一种高效地热能综合利用全智能蒸汽分配器的制作方法

本实用新型涉及。

背景技术：

本发明人针对地热能综合利用领域，进行了广泛和深入专研，并已取得了多项研究成果。本分配器(装备)作为干热岩地热能开发应用领域里的关键设备之一，主要解决几个核心问题。即：第一，在开采干热岩地热能时，将生产井带出的蒸汽和热水通过本设备进行有效处理后，分梯度输出。包括干蒸汽(高品质蒸汽)及(或)干湿蒸汽，同时还可采用间接换热方式，经不同流体介质进行热转换后，输出给其他用汽用热产业使用。第二，设备本身要具备智能化的全自动运行功能，保障工作过程的连续性、安全性和恒温恒压。第三，本设备采用罐体式蒸汽分配器，而且罐体储量容积不低于主蒸汽入口最大流量的3分钟以上。即，当罐体空置时，全部打开主蒸汽入口阀门后，需时3分钟以上方可将蒸汽充满罐体。该设计主要优点是提高蒸汽分配器对供热系统输出的保压稳定性，并在调节供汽时不会出现流量和压力的跳动。

当前在干热岩地热应用领域的同类设备均属单一功能应用，在处理方式和设备结构方面也相对简单。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种高效地热能综合利用全智能蒸汽分配器，其是解决地热能开发的多产业、多集群综合利用，从而提升地热能的综合使用效率，提高投资性价比，早日实现无碳排放、无需化石能源消耗，加大可再生清洁能源的普及与应用，实现同等功能的情况下：占地面积积小、智能化程度高、换热效果好、供器压力稳定、可同时满足三种或以上不同形式的供热需求。

本实用新型所采用的技术方案是：

一种高效地热能综合利用全智能蒸汽分配器，其包括：

罐体，其内部设有腔体，其上端中央位置设有蒸汽出口一，其上端设有安全阀接口，其上端设有压力表接口，其侧壁上端设有蒸汽出口二，其侧壁下端设有主蒸汽入口，其下端中央位置设有冷凝水出口，其下端设有冷凝水感应器接口；空腔均连通于蒸汽出口一、安全阀接口、压力表接口、蒸汽出口二、主蒸汽入口、冷凝水出口及冷凝水感应器接口；

换热管，其设于空腔内部，其设有换热介质出口和换热介质入口，换热介质出口和换热介质入口均设于空腔外部；

过滤隔筛，其设于空腔内部，其设于换热管下方，且其设于主蒸汽入口上方；

若干折流板，每一块折流板的一端均固定安装在罐体内侧壁；罐体内部的空腔与折流板配合形成流通道；

plc控制器；

压力表，其固定安装在压力表接口处，且其与plc控制器电性连接；

安全阀，其固定安装在安全阀接口处，且其与plc控制器电性连接；

供气阀一，其固定安装在蒸汽出口一，且其与plc控制器电性连接；

供气阀二，其固定安装在蒸汽出口二，且其与plc控制器电性连接；

冷凝水排放阀，其固定安装在冷凝水出口，且其与plc控制器电性连接；

介质入口阀，其固定安装在换热介质入口，且其与plc控制器电性连接；

介质出口阀，其固定安装在换热介质出口，且其与plc控制器电性连接；

cpu处理器，其与plc控制器电性连接。

cpu处理器电性连接有输入模块、通讯模块和报警装置。

本实用新型的有益效果是：是解决地热能开发的多产业、多集群综合利用，从而提升地热能的综合使用效率，提高投资性价比，早日实现无碳排放、无需化石能源消耗，加大可再生清洁能源的普及与应用，实现同等功能的情况下：占地面积积小、智能化程度高、换热效果好、供器压力稳定、可同时满足三种或以上不同形式的供热需求。

附图说明

图1是本实用新型的结构原理示意图一；

图2是本实用新型的结构原理示意图二；

图3是本实用新型的结构原理示意图三。

具体实施方式

如图1、图2及图3所示，本实用新型

罐体1，其内部设有腔体，其上端中央位置设有蒸汽出口一，其上端设有安全阀接口，其上端设有压力表接口，其侧壁上端设有蒸汽出口二，其侧壁下端设有主蒸汽入口，其下端中央位置设有冷凝水出口，其下端设有冷凝水感应器接口；空腔均连通于蒸汽出口一、安全阀接口、压力表接口、蒸汽出口二、主蒸汽入口、冷凝水出口及冷凝水感应器接口；

换热管9，其设于空腔内部，其设有换热介质出口和换热介质入口，换热介质出口和换热介质入口均设于空腔外部；

过滤隔筛10，其设于空腔内部，其设于换热管9下方，且其设于主蒸汽入口上方；

若干折流板，每一块折流板的一端均固定安装在罐体1内侧壁；罐体1内部的空腔与折流板配合形成流通道；

plc控制器；

压力表5，其固定安装在压力表接口处，且其与plc控制器电性连接；

安全阀3，其固定安装在安全阀接口处，且其与plc控制器电性连接；

供气阀一4，其固定安装在蒸汽出口一，且其与plc控制器电性连接；

供气阀二2，其固定安装在蒸汽出口二，且其与plc控制器电性连接；

冷凝水排放阀8，其固定安装在冷凝水出口，且其与plc控制器电性连接；

介质入口阀7，其固定安装在换热介质入口，且其与plc控制器电性连接；

介质出口阀6，其固定安装在换热介质出口，且其与plc控制器电性连接；

cpu处理器，其与plc控制器电性连接。

cpu处理器电性连接有输入模块、通讯模块和报警装置。

本发明的“全智能蒸汽分配器(装备)”，其最为核心要点是：机电一体化的融合设计。即，针对特定的多功能需求，将系统控制与机械结构设计有机结合，用最低的成本、最小的空间、最简化的方式实现可靠稳定的运行和自动化调控制的效果。其控制部分的cpu芯片可对外输出数据信号，与地热能供热系统软件相互匹配，最终形成一个智能化的地热能供给系统。

现有利用干热岩地热能的开发系统，几乎都是将干热岩地热能采热发电后，将余热余汽导入冷却塔冷却后再回灌到地下的热交换循环系统。两者相比较，无论从经济效益指标和地热能利用率方面都有非常明显的区别。具体体现在：第一，传统方式没有这方面的需求；第二，传统设计在解决问题的方式上或者是以机械结构为主，电气控制为辅的方式。没有做到结构、电气化控制、数据分析比对、软件互联互通的效果。

本装备采用罐体式分配器，而且罐体容量超过主蒸汽管道最大流量3分钟以上，保障了系统在复杂转换及操作时的稳定性。避免出现内部突变的冲击负载。

由此可见，本装备是在地热能开发综合利用领域里是非常重要的装备之一，设备本身是一个系统化和智能化的装备。与其他同类领域的技术和设备比较，有非常大的差异。

本发明的主体装备见图一所示。首先在设备工作原理方面，尤其是主体结构、仪表、阀门等配置，必须满足国际常用压力容器标准规范asme、jis、gb和eec标准中的基本安全要求。在装备主体的最顶部设置蒸汽出口1，用于提供高品质干蒸汽(恒温恒压饱和蒸汽，工作温度不低于摄氏120度)，在其工作端无论推动叶轮机还是涡轮机均可达到最高功效；顶部还分别设置安全阀和压力表，作为安全设施的保障功能；上端侧面设置蒸汽出口2，提供干湿蒸汽，其用途可用于推动涡轮机或通过热交换器装置将热力供其他产业使用。在装备内部的下端(主蒸汽入口上部)设置了盘管式热交换器，其主要的作用是对主蒸汽口带进的不稳定业态水分子或水分子团进行二次分离，然后进入上端，使得处理后的蒸汽处于均匀饱和的气态(干蒸汽)。主蒸汽入口必须设置在下端，需要与底部保持一定的距离，便于冷凝水累积排放。冷凝水出口必须设置在最底部，这是压力容器的常规做法。

按照图一所示的原理进行布局设计，本装备通过结构设计和辅助件的配置实现汽水分离、多通道、不同介质、多出口的供热分配功能，而且结构简单。根据使用时的工作额定输出量要求，在项目应用设计时按比例适选择直径、高度、厚度等尺寸参数，就可以达到预定的体积和容量要求。

由于供热系统终端用户的供热使用量通常都会出现多种原因的变化，例如季节性的需求变化、生产产能计划的调整、气候原因引起的需求量调整等，随时都会影响本设备的输出量要求。此类问题，采用传统的控制方式是难以实现的，而且即使有解决的办法，也需要采取人工设置+自动化控制相结合的方式。本发明的方法是：在每个供热分支系统的终端用户前设置有压力、温度、流量等参数仪器仪表，将信号实时传输到图二所示的cpu处理器，cpu处理器会根据接收的信号后，按照预先设定的分析程序进行比对，并将对应的出口阀门比例做出扩大或缩小(关闭)的调节指令，从而实现需求与供给的智能化调节。然而，本装备所具备调节功能与系统供热相比较仅处在有限的调节范围，如果出现大范围的用热，则用热汽调整调节，可按照同样的原理类推，通过主管道对分支系统的调控，实现系统化、无间断的线性调节，甚至关停整个供热系统，都是通过智能化的方式实现，而且不会出现因使用量变化而带来的影响，从而做到系统性的安全、保障、稳定、无间断的供热。

(参见图二)

图三所示，是本发明装备的主体结构工作原理图。主蒸汽通过入口前段管道进入设备时难免会因保温、弯道等原因产生一定的业态水分子团(湿度)，为了确保为后端提供高品质蒸汽和供热需求，本装备在内部结构设计方面进行有针对性的创新设计方案。在蒸汽的干湿分离方面，本设备通过过滤隔筛、蛇形热交换盘管、折流板、换热设备管壁四个方面进行冷凝水的分离，最后收集到设备底部统一排出。也就是说，通过本装备的蒸汽具有四级分离的功能。无论输出的使用量大小如何变化，本装备都做到最好的汽水分离效果。在最底部冷凝水的排放设置为独立的感应器和排放阀，可实现智能化排放的同时，如果经过本装置的冷凝水排放量达到可回收再利用的价值时，只需通过cpu的进行设定，并将冷凝水出口接入到其他再回收利用装置即可实现。

图三所示的分配器主体结构，采用的是一个立式罐体型结构方式，其容量需要超过主蒸汽入口最大工作流量3分钟以上。这种匹配方式，可确保设备在使用过程中的性能稳定，在执行复杂的多功能蒸汽分配调节时也不会产生压力和输出流量的跳动。

本设备应用在开采干热岩地热能时，将生产井带出的蒸汽和热水通过本设备进行有效处理后，分梯度输出。包括干蒸汽(高品质蒸汽)及(或)干湿蒸汽，同时还可采用间接换热方式，经不同流体介质进行热交换后，输出给其他用热产业使用。

设备本身要具备智能化的全自动运行功能，保障工作过程的连续性、安全性和恒温恒压。

与当前在干热岩地热应用领域的同类设备均属单一功能应用，在处理方式和设备结构方面也相对简单。

设备的作用是解决地热能开发多产业、多集群的综合利用，从而提升地热能的综合使用效率，提高投资性价比，早日实现无碳排放、无需化石能源消耗可再生能源的普应用。

本同类功能的设备比较具有：占地体积小、智能化程度高、换热效果好、可同时满足三种或以上不同形式的供热需求的特点。在执行复杂的多功能蒸汽分配调节时也不会产生压力和输出流量的跳动。

本设备具有通过机电一体化融合设计理念，具有全自动智能化控制功能，安全可靠、可控。

本实用新型应用在地热能开发综合利用领域，采用机电一体化融合设计理念，通过利用cup处理器+plc控制，实现工作运行全过程的智能化。

将生产井带出的蒸汽和热水通过本设备进行有效处理后，分梯度输出。包括干蒸汽(高品质蒸汽)及(或)干湿蒸汽，同时还可采用间接换热方式，经不同流体介质进行热交换后，输出给其他用热产业使用。

本设备与地热能综合利用开发领域的同类设备比较，具有智能化程度高、饱和蒸汽(干蒸)品质好(含水湿度低)，供汽稳定、安全等特点

采用立式罐体方式设计的蒸汽分配器，而且其容量超过主蒸汽入口工作量3分钟以上，这样的参数匹配设计，避免在执行复杂的多功能蒸汽分配调节时也不会产生压力和输出流量的跳动。

干蒸汽处理效果好。主蒸汽通过入口前段管道进入设备时难免会因保温、弯道等原因产生一定的业态水分子团(湿度)，为了确保为后端提供高品质蒸汽和供热需求，本装备在内部结构设计方面进行有针对性的创新设计方案。在蒸汽的干湿分离方面，本设备通过过滤隔筛、蛇形热交换盘管、折流板、换热设备管壁四个方面进行冷凝水的分离，最后收集到设备底部统一排除。也就是说，通过本装备的蒸汽具有四级分离的功能。无论输出的使用量大小如何变化，本装备都能做到最好的汽水分离效果。

本实用新型的有益效果是：是解决地热能开发的多产业、多集群综合利用，从而提升地热能的综合使用效率，提高投资性价比，早日实现无碳排放、无需化石能源消耗，加大可再生清洁能源的普及与应用，实现同等功能的情况下：占地面积积小、智能化程度高、换热效果好、供器压力稳定、可同时满足三种或以上不同形式的供热需求。