、换热器输入端、换热器输出端温度、压力、流量的传感器，设置于汽水分离器底部的底部固体检测感应器、采集注水管中温度、PH值、碳酸钙含量的传感器、采集注水井入口处温度、PH值、碳酸钙含量的传感器。作为对上述技术方案的改进，所述汽水分离器的顶部还设置有安全阀。本专利技术的具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统分为机械系统和控制系统两部分；在机械系统中，汽水分离器(主设备)是基于一个大型的立式罐体容器，其容量大小的选择要根据生产井的出口流量、地下热能储量、热流值、地上用热总量等参数综合计算后得出。在设备工作运行，将流经罐体底部进口的热源体经过罐体的沉淀及过滤进行预处理分离。罐体顶部出口阀控制输出的是干蒸汽(饱和蒸汽)；中上出口阀控制输出的是干湿蒸汽。中下部分进口和出口是采用间接换热方式，经过换热介质进行热交换输出热力。在罐体底部设置了固体检测及排渣装置(可选配旋转螺杆式排渣装置)，用于将热源载体带入的泥沙、结垢等杂质进行分离处理后排出。生产井热载体经过热交换供给热能后，在回注到井下之前，配置有水质处理设备。该功能的开启是通过主设备中对PH值、碳酸钙含量等实施在线检测，将获取的参数，经过AI智能芯片分析后，再通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，其特征在于：包括与生产井相连通将输入的热源载体进行汽水分离的汽水分离器，所述汽水分离器的底部设置有固体检测排渣装置；所述汽水分离器的下部设置有换热器；所述汽水分离器的上部和顶部连通有若干个高温蒸汽的输出口，所述换热器的输出端、所述高温蒸汽的输出端连接地热利用子系统，所述地热利用子系统的冷凝流体汇聚到注水管并经注水管注入到注水井以形成水的循环利用；所述注水管外接水质处理设备以对流经注水管的冷凝流体进行软化处理。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，其特征在于：包括与生产井相连通将输入的热源载体进行汽水分离的汽水分离器，所述汽水分离器的底部设置有固体检测排渣装置；所述汽水分离器的下部设置有换热器；所述汽水分离器的上部和顶部连通有若干个高温蒸汽的输出口，所述换热器的输出端、所述高温蒸汽的输出端连接地热利用子系统，所述地热利用子系统的冷凝流体汇聚到注水管并经注水管注入到注水井以形成水的循环利用；所述注水管外接水质处理设备以对流经注水管的冷凝流体进行软化处理。


2.根据权利要求1所述具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，其特征在于：所述注水管在地热利用子系统的冷凝流体汇聚处设置有注水控制阀以使冷凝流体汇聚后经注水控制阀后注入到注水井中，所述水质处理设备与注水管并联，该水质处理设备的进水端连接在注水控制阀前端的注水管上，该水质处理设备的出水端连接在注水控制阀后端的注水管上；所述水质处理设备在进水端设置有控制阀，在出水端设置有止回阀以控制注水管中的冷凝流体进入水质处理设备并防止处理过的液体回流。


3.根据权利要求1所述具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，其特征在于：在注水控制阀的后端，所述注水管上设置有注水泵和回灌阀。


4.根据权利要求2所述具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，其特征在于：所述汽水分离器包括立式的罐体；所述固体检测排渣装置为旋转螺杆式排渣装置，包括设置于罐体底部的排渣通道、设置于排渣通道内的螺杆和驱动螺杆运动的电机；所述罐体的下部设置有与生产井连通的热源载体进口，该热源载体进口位于固体检测排渣装置的上方；所述换热器的输入端和输出端伸出汽水分离器之外；所述换热器的输入端位于换热器的输出端上方。


5.根据权利要求4所述具有智能监测和除垢功能的地热能开发利用循环系统，其特征在于：所述高温蒸汽输出口包括设置于汽水分离器上部的干湿蒸汽输出口和设置于汽水分离器顶部的干蒸汽输出口，所述干湿蒸汽输出口连接第一级热交换器，所述干蒸汽输出口通过闪蒸罐连接第一级热交换器或直接连接第一级热交换器；所述余热利用子系统包括热力发电装置、热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王川，庄献忠，
申请(专利权)人：北京王川景观设计有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11