[发明专利]万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法及装置

说明书

技术领域：本发明涉及的是将地表下3万多米深处蕴藏于干热岩石浆体中的巨大热能资源，通过单深井大口径重力真空热管循环管将地下高品位上千度的高温热能(地热能)远距离的传递至地面上再利用的方法及装置，具体涉及的是万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法及装置。

背景技术：地球地表下3万多米的深度是以上千度高温形态存在的，主要是蕴藏在岩石浆体之中，而这一高温热能主要是来自地球中心部距离地面6300多公里6000多度原子核不断的衰变，所发生的热核反应通过传导、对流、辐射的形式传向地表散发至大气层太空宇宙之中负270多度的无限低温环境(依据热力学理论，热只能向冷的方向传导)，温差越大，转换的能量和功就越多，地热发电也是这样，井越深，所获取的温度值就越大，如何利用这一天然巨大的取之不尽的热能资源就是本发明的方法与装置，要回答这一具有革命性的技术问题，就需要了解现有技术所存在的弊端和为什么不具有实际应用性。现有地热包括干热岩技术主要体现在以下几个方面，一是只能利用自然存在的天然裂缝挤出的温泉和气泉，因服务年限短热力资源分布少有局限性；二是地热井井深潜井管口径小，热通量能力低地热温度品位低，经济价值低，只局限于节能环节的应用范围；三是现有的干热岩石地热发电技术局限在2000～6000米岩层范围，层内段是低中温品位的热层，大多采取的是注水抽水双井循环的方法，资金投入大，热能损失大，做功出力少，没有经济推广价值，该深井地热发电装置与方法，正是总结了双井循环或水平井干热岩发电技术注水抽水的方法，虽然有试验井的试验，但都会遇到高温水结垢、失水率高、服务年限短的问题，而至今不能推广和使用；四是由于现有的钻井技术钻井费用居高不下，钻进深度有局限性，制约了获取超万米深度500～1500℃或者1500℃以上高品位热能的实现，正因获取这一地下高温热能的钻井技术还未出现，使众多的创新想法与方法望而却步。本发明提供的方法，创造性的提出超万米远距离传递地下上千温度干热岩浆体热能的方法，它的新颖性在于解决利用抽真空传热隔温和辅助伴热的方法，可大大减少传递热能过程中热能损失的问题，它的实用性主要体现在无外部动力只靠单井自身热力循环，降低了投入成本，使该发明的技术方法与装置具有了广泛的实际应用性与推广的价值性，在此基础上本发明人同时发明了以高温高压空气为循环介质传递动能及热能喷射破岩的方法及技术设备使钻井口径可达1000毫米以上，堪称一场钻井技术的革命，他将以无钻杆、无钻头的方式，钻进深度可达3万多米的钻井技术将展现在人们眼前，为大力开发地球深部万米以下的干热岩浆体中上千度巨大高品位热能资源奠定了技术保障，为改变能源结构开发、利用绿色环保型可持续(地热)资源开辟了新的技术道路。

发明内容：本发明的目的是提供一种万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法，此方法克服了常规注水抽水双井循环的方法，资金投入大，热能损失大，做功出力少的问题，本发明的另一个目的是提供万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法使用的装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法，吸热蒸发器吸收地下万米以下的500-1500℃之间或者1500℃以上的高温热能，其内介质蒸发后产生高压蒸汽，高压蒸汽沿主传热蒸汽管在辅助重力热管中热浪的包绕下，高速上升至地面，推动蒸汽轮机做功发电，发电后，气体被冷凝，冷凝后的液体通过泵，泵入回液管，液体在回液管中底部单向阀配合下，形成重力液柱进入吸热蒸发器中吸热进行二次循环，周而复始将蕴藏于地下岩石浆体中的高温热能转变为高压蒸汽，推动蒸汽轮机带动发电机发电。

一种万米单深井重力真空辅助热管循环干热岩发电方法使用的装置，它的吸热蒸发器安装在深度达万米的地热井的底部，主传热蒸汽管一端连接吸热蒸发器，一端连接蒸汽轮机，蒸汽轮机连接发电机，蒸汽轮机还通过排气管连接冷却器，与冷却器连接的回液管向下插入吸热蒸发器中，回液管上安装有循环泵，回液管插入吸热蒸发器中的部位安装有单向阀；主传热蒸汽管外有真空保温管，主传热蒸汽管位于地热井内的部分，其与真空保温管之间还有辅助重力热管，辅助重力热管是真空的，其下端的吸热段深入吸热蒸发器内或环绕在吸热蒸发器外，其内装有蒸发介质。

上述方案中的主传热蒸汽管上安装稳压罐，具体是稳压罐安装在地面与蒸汽轮机之间的主传热蒸汽管上。