一种汽液分离式中高温地热流体实验测试系统的制作方法

1.本发明属于中高温地热产能测试技术领域，具体是一种汽液分离式中高温地热流体实验测试系统。


背景技术：

2.地热资源具有储量丰富、分布广泛、对环境污染小、可再生等一系列优点。相对于太阳能、风能来说，地热资源不受季节、气候、昼夜变化等外界因素干扰，地热资源按照地热温度范围可以分为高温地热、中温地热、低温地热。低温地热能的温度一般低于90℃，中温地热能的温度介于90～150℃之间，高温地热能的温度高于150℃。一般认为，中高温地热资源才具备地热发电的意义。
3.近些年来关于中高温资源在供暖、制冷、发电等方面的的开发利用越来越广泛。在理想状态下，由生产井抽出能量载体水或蒸汽等物质，带到地面的热量利用完后，将冷水再次注入地下，周而复始，重复利用。
4.在对中高温地热资源区进行开发利用之前，可以采用体积法估算区内中高温地热资源热储量，但开发利用过程中到底多少能量能被有效利用是未可知的。因此，需要较为精确地获得载热流体在井口处的可用能，作为研究中高温地热资源能量获取及转换与高效利用中的关键科学技术问题的基础参数，帮助我们了解地热田的开发潜力，对地热产出进行有效管理。
5.因此，现有技术中亟需一种对地热流体进行高精度的模拟，以提高实验精确度，更准确地获得地热热源在利用过程中各个参数的变化情况的技术方案。


技术实现要素：

6.针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种汽液分离式中高温地热流体实验测试系统。
7.一种汽液分离式中高温地热流体实验测试系统，包括蒸汽发生器、热水器、气罐、分离器、冷却器、冷凝水循环泵、冷却水循环泵、凝汽器和冷却塔；所述蒸汽发生器的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述热水器的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述气罐的出口管路上设置有流量计，所述蒸汽发生器、所述热水器和所述气罐的出口管路均与所述分离器的进口管路连接，所述分离器的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述分离器的气体出口管路与所述凝汽器的气体进口连接，所述分离器的气体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述分离器的液体出口管路与所述冷却器的气体进口连接，所述分离器的液体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述冷却器的液体出口和所述凝汽器的液体出口管路均与所述冷凝水循环泵的进口管路连接，所述凝汽器的液体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述凝汽器的气体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述冷凝水循环泵的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述冷
凝水循环泵的出口管路分别与所述蒸汽发生器和所述热水器的进口管路连接，所述冷凝水循环泵的出口管路上设置有温度传感器和压力传感器，所述冷却器的冷却水出口和所述凝汽器的冷却水出口均与所述冷却塔的进口管路连接，所述冷却塔的进口管路上设置有温度传感器，所述冷却塔的出口管路与所述冷却水循环泵的进口连接，所述冷却水循环泵的出口管路分别与所述冷却器的冷却水进口和所述凝汽器的冷却水进口管路连接，所述凝汽器的冷却水进口管路上设置有温度传感器，所述冷却水循环泵的出口管路上设置有温度传感器。
8.本发明有益效果在于：
9.1.设有蒸汽发生器，且蒸汽发生器管路中设有阀门，蒸汽发生器产出的蒸汽用于模拟现实工程中地热流体中的蒸汽态流体，阀门用于控制蒸汽发生器的蒸汽流量。
10.2.设有热水器，且热水器管路中设有阀门，热水器产出的热水用于模拟现实工程中地热流体中的液态流体，阀门用于控制热水器的热水流量。
11.3.蒸汽发生器管路与热水器管路通过三通阀门连通到一起，蒸汽发生器管路的阀门与热水器管路的阀门联合调节用于模拟地热流体的干度。
12.4.设有气罐，且气罐管路中设有阀门，气罐产出的气体用于模拟现实工程中地热流体中的不凝性气体，阀门用于控制气罐的气体流量。
13.5.设有凝汽器，能够对进入凝汽器的蒸汽和气体进行冷凝，凝汽器采用的是管壳式换热器，冷凝水进入管程，蒸汽和气体进入壳程，蒸汽冷凝为液体，气体通过凝汽器上出口排出。
14.6.在蒸汽发生器、热水器各出口、三通阀门后出口、分离器各出口、凝汽器各出口均设置了温度传感器、压力传感器和流量计，其中温度传感计、压力传感器计为了检测在不同温度、不同压力下，管内流体的状态，流量计为了检测流体在管路中的体积流率。
附图说明
15.图1为本发明的系统图。
16.图中：1
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蒸汽发生器；2
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热水器；3
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气罐；4
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分离器；5
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冷却器；6
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冷凝水循环泵；7
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冷却水循环泵；8
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凝汽器；9
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冷却塔。
具体实施方式
17.下面根据具体实施方式对本发明做进一步阐述。
18.如图1所示的汽液分离式中高温地热流体实验测试系统，包括蒸汽发生器1、热水器2、气罐3、分离器4、冷却器5、冷凝水循环泵6、冷却水循环泵7、凝汽器8和冷却塔9；蒸汽发生器1的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，热水器2的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，气罐3的出口管路上设置有流量计，蒸汽发生器1、热水器2和气罐3的出口管路通过四通阀与分离器4的进口管路连接，分离器4的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，分离器4的气体出口管路与凝汽器8的气体进口连接，分离器4的气体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，分离器4的液体出口管路与冷却器5的气体进口连接，分离器4的液体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，冷却器5的液体出口和凝汽器8的液体出口管路通过三通阀与冷凝水循环泵
6的进口管路连接，凝汽器8的液体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，凝汽器8的气体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，冷凝水循环泵6的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，冷凝水循环泵6的出口管路通过三通阀与蒸汽发生器1和热水器2的进口管路连接，冷凝水循环泵6的出口管路上设置有温度传感器和压力传感器，冷却器5的冷却水出口和凝汽器8的冷却水出口均与冷却塔9的进口管路连接，冷却塔9的进口管路上设置有温度传感器，冷却塔9的出口管路与冷却水循环泵7的进口连接，冷却水循环泵7的出口管路通过三通阀分别与冷却器5的冷却水进口和凝汽器8的冷却水进口管路连接，凝汽器8的冷却水进口管路上设置有温度传感器，冷却水循环泵7的出口管路上设置有温度传感器。
19.采用该系统来进行验证中高温地热流体的产能测试时，各部件的作用如下：
20.蒸汽发生器1用于模拟地热蒸汽，通过调节管路中的阀门开度，以控制系统中蒸汽发生器1产生的蒸汽量。
21.热水器2用于模拟地热水，通过调节管路中的阀门开度，以控制系统中热水器2产生的热水量。
22.气罐3用于模拟地热流体中存在的不凝性气体，通过调节管路中的阀门开度，以控制系统中气罐3排出的气体量。
23.分离器4为混合后的流体提供一个扩容的场所，通过减压扩容，使流体发生闪蒸，使混合流体发生气液分离。
24.上述系统的工作流程如下：
25.蒸汽发生器1产生蒸汽通过温度传感器、压力传感器和流量计分别测量蒸汽的温度、压力和流量；热水器2产生的热水通过温度传感器、压力传感器和流量计分别测量热水的温度、压力和流量；气罐3提供的不凝性气体，不凝性气体的流量通过流量计测量；蒸汽发生器1、热水器2的出口管路上设置有阀门，作用是通过改变阀门的开度，以控制蒸汽、热水的流量，用于模拟地热流体的干度。气罐3的出口管路上设置有阀门，作用是通过改变阀门的开度，以控制气体的流量，用于模拟地热流体中不凝性气体的含量。
26.蒸汽发生器1产生的蒸汽、热水器2产生的热水和气罐3排出的气体汇集到一起，通过四通阀一同输送到分离器4内，分离器4的进口管路上设置温度传感器、压力传感器和流量计，分别用于测量进入分离器4的混合流体的温度、压力和流量。进入分离器4的混合流体在分离器4内减压扩容，发生闪蒸，实现气液分离；分离出的蒸汽和气体通过分离器4的气体出口管路流出，通过温度传感器、压力传感器和流量计分别测量分离出的蒸汽和气体的温度、压力和流量后，流入到凝汽器8内。
27.分离出的蒸汽和气体经过凝汽器8冷凝，气体由凝汽器8的气体出口管路排出，凝汽器8的气体出口管路上的温度传感器、压力传感器和流量计分别检测气体的温度、压力和流量；分离出的蒸汽在凝汽器8中被冷凝为液态冷凝水，冷凝水由凝汽器8的液体出口管路流出；分离器4的液体出口管路流出的热水经过分离器4的液体出口管路后，流入冷却器5冷凝，分离器4的液体出口管路上的温度传感器、压力传感器和流量计分别测量流出热水的温度、压力和流量。
28.冷凝后的冷凝水由冷却器5的冷凝水出口流出，与来自凝汽器8的冷凝水出口排出的冷凝水混合，经过三通阀一同输送到冷凝水循环泵6内，冷凝水循环泵6进口管路上设置
了温度传感器、压力传感器和流量计，用于测量混合后冷凝水的温度、压力和流量；冷凝水通过冷凝水循环泵6加压，经过三通阀门回送到蒸汽发生器1和热水器2内。冷凝水循环泵6出口管路上设置了压力传感器和温度计，用于测量加压后冷凝水的压力和温度。
29.冷却水循环泵7将来自冷却塔9的冷凝水加压，通过三通阀门分别送入到冷却器5和凝汽器8内，在冷却器5内冷凝后由冷却器5的冷却水出口排出，在凝汽器8内冷凝后由凝汽器8的冷却水出口排出，来自冷却器5的冷却水与来自凝汽器8的冷却水混合后通过三通一同输送到冷却塔9内，冷却塔9进口管路上设置了温度计，用于测量冷却水温度。
30.当模拟的地热流体为干蒸汽型地热流体时，打开蒸汽发生器1的出口管路上的阀门，关闭热水器2的出口管路上的阀门，调节气罐3的出口管路上的阀门的开度，来根据具体情况，模拟不凝性气体在地热流体中的含量。
31.当模拟的地热流体为湿蒸汽型地热流体时，打开蒸汽发生器1、热水器2的出口管路上的阀门，调节气罐3的出口管路上的阀门的开度，来根据具体情况，模拟不凝性气体在地热流体中的含量。
32.当模拟的地热流体为热水型地热流体时，关闭蒸汽发生器1的出口管路上的阀门，打开热水器2出口管路上的阀门，调节气罐3的出口管路上的阀门的开度，来根据具体情况，模拟不凝性气体在地热流体中的含量。
33.以上的仅是本发明的优选实施方式，但本发明并不局限于上述的具体实施方式，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种汽液分离式中高温地热流体实验测试系统，其特征是，包括蒸汽发生器(1)、热水器(2)、气罐(3)、分离器(4)、冷却器(5)、冷凝水循环泵(6)、冷却水循环泵(7)、凝汽器(8)和冷却塔(9)；所述蒸汽发生器(1)的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述热水器(2)的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述气罐(3)的出口管路上设置有流量计，所述蒸汽发生器(1)、所述热水器(2)和所述气罐(3)的出口管路均与所述分离器(4)的进口管路连接，所述分离器(4)的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述分离器(4)的气体出口管路与所述凝汽器(8)的气体进口连接，所述分离器(4)的气体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述分离器(4)的液体出口管路与所述冷却器(5)的气体进口连接，所述分离器(4)的液体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述冷却器(5)的液体出口和所述凝汽器(8)的液体出口管路均与所述冷凝水循环泵(6)的进口管路连接，所述凝汽器(8)的液体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述凝汽器(8)的气体出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述冷凝水循环泵(6)的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述冷凝水循环泵(6)的出口管路分别与所述蒸汽发生器(1)和所述热水器(2)的进口管路连接，所述冷凝水循环泵(6)的出口管路上设置有温度传感器和压力传感器，所述冷却器(5)的冷却水出口和所述凝汽器(8)的冷却水出口均与所述冷却塔(9)的进口管路连接，所述冷却塔(9)的进口管路上设置有温度传感器，所述冷却塔(9)的出口管路与所述冷却水循环泵(7)的进口连接，所述冷却水循环泵(7)的出口管路分别与所述冷却器(5)的冷却水进口和所述凝汽器(8)的冷却水进口管路连接，所述凝汽器(8)的冷却水进口管路上设置有温度传感器，所述冷却水循环泵(7)的出口管路上设置有温度传感器。
技术总结
本发明提供了一种汽液分离式中高温地热流体实验测试系统，包括蒸汽发生器、热水器、气罐、分离器、冷却器、冷凝水循环泵、冷却水循环泵、凝汽器和冷却塔；所述蒸汽发生器的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述热水器的出口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计，所述气罐的出口管路上设置有流量计，所述蒸汽发生器、所述热水器和所述气罐的出口管路均与所述分离器的进口管路连接，所述分离器的进口管路上设置有温度传感器、压力传感器和流量计。本发明能够对地热流体进行高精度的模拟。体进行高精度的模拟。体进行高精度的模拟。


技术研发人员：ꢀ(74)专利代理机构
受保护的技术使用者：河北工业大学
技术研发日：2021.02.28
技术公布日：2021/6/29