一种地热发电方法

技术领域

本发明隶属发电领域，是一种国际上新型地热发电方法。

背景技术

目前世界上主要采用钻井压裂注水获取热资源，办法粗糙，效率不高，本方法是一种全新的方法，本地热发电可以参考火力发电，工程施工可以参考地铁隧道施工。

说明内容

一种地热发电方法是一种新型利用地热发电的方法，它是通过在高海拔地下干热岩区建立供能区，通过隧道与发电区、供水区相通进行发电，隧道出口处还设立维修区。由于死火山附近区域干热岩区域海拔往往比平原地区高出很多，高海拔干热岩区主要在死火山周边区域寻找。活火山周边当然更容易寻找，但开发风险大，易导致火山爆发，需谨慎！具体说明如下：

本地热发电方法一般分四个区域：干热岩供能区、发电区、供水区、维修区。参考附图1，干热岩供能区与发电区隧道相连，隧道地面出口处连通维修区。隧道、发电区施工参考地铁施工，高温区施工要采用特殊的隧道施工方法。跟地铁一样，隧道底要铺设轨道。地热发电特点就是施工很麻烦，事先要确定好高海拔干热岩区位置，仔细勘察好隧道路线并规划好发电区和供水区位置然后开始施工。从隧道入口处到发电区，乃常规的地铁施工方式，发电区内部结构可以参考地铁站结构建设规划。从发电区到供能区，隧道开始开叉，扩展成多条隧道，参考附图2。供能区实际上就是由深入干热岩区的多条分散开来的末端隧道组成，隧道的数量取决于干热岩区域的大小。由于进入高温区，施工方式与常温处有很大的不同，所以隧道建到哪里管道就要铺设到哪里。管道有进水管道、出汽管道、进气管道、出气管道四种，进出气管道每隔一定距离就设有接口。高温处开挖隧道，盾构机要特殊防热设计，人员电子设备都置于特殊的隔热工作室中，有进出活动管道与进出气管道相连，各方面要做耐热设计。这时，隧道的框构不能采用传统的钢筋混凝土结构了，高温区要采用耐高温石块磨成规则形状码成拱形，一般是码成错位的两层，参考附图3。耐高温石块一般有凹槽和凸起设计以方便安装，参考附图4，自然底部的石块是单突，中间的一块是双凹，材质采用玄武岩为宜，拱形外部与隧道壁之间填充上粘土。如果还要加固，可以在拱形下方安装钢架结构。隧道底部都要铺设轨道，高温区这里枕木不能使用传统的木头和混凝土枕木，在非干热岩区可以用玄武岩石块切成长条型做枕木，而在干热岩区则要用金属板条做为枕木，参考附图5，施工时要注意，金属板上表面与周边干热岩区上表面处于同一个平面，这是因为将来工作锅炉就是安置在轨道上，当然金属板表面要做防氧化处理。在高温区，各管道外表都要包裹上绝热套，当然由于发电的需要出汽管道所有地方都要包裹上。隧道建好轨道和管道铺好后，就可以通过特种机车将要在干热岩区工作的特制锅炉送至供能区。这种特种机车与普通火车机车最大的不同就是它的工作室也要做绝热处理，各方面要做耐热设计，人员和电子器件都在工作室中，其上也有活动的管道与隧道中进出气管道随机相连。特制锅炉结构参考附图6，它的底部之所以是平的是因为它要搁置在干热岩区轨道上，其上自然有进水接口和出汽接口，另外还预设有方便工作人员检修的接口和管道。运输时，它被安置在特制的叉型底盘上，当然底盘下面有运输轮，参考附图7，特制锅炉的安置是通过散置的多个机械千斤顶插入特制锅炉下部的条形槽中，机械传动千斤顶升起托起锅炉，再由特种机车将叉型底盘与特制锅炉组合体推至干热岩工作区的轨道上，到达目标地点后，传动千斤顶，将锅炉缓缓放下，参考附图8，机车抽出叉形底盘离开，即工作锅炉是通过带有千斤顶的叉车运至干热岩区隧道中的轨道上安置，后面讲的维修也是通过这种叉车将其拖到维修区维修。轮到特制安装车上场来安装管道了，这种安装车它不但有隔热工作室，它还有特制的机械臂，机械臂挂有一个小型隔热工作室，参考附图9，单人的小型隔热工作室配有两个工作孔，工作孔中安装好了隔热袖筒与隔热手套，工作人员就是通过工作孔完成高温区作业，双人的自然有四个工作孔。当然，凡是工作室都依托隧道中进出气管道工作。特别说明一下，高温区管道的焊接等工作都要采用这种特种安装车，机械臂上的隔热工作室有人员站立型和人员躺卧型两种。一般的安装车有两个机械臂，一个负责托小型工作室，一个负责运输物品。为方便管道安装，各管道宜距地面一定距离，相互之间也有间隔，这个可以参考火力发电中各管道安装。在安装完毕一个锅炉后，接着再送来一个靠近前一个放在同条轨道上，再完成管道连通等工作，一个接一个直到该条隧道上的干热岩工作区放满，然后，在距离干热岩区一定距离的热区安装一套组合门，关闭隔离内外气体，保障内部易氧化的材料不氧化，然后通水，相关管道打开，这条线路上的锅炉开始工作，联通这条线路对应的汽轮发电机，这条线路开始发电。接着开始另一条线路的挖掘和安装工作。当然，可以多条线路同时施工安装发电，这视具体情况而定。由于一般地表水所在位置海拔比相近的干热岩区海拔高，在合适位置安排供水池，连通管道将水引至锅炉，锅炉管道中的水的水压高于锅炉内部水蒸气的气压，供水不存在障碍，就不必象火力发电那样建高水塔了。供水池如果地势过高，则需在隧道中设置过渡供水池，这个比较灵活，地面供水水池的设置就比较灵活了，可以设置成主供水池和附水池，主水池直接为锅炉供水，有过渡供水池的是为过渡供水池供水，过渡供水池再为锅炉供水。从汽轮发电机出来的水蒸气排到主水池上方再通管道送入水面，水蒸气凝聚成水，并且给主水池中的水加热，这样进入锅炉中的水是热水，这可以有效提高发电效率。附水池一般地势比主水池高，其中有水源源不断流向主水池，作为主水池水量的补充。由于锅炉工作一定时间，锅炉底部会产生锅垢，必须要维修，先断水停止发电后再开门，特制工作车带工作人员先打开管道的连接，第一个完成后离开，特种机车将叉形底盘送入锅炉底部，传动各千斤顶让千斤顶升起，托起锅炉，拖出隧道到维修区维修，然后再进行下一个锅炉的工作，这样维修的是整条工作隧道上的锅炉。由于维修区在隧道外，这个好安排，这里不详述。当然维修完毕后又重新安装恢复发电。另外还要着重阐述一下检修工作，要制作特殊的微型检修车辆，这种车辆自然是绝热设计，有可与隧道中进出气管道接通的接口与活动管道，自然也有工作窗口，这种车辆主要再高温区轨道边外狭小路线活动，电动的应该事先在隧道顶部安装通电轨道，类似城市无轨电车活动；无动力的采用手动，有点类似滑雪运动员采用雪杖的运动方式。先由特制工作车将装有工作人员的检修车辆送至指定位置，然后放下检修车让检修车自行完成检修工作。高温区检修需要小心谨慎，这种工作是很辛苦的。这种检修车不能转弯，隧道中狭窄的区域也不允许转弯，它的返回是倒着回来的。

自然，发电区也可以设置在地表上，通过管道送入隧道同样能发电，但战时易受攻击，在隧道中安全，这主要靠成本与安全综合考虑。地热发电施工检测保养重点在高温区，施工检测维护机车车辆均要做耐热设计，安排与外界绝热的人员电子设备均在其内的工作室，工作室依靠接通隧道中已经安置好的进出气管道提供工作生活环境。在冬季寒冷地区的地热发电站部分汽轮机前进汽管道还开有分叉管道，可以在冬季关闭发电机而进汽通道打开分叉管道为地面设施直接提供暖气。

隧道中电缆的铺设方面，为简单计，热区一般安置在进出气管道中为宜，普通隧道就一般铺设，这个好解决。

附图说明

图1是一套干热岩发电系统简单示意图，图中1是干热岩供能区，2是隧道，3是发电区，4是地表，5是供水系统，6是隧道出口，7是维修区。

图2是从发电区往供能区隧道拓展示意图，图中8是发电区往供能区的过度隧道，9是深入干热岩区的供能隧道。

图3是高温区隧道的框构结构简单示意图，图中10是底部玄武岩石块砖，11是结构石块砖，12是顶部的石块砖。

图4是框构结构中结构玄武岩石块砖侧面示意图。

图5是供能隧道中轨道上的金属板枕木剖面图，图中13是金属板枕木，14是铁轨。

图6是特制的安装在干热岩工作区的特制锅炉侧面图，图中15是锅炉壳体，16是为配合安装特殊设计的槽。

图7是运输特制锅炉的叉形底盘简单俯视图，图中17是底盘臂，18是底盘臂上的千斤顶，19是运输接口，图中未示意出底盘臂下的运输轮。

图8是特制锅炉安置在干热岩区中隧道的轨道上示意图，图中20是干热岩地面。

图9是机械臂控制的小型隔热工作室示意图，图中21是机械臂，22是隔热箱，23是工作手臂。

具体实施方式

在地震带和火山区附近探测寻找到高海拔干热岩区，在这样的干热岩区建造干热岩发电站，可以消耗掉大量的干热岩能量，进而消耗一些该干热岩区下面的岩浆的能量，故而岩浆的活动减弱，由于地震火山爆发就是由于岩浆活动慢慢集聚能量，由天体引力诱发能量释放的结果，地热发电可以大量消耗地震火山爆发产生所需要的能量，故地热发电是一种预防地震火山爆发的办法。

中国境内有660座死火山，在这些死火山周边寻找可以找到大量的可以用来地热发电的干热岩区，而在青藏高原找到可以用来发电的干热岩区并建地热发电站，不仅可以减少高原地区的地震，实现能源自给自足，还有大量的能源富余拿来供应内地。在长白山活火山周边找到的干热岩区施工一定要注意，别诱发火山爆发，一定要距离天池远点！当然，在那些温泉附近，也有高海拔干热岩区。另外，中国新疆还有一个特殊的地方，那就是火焰山，这是一个特别适合地热发电的地方，中国第一个地热发电站应该建在此处！

地热发电是一种绿色发电方式，对环境的污染极小，而且发电时除了供水外不需要其它材料，很经济。它也有缺点，就是地热发电站的施工建设困难，因为要深入地下，往往要穿透坚硬的岩石层，还要在高温地带作业，在地震带边建设要考虑地震爆发的可能，在地震爆发可能性高的时间段还不能施工。在死火山附近，尽量离火山口远点，别把死火山变成活火山。有利也有弊，整体来说利明显大于弊。

中国化石能源相对偏少，地热资源却很丰富，因此要大力发展地热发电，以此来替代火力发电，让火力发电彻底沦为配角，大幅度改善中国的生态环境。