一种利用盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐的方法 |
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| 申请号 | CN202210719655.9 | 申请日 | 2022-06-23 | 公开(公告)号 | CN115142831B | 公开(公告)日 | 2024-04-26 |
| 申请人 | 江苏国能石油天然气有限公司; 江苏苏盐井神股份有限公司; 江苏省制盐工业研究所有限公司; | 发明人 | 刘凯; 刘正友; 卢青峰; 程文波; 何卉; 宋茜茜; | ||||
| 摘要 | 一种利用盐穴储气库卤 水 余压驱动MVR制盐的方法，包括：(1)选择一定体积的盐穴空间；(2)建立地面与地下盐穴空间的连接通道；(3)利用气体 压缩机 ，将一定体积的气体，经由注入通道，注入地下盐穴空间内；(4)在 电能 富余时间段，利用电 力 注水设备，将液体经由注入通道，注入地下盐穴空间内；(5)液体进入地下盐穴空间后，转变为卤水，同时压缩盐穴内的气体，将电能转换为气体 势能 ；(6)控制地下盐穴空间的排出通道，压缩气体驱动地下盐穴空间内的卤水连续稳定排出地面，并进入 水轮机 ；(7)水轮机作为MVR制盐压缩机的动力来源，最终实现MVR 蒸发 制盐。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种利用盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐的方法，该方法包括以下步骤： |
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| 说明书全文 | 一种利用盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐的方法技术领域[0001] 本发明涉及一种利用盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐的方法。 背景技术[0003] 在我国，盐穴资源丰富，盐穴作为储气、储油空间来利用变得越来越广泛。例如CN110593917A公开了一种快速建造平卧式超大盐穴溶腔储库的方法，具体地说是通过多井连通，利用多盐穴溶腔溶通串联组合、多井组合大流量注水、多井组注排组合控制腔体形态，实现快速建造超大盐穴溶腔储库。该发明可以实现大流量注排快速造腔扩容，通过调整井组不同注排组合方式，达到人为控制腔体上溶及腔体发育形态的目的，实现在层状岩盐中快速建设超大盐穴溶腔储库，具有建腔周期短、溶腔体积大、腔体发育过程可人为干预、岩盐回采率高等特点。 [0004] CN109751022A公开了一种连通井盐穴储气库的注采气方法，包括：将连通井盐穴储气库的连通井分为：注采气井、注排卤井；在储气库注气时，天然气通过注采气井注入储气库，天然气由上而下驱赶卤水，储气库内的卤水由注排卤井排出；在储气库采气时，卤水通过注排卤井注入储气库，卤水由下而上驱赶天然气，储气库内的天然气通过注采气井采出；在储气库既不注气也不采气时，在储气库内预留一定量的天然气，通过注采气井将淡水或淡盐水注入储气库，淡水或淡盐水溶解岩盐后形成卤水，卤水由注排卤井排出。该发明解决了盐穴储气库腔体体积易缩小、垫底气占比大和建设周期长等问题，实现了连通井盐穴储气库的安全、高效运行。 [0005] 机械热压缩制盐(MVR)装置应用热压制盐，热压制盐工艺采用关键设备压缩机，通常为离心式压缩机，离心式压缩机一般采用汽轮机或电机驱动，汽轮机驱动离心式压缩机有着转速可调、负荷易控制以及合理利用装置自产蒸汽等特点，广泛的运用于工业生产中。 发明内容[0007] 本发明提供一种利用盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐的方法，以地下盐穴内天然气(或者其他阻溶气体如氮气)作为储能介质，以卤水为MVR制盐的动力传输媒介，不需要发电机、电动机等设备，充分利用电能富余时间段廉价电力资源，高压注水蓄能，利用盐穴排出卤水的余压驱动水轮机，以水轮机作为MVR制盐的动力来源。发明人发现，高压注水蓄能后的卤水余压非常适合用于驱动水轮机，由此实现了将采卤和制盐或制碱工序有机结合。 [0008] 本发明涉及一种利用盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐的方法，该方法包括以下步骤： [0009] (1)选择一定体积的盐穴空间，任选地对其深度、体积、形态进行检测； [0010] (2)建立地面与地下盐穴空间的连接通道，包括：注入通道、排出通道； [0011] (3)利用气体压缩机，将一定体积的气体(天然气或者其他阻溶气体如氮气等)，经由注入通道，注入地下盐穴空间内； [0012] (4)在电能富余时间段，利用电力注水设备(如高压注水泵)，将液体(如淡水或淡卤水)经由注入通道，注入地下盐穴空间内； [0013] (5)液体进入地下盐穴空间后，转变为卤水，同时压缩盐穴内的气体，将电能转换为气体势能，实现能量存储； [0014] (6)控制地下盐穴空间的排出通道，压缩气体驱动地下盐穴空间内的卤水连续稳定排出地面，并进入水轮机； [0016] 进一步地，该方法进一步包括：水轮机排出的卤水作为制盐或制碱原料卤水，用于制盐或制碱。 [0017] 进一步地，在步骤(1)中，对地下高压存储空间的深度、体积、形态中的一个或多个进行检测，例如对地下高压存储空间的深度、体积进行检测，或者对地下高压存储空间的深度、体积、形态进行检测。 [0018] 进一步地，在步骤(1)中，盐穴为满足气密封要求，并具有一定体积的地下存储空间，地下存储空间由一个空间体或多个空间体并联组成，空间体为单个独立的空间体或一3 3 3 3 组连通的空间体，的体积通常≥1万m，例如1‑1000万m 、10‑200万m 或20‑100万m，其深度范围可以是100‑5000m，例如200‑4000m、300‑3500m或400‑3200m，优选500‑3000m。在地面通过管道将各个盐穴空间相互并联； [0019] 进一步地，在步骤(2)中，地面与盐穴的连接通道为两个连通通道，分别用于注入和排出；或者注入和排出为一个共用的连接通道，连接通道均满足气密封要求，其地下出入口距离地下空间的底部可为1‑30m，例如2‑25m、3‑20m、3‑18m或3‑15m，优选3‑10m。 [0020] 进一步地，在步骤(3)中，注入盐穴的气体为不会影响地下空间气密封要求的气体，不溶于液体，不腐蚀损坏设备和地下空间，例如氮气、空气、天然气或其他气体中的一种或多种。 [0021] 进一步地，在步骤(3)中，如果盐穴为单个独立空间体，那么气体存储在该空间体的上部；如果地下高压存储空间为一组相互连通的空间体，那么气体存储在相对位置最高的空间体内。 [0022] 进一步地，在步骤(3)中，在向盐穴注气过程中，地下空间的上限压力以不影响地层的气密封性为准，优选其上限压力为地层破裂压力的30％‑60％，进一步例如35％‑55％或40％‑50％或42％‑48％。地层的破裂压力通常根据地应力测试结果确定，一般采用水压致裂法，即在地层竖直钻孔内封隔一段，通过小体积、高压流体注入，在测试层位产生一条张性裂缝并将该裂缝扩展到原始地层中，然后停止流体注入，裂缝随压力下降而闭合，通过分析压降曲线，计算得出地层的破裂压力。 [0023] 进一步地，在步骤(4)中，电能富余时间段包括：每日的用电谷期或平期，或新能源发电(例如包括风能、光能的一种或两种)的高峰时间段，或其它电力富余时间段。通常根据电费价格，将每天不同的时间段分为用电峰期、平期和谷期，电价高的时间段定为用电峰期，电价居中的时间段定为用电平期，电价低的时间段定为用电谷期，不同国家或地区的用电峰期、平期和谷期所对应的具体时间段存在一定差别。例如，用电峰期时间段可为8:00‑11:00和17:00‑22:00；平峰时间段可为11:00‑17:00和22:00‑24:00，用电谷期时间段可为 0:00‑8:00。 [0024] 进一步地，在步骤(4)中，在向盐穴注入液体过程中，地下空间的压力将逐渐升高，其上限压力以不影响地层的气密封性为准，优选其上限压力为地层破裂压力的60％‑90％，进一步60％‑85％或65％‑80％或70％‑75％。 [0025] 进一步地，在步骤(5)中，由于比重差异，注入地下高压存储空间的液体首先存储在地下空间的底部；随着液体的不断注入，气液界面逐渐升高，气体的势能逐渐增大，实现电能转换为气体势能。 [0026] 进一步地，在步骤(6)中，卤水进入水轮机的进水管道，卤水通常以1‑5m/s和流量3 3 1000‑5000m /h进入水轮机。水轮机的操作一般需要1000‑5000m /h的流量，进口压力1‑ 5MPa；机械热压缩制盐(MVR)装置应用热压制盐，热压制盐工艺采用关键设备压缩机，通常为离心式压缩机，离心式压缩机一般采用汽轮机或电机驱动，汽轮机驱动离心式压缩机有着转速可调、负荷易控制以及合理利用装置自产蒸汽等特点，广泛的运用于工业生产中。 [0027] 进一步地，在步骤(6)中，在地下高压存储空间的排出通道被打开后，地下空间内的气体逐渐膨胀，气液界面逐渐下降，地下空间内的液体被挤压出地面，进入水轮机并驱动水轮机。在此过程中，气液界面保持在排出通道地下出入口的上方，距离出入口≥1m，例如1‑10m或2‑8m或3‑6m或3‑5m。 [0028] 进一步地，水轮机排出的卤水作为制盐或制碱原料卤水，卤水制盐或制碱按照已知的工艺进行。 [0029] 本申请中，“任选的”表示后续的步骤发生或不发生。 [0030] 本发明具有以下技术效果或优点： [0031] 1、本专利以地下盐穴内天然气(或者其他阻溶气体如氮气)作为储能介质，以卤水为MVR制盐的动力传输媒介，不需要发电机、电动机等设备，能量损耗小，能量的利用率高。 [0032] 2、本专利所述的制盐装置可以和盐穴储气库运行有机结合，在利用地下空间储存天然气的同时，实现能量存储及MVR制盐，实现盐穴空间高效利用。 [0034] 图1为连通盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐工艺示意图，以2个相互连通的盐穴为例进行说明； [0035] 图2为单个盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐工艺示意图。 [0036] 其中，1为MVR制盐压缩机，2为电力注水设备，3为注入通道，4为气体，5为液体，6为排出通道，7为盐穴空间，8为水轮机，9为制盐或制碱系统，10气体压缩机。 具体实施方式[0037] 为了进一步了解本发明，以下结合附图和实施例对本发明作进一步的详细阐述，但并非对本发明的限制，应当理解，这些描述只是为了进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制。凡依照本发明公开内容所作的任何本领域的等同替换，均属于本发明的保护范围。 [0038] 图1所示为连通盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐工艺示意图，选择一组或多组连通盐穴空间7，对其深度、体积、形态进行检测；建立地面与地下盐穴空间的连接通道，包括注入通道3、排出通道6；利用气体压缩机10，将一定体积的气体(天然气或者其他阻溶气体如氮气等)，经由注入通道3，注入盐穴空间7内；在电能富余时间段，利用电力注水设备(如高压注水泵)2，将液体(如淡水或淡卤水)，经由注入通道3，注入盐穴空间7内；液体进入地下盐穴空间7后，转变为卤水，同时压缩盐穴空间内的气体，将电能转换为气体势能，实现能量存储；控制地下盐穴空间7的排出通道6，压缩气体驱动地下盐穴空间内的卤水连续稳定排出地面，并进入水轮机8；水轮机8作为MVR制盐压缩机1的动力来源，最终实现MVR蒸发制盐；水轮机8排出的卤水作为制盐或制碱的原料卤水在制盐或制碱系统9中制盐或制碱。 [0039] 图2所示为单个盐穴储气库卤水余压驱动MVR制盐工艺示意图，选择一个或多个独立盐穴空间，对其深度、体积、形态进行检测；建立地面与地下盐穴空间的连接通道，包括注入通道3、排出通道6；利用气体压缩机10，将一定体积的气体(天然气或者其他阻溶气体如氮气等)，经由注入通道3，注入地下盐穴空间7内；在电能富余时间段，利用电力注水设备(如高压注水泵)2，将液体(如淡水或淡卤水)，经由注入通道3，注入地下盐穴空间7内；液体进入地下盐穴空间7后，转变为卤水，同时压缩盐穴内的气体，将电能转换为气体势能，实现能量存储；控制地下盐穴空间7的排出通道6，压缩气体驱动地下盐穴空间内的卤水连续稳定排出地面，并进入水轮机8；水轮机8作为MVR制盐压缩机1的动力来源，最终实现MVR蒸发制盐；水轮机8排出的卤水作为制盐或制碱的原料卤水在制盐或制碱系统9中制盐或制碱。 [0040] 实施例1 [0041] (1)选择8组连通井盐穴空间，对盐穴的深度、体积、形态进行检测，盐穴空间的总体积约500万方，深度范围1300‑1600m； [0042] (2)建立地面与地下高压存储空间的连接通道，包括注入通道、排出通道；通过分析地应力测试结果，得出洞穴所在地层的破裂压力为29MPa，选定洞穴注气后的上限压力为16.5MPa，洞穴注入液体后的上限压力为23MPa。 [0043] (3)利用气体压缩机，将一定体积的天然气，经由注入通道，注入地下高压存储空间内，注气至洞穴的压力达到16MPa； [0044] (4)在电能富余时间段，利用电力注水设备(如高压注水泵)，将淡水经由注入通道，注入地下盐穴内，注水至洞穴的压力上升至18.6MPa； [0045] (5)淡水进入地下盐穴后，转变为卤水，同时压缩盐穴内的天然气，将电能转换为气体势能，实现能量存储； [0047] (7)水轮机作为MVR制盐压缩机的动力来源，最终实现MVR蒸发制盐。 [0048] (8)水轮机排出的卤水作为制盐的原料卤水，进入制盐工序制盐。 [0049] 实施例2 [0050] (1)选择15口单井盐穴空间，对盐穴的深度、体积、形态进行检测，盐穴空间的总体积约375万方，深度范围1200‑1500m； [0051] (2)建立地面与地下高压存储空间的连接通道，包括注入通道、排出通道；通过分析地应力测试结果，得出洞穴所在地层的破裂压力为27MPa，选定洞穴注气后的上限压力为15MPa，洞穴注入液体后的上限压力为21.5MPa。 [0052] (3)利用气体压缩机，将一定体积的天然气，经由注入通道，注入地下高压存储空间内，注气至洞穴的压力达到14.8MPa； [0053] (4)在电能富余时间段，利用电力注水设备(如高压注水泵)，将淡卤水经由注入通道，注入地下盐穴内，注水至洞穴的压力上升至17MPa； [0054] (5)淡卤水进入地下盐穴后，转变为卤水，同时压缩盐穴内的天然气，将电能转换为气体势能，实现能量存储； [0055] (6)控制地下盐穴的排出通道，压缩天然气驱动地下盐穴空间内的卤水连续稳定3 排出地面，卤水以约2.0m/s的流速和流量1500m/h进入水轮机的进水管道，水轮机的进口压力约2.3MPa； [0056] (7)水轮机作为MVR制盐压缩机的动力来源，最终实现MVR蒸发制盐。 [0057] (8)水轮机排出的卤水作为制碱的原料卤水，进入制碱工序。 [0058] 显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。 |
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