一种干热岩发电系统论文和设计

全文摘要

本实用新型公开了一种干热岩发电系统，包括：气液分离器、主发电装置、第一冷却装置、余热发电装置、第二冷却装置、集水器；气液分离器的入口与生产井连接，气液分离器的气相出口依次通过主发电装置、第一冷却装置连接于集水器，气液分离器的液相出口通过所述余热发电装置连接于集水器；第二冷却装置与余热发电装置连接；第一冷却装置和\/或第二冷却装置还包括所述干热岩发电系统的补水装置。本实用新型通过将发电系统的冷却流程与干热岩的补水流程相结合，既保障了冷凝温度，减少了对冷却塔的要求，又能充分回收余热，避免热能的浪费，提高了干热岩系统取热的效率。

主设计要求

1.一种干热岩发电系统，其特征在于，包括：气液分离器、主发电装置、第一冷却装置、余热发电装置、第二冷却装置、集水器；所述气液分离器的入口与生产井连接，所述气液分离器的气相出口依次通过所述主发电装置、所述第一冷却装置连接于所述集水器，所述气液分离器的液相出口通过所述余热发电装置连接于所述集水器；所述第二冷却装置与所述余热发电装置连接，用于冷却所述余热发电装置；所述第一冷却装置和\/或所述第二冷却装置包括所述干热岩发电系统的补水装置。

设计方案

1.一种干热岩发电系统，其特征在于，包括：气液分离器、主发电装置、第一冷却装置、余热发电装置、第二冷却装置、集水器；

所述气液分离器的入口与生产井连接，所述气液分离器的气相出口依次通过所述主发电装置、所述第一冷却装置连接于所述集水器，所述气液分离器的液相出口通过所述余热发电装置连接于所述集水器；

所述第二冷却装置与所述余热发电装置连接，用于冷却所述余热发电装置；

所述第一冷却装置和\/或所述第二冷却装置包括所述干热岩发电系统的补水装置。

2.根据权利要求1所述的干热岩发电系统，其特征在于，还包括水处理循环注入装置，所述水处理循环注入装置的入口连接于所述集水器，出口连接于干热岩注入井。

3.根据权利要求1所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述余热发电装置包括ORC发电机组、闪蒸发电机组、卡琳娜发电机组或全流式螺杆膨胀机发电机组。

4.根据权利要求1所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述第一冷却装置包括冷凝器和所述干热岩发电系统的补水装置，所述第二冷却装置包括冷却塔。

5.根据权利要求4所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述干热岩发电系统的补水装置与所述第二冷却装置通过旁通互相连接。

6.根据权利要求1所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述主发电装置包括并联设置的多个第一发电机组，和\/或所述余热发电装置包括并联设置的多个第二发电机组。

7.根据权利要求1所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述气液分离器与所述主发电装置之间设有第一杂质分离设备，和\/或所述气液分离器与所述余热发电装置之间设有第二杂质分离设备。

8.根据权利要求7所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述第一杂质分离设备和\/或所述第二杂质分离设备包括除砂器。

9.根据权利要求1所述的干热岩发电系统，其特征在于，所述主发电装置包括汽轮机和发电机。

10.根据权利要求2所述的干热岩发电系统，其特征在于，还包括加压泵，所述加压泵设于所述水处理循环注入装置的出口。

设计说明书

技术领域

本实用新型涉及地热能开发领域，更具体地，涉及一种干热岩发电系统。

背景技术

干热岩型地热资源是一种极具竞争力的清洁可再生能源，具有稳定(不受季节和昼夜变化的影响)、利用率高(发电利用效率可超过73％，是太阳能光伏发电的5.2倍、风力发电的3.5倍)、安全、运行成本低、可综合利用(发电、取暖、洗浴、养殖、融雪、城市热水供应)等优越性。

干热岩中赋存的地热能规模巨大，保守估计地壳中干热岩(通常指3～10km深处)所蕴含的能量相当于全球所有石油、天然气和煤炭所蕴藏能量的30倍，是极具开发前景的战略性接替能源。但目前国内尚无干热岩发电项目实施，干热岩研究主要集中在前期资源勘察，开发压裂工程等部分，干热岩发电工程的研究较少，国内虽然针对ORC发电、全流式发电技术进行了较多研究，但少有针对干热岩发电进行优化的设计。

干热岩地热发电的流程为：注入井将低温水输入热储水库中，经过高温岩体加热后，在临界状态下以高温水、汽的形式通过生产井回收发电。发电后将冷却水排至注入井中，重新循环，反复利用。

冷却流程是发电流程中不可缺少的一环，降低冷却温度，可有效改进发电系统的效率，但一般发电流程采用的冷却系统均需要设计一个较大的散热装置，占据了一定空间，对于系统布置不利。干热岩发电系统中，循环流体需注入地下，在地下循环过程中，有一定漏失率(10％-30％，日本肘折项目高达70％以上)，相对一般的能源发电系统而言，其补水量较大，有做进一步优化利用的空间。

因此，期待开发一种新型干热岩发电系统，以优化干热岩发电流程。

实用新型内容

本实用新型的目的是提出一种干热岩发电系统，使发电系统的冷却流程与补水流程相结合。

为实现上述目的，本实用新型提出了一种干热岩发电系统，包括：

气液分离器、主发电装置、第一冷却装置、余热发电装置、第二冷却装置、集水器；

所述第二冷却装置与所述余热发电装置连接，用于冷却所述余热发电装置；

所述第一冷却装置和\/或所述第二冷却装置包括所述干热岩发电系统的补水装置。

作为优选方案，还包括水处理循环注入装置，所述水处理循环注入装置的入口连接于所述集水器，出口连接于干热岩注入井。

作为优选方案，所述余热发电装置包括ORC发电机组、闪蒸发电机组、卡琳娜发电机组或全流式螺杆膨胀机发电机组。

作为优选方案，所述第一冷却装置包括冷凝器，所述第二冷却装置包括冷却塔。

作为优选方案，所述干热岩发电系统的补水装置与所述第二冷却装置通过旁通互相连接。

作为优选方案，所述主发电装置包括并联设置的多个第一发电机组，和\/或所述余热发电装置包括并联设置的多个第二发电机组。

作为优选方案，所述气液分离器与所述主发电装置之间设有第一杂质分离设备，和\/或所述气液分离器与所述余热发电装置之间设有第二杂质分离设备。

作为优选方案，所述第一杂质分离设备和\/或所述第二杂质分离设备包括除砂器。

作为优选方案，所述主发电装置包括汽轮机和发电机。

作为优选方案，还包括加压泵，所述加压泵设于所述水处理循环注入装置的出口。

本实用新型的有益效果在于：

1、将干热岩发电系统不可缺少的注入水补水流程与发电系统冷却流程结合，通过优化流程，减少了对冷却塔的要求，利于现场布置，并有效保证了冷凝温度，提高系统发电量。

2、能够充分回收冷却装置的热量，将集水器收集的水回注至注水井，避免了能量的耗散浪费，达到了提升干热岩取热循环效率的效果。

本实用新型的装置具有其它的特性和优点，这些特性和优点从并入本文中的附图和随后的具体实施方式中将是显而易见的，或者将在并入本文中的附图和随后的具体实施方式中进行详细陈述，这些附图和具体实施方式共同用于解释本实用新型的特定原理。

附图说明

通过结合附图对本实用新型示例性实施例进行更详细的描述，本实用新型的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，在本实用新型示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1示出了根据本实用新型的一个实施例的干热岩发电系统的示意图。

附图标记说明：

1生产井；2气液分离器；3汽轮机；4发电机；5冷凝器；6补水装置；7集水器；8水处理设备；9冷却塔；10ORC发电机组；11注入井；12加压泵。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型。虽然附图中显示了本实用新型的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本实用新型更加透彻和完整，并且能够将本实用新型的范围完整地传达给本领域的技术人员。

根据本实用新型的一种热岩发电系统包括：气液分离器、主发电装置、

第一冷却装置、余热发电装置、第二冷却装置、集水器；

气液分离器的入口与生产井连接，气液分离器的气相出口依次通过主发电装置、第一冷却装置连接于集水器，气液分离器的液相出口通过余热发电装置连接于集水器；

第二冷却装置与余热发电装置连接，用于冷却所述余热发电装置；

第一冷却装置和\/或第二冷却装置包括干热岩发电系统的补水装置。

具体地，该系统根据工艺流程，可分为4部分：

1、流体提取分离流程，地热流体从生产井采出至地面，首先通过气液分离器进行分离，分离成气相流体和液相流体。

2、发电流程，气相流体进入主发电机组，通过发电机发电，传送给用户。液相流体进入余热发电装置，通过发电机发电，传送给用户。

3、冷却补水流程，主发电机组和余热发电机组由于流量的不同，采用彼此独立的冷却装置。主发电机组和第一冷却装置连接，余热发电装置与第二冷却装置连接。冷却流程是发电过程不可或缺的一部分，降低冷却温度，可有效改进发电系统的效率。干热岩发电系统中，循环流体需注入地下，在地下循环过程中，有一定漏失率，相对一般的能源发电系统而言，其补水量较大，需要补水装置，本实用新型将发电系统的冷却流程用水与干热岩的补水结合在一起。在冷却的同时达到了补水的目的，优化了工艺流程，降低了对冷却装置的要求。

4、收集流程，主发电机组的冷却装置产生的冷凝水和余热发电机组的冷却水均接入集水器。

在一个实例中，干热岩发电系统还包括水处理循环注入装置，水处理循环注入装置的入口连接于集水器，出口连接于干热岩注入井。

在一个实例中，干热岩发电系统还包括加压泵，加压泵设于所述水处理循环注入装置的出口。

具体地，干热岩发电系统中，可将水注入地下，在地下循环过程中，有一定漏失率，相对一般的能源发电系统而言，其补水量较大，通常的做法是向注入井注入常温水，常温水吸收干热岩的热量，造成了热量的损失。在一个实例中，注入注水井中的水从集水器处获取，由于集水器收集到的冷凝水，充分回收了冷凝器的热量，温度高于常温水，将其回注至注水井，避免了热量的浪费，提高了干热岩取热循环的效率。

集水器中的冷凝水含有油、悬浮物、铁锈等有害物质，如果直接注入注水井会给井下造成污染，在一个实例中通过增设水处理设备，有效降低了有害物质的含量，降低了污染程度，另外，由于注水过程中会使水井的压力上升，为满足注水井压力的要求，增设加压泵，提高了水井的注入量和注采压差，同时通过排出阀调节，方便调节注水量。

在一个实例中，余热发电装置包括ORC发电机组、闪蒸发电机组、卡琳娜发电机组或全流式螺杆膨胀机发电机组。

具体地，余热发电是指利用生产过程中多余的热能转换为电能的技术。由于干热岩发电过程中有大量的中低温液态流体(150℃左右)，有效的利用这些液态流体发电，不仅可以提高干热岩发电效率还有利于环境保护。

在一个实例中，第一冷却装置包括冷凝器，第二冷却装置包括冷却塔。

在一个实例中，干热岩发电系统的补水装置与第二冷却装置通过旁通互相连接。

具体地，发电机组的运行，离不开冷却装置，冷却装置的选择需要考虑处理量，冷却效果，投入成本，安装场所等，由于干热岩发电系统需要补水，选择采用水作为冷却介质的冷却装置，并将补水用水与冷却用水相结合，不但简化了工艺流程，而且降低了对冷却装置的要求(如冷却塔的冷却面积)，优化了冷却效果。将第一冷却装置和第二冷却装置互连，不但可以合理分配两个冷却装置的用水量，而且在其中一个冷却装置发生故障时，另一个冷却装置可以起到备用的效果，保障了发电系统的正常运行。

在一个实例中，主发电装置包括并联设置的多个第一发电机组，和\/或所述余热发电装置包括并联设置的多个第二发电机组。

具体地，地热流体的开采量较多或者地热流体温度变化较大时(干热岩石的温度约为150-650℃)，可以设置多个第一发电机组和第二发电机组。采用并联的方式，可以根据开采量的不同或者流体温度的不同，选择开启或关闭合适数量和类型的第一发电机组和第二发电机组，有效提高利用率，做到最优化配置。同时也可以根据实际情况，多个同类型或不同类型的发电机组共用一个冷却装置或者一个发电机组用多个同类型或不同类型的冷却装置。冷却设备也可以是除冷凝器、冷却塔之外的其他常用冷却设备。

在一个实例中，气液分离器与所述主发电装置之间设有第一杂质分离设备，和\/或所述气液分离器与所述余热发电装置之间设有第二杂质分离设备。

在一个实例中，第一杂质分离设备和\/或所述第二杂质分离设备包括除砂器。

干热岩地热流体开采时，会有少量杂质颗粒(砂粒、石子、煤渣等)，这些杂质颗粒会造成机械设备的磨损，在气液分离器后加设杂质分离设备，可以减轻后续工艺设备过滤器的负担，减少更换过滤器的次数，提高发电机组的工作机能和使用寿命。

在一个实例中，主发电装置包括汽轮机和发电机。

气液分离器的气相出口连接汽轮机入口，汽轮机出口连接发电机，汽轮机以蒸汽为工质，将热能转化为机械能，为发电机发电提供机械能。

实施例：

图1示出了根据本发明的一个实施例的一种干热岩发电系统的示意图。

地热流体由生产井1采出至地面，首先通过气液分离器2进行分离，分为气、液两相：汽相流体送入汽轮机3膨胀做工，带动发电机4进行发电，乏汽以汽水混合的状态进入冷凝器5接受冷却，冷凝器5通过干热岩系统补水装置6进行冷凝，所产生的冷凝水及冷却水均接入集水器7；b.液相流体进入ORC发电机组10进行发电，采用冷却塔9进行循环冷却(冷却塔的补水装置未在图上标出)，降温后流体进入集水器7，集水器7后连接水处理装置8对流体进行处理，经加压泵12加压后通过注入井11进入干热岩地层。

以上已经描述了本实用新型的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

设计图

一种干热岩发电系统论文和设计

一种干热岩发电系统论文和设计

全文摘要

主设计要求

设计方案

设计说明书

设计图

相关信息详情

猜你喜欢