一种单工质循环井下换热发电系统的制作方法

本技术属于可再生能源利用，具体涉及一种单工质循环井下换热发电系统。

背景技术：

1、中低温地热发电是将中深层地热资源中的热能利用发电机组转换为电能，有两种基本的能量转换系统，即闪蒸系统和低沸点有机工质的双工质循环系统。前者是通过闪发蒸汽将地热水降压产生部分低压蒸汽，后者是通过加热器由地热水把某种低沸点工质加热成蒸汽，蒸汽通过朗肯循环在汽轮机中转换为机械能，然后带动发电机组发电。

2、目前采用双工质循环系统的中低温orc(有机朗肯循环organic rankine cycle，简称orc)地热发电系统处于较高水平，运行期发电机组整体效果较好且运行稳定。地热井平均单井发电功率为121kw/h,平均发电效率8.3％。

3、地热资源采用双工质循环系统利用时通常经地热井侧生产泵和回灌泵完成地热水抽取、注入循环。通常生产泵及回灌泵的用电功率分别为90kw、50kw左右，地热发电的同时自身用电量也非常大，导致地热发电效率总体偏低。若能不抽取地下水，采用单工质直接地下换热系统，可有效降低水泵耗电，对增大地热发电效率起到关键作用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于提供一种单工质循环井下换热发电系统，地热发电系统无需抽取地下水，采用循环工质地下直接换热、蒸发，地上直接做功发电，系统可有效降低自身发电能耗，提高发电效率。

2、本实用新型为实现上述目的采用的技术方案如下：

3、本实用新型首先公开了一种单工质循环井下换热发电系统，用于中深层地热井的井下直接换热，该井下换热发电系统包括出井工质保温管、涡轮机和冷凝器，所述出井工质保温管、涡轮机、冷凝器、入井工质保温管和出井工质保温管顺次相连构成循环回路，且所述入井工质保温管和出井工质保温管的一端均伸入地热井内，并在井底处彼此连接在一起。

4、作为一种优选方案，该井下换热发电系统还包括预热器，所述预热器安装于入井工质保温管上，并位于地热井井筒内。

5、作为本实用新型的另一优选方案，该井下换热发电系统还包括蒸发器，所述蒸发器包括第一蒸发器和第二蒸发器，所述第一蒸发器安装于入井工质保温管上，并位于预热器的下方；所述第二蒸发器安装于出井工质保温管上。

6、作为进一步的优选方案，所述第一蒸发器和第二蒸发器处于同一高度。

7、作为进一步的优选方案，所述涡轮机上连接有发电机。

8、作为更进一步的优选方案，所述入井工质保温管的一端从地热井的顶部伸出并向外延伸，所述入井工质保温管向外延伸的一端固定连接有工质加压泵。

9、作为本实用新型的又一优选方案，该井下换热发电系统还包括冷却设备，所述冷却设备与所述冷凝器形成冷却回路。

10、作为进一步的优选方案，所述冷凝器上设有进液口和出液口，冷凝器的进液口通过进液管线连接冷却设备出液口，冷凝器的出液口通过出液管线连接冷却设备进液口。

11、作为更进一步的优选方案，所述进液管线上安装有冷却液循环泵。

12、本实用新型具备如下有益效果：

13、本实用新型所述的单工质循环井下换热发电系统无需抽取地下水，采用单工质循环井下直接换热的方式，通过工质加压泵完成发电循环，此循环有效降低了发电系统自身耗电量，发电效率综合提升10％以上。

14、上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚的了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

技术特征：

1.一种单工质循环井下换热发电系统，用于地热井(4)的井下直接换热，其特征在于：该井下换热发电系统包括出井工质保温管(3)、入井工质保温管(5)、涡轮机(7)和冷凝器(9)，所述出井工质保温管(3)、涡轮机(7)、冷凝器(9)、入井工质保温管(5)和出井工质保温管(3)顺次相连构成循环回路，且所述入井工质保温管(5)和出井工质保温管(3)的一端均伸入地热井(4)内，并在井底处彼此连接在一起。

2.如权利要求1所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：该井下换热发电系统还包括预热器(1)，所述预热器(1)安装于入井工质保温管(5)上，并位于地热井(4)井筒内。

3.如权利要求2所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：该井下换热发电系统还包括蒸发器(2)，所述蒸发器(2)包括第一蒸发器(201)和第二蒸发器(202)，所述第一蒸发器(201)安装于入井工质保温管(5)上，并位于预热器(1)的下方；所述第二蒸发器(202)安装于出井工质保温管(3)上。

4.如权利要求3所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：所述第一蒸发器(201)和第二蒸发器(202)处于同一高度。

5.如权利要求1所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：所述入井工质保温管(5)的一端从地热井(4)的顶部伸出并向外延伸，所述入井工质保温管(5)向外延伸的一端固定连接有工质加压泵(6)。

6.如权利要求1所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：该井下换热发电系统还包括冷却设备(11)，所述冷却设备(11)与所述冷凝器(9)形成冷却回路。

7.如权利要求6所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：所述冷凝器(9)上设有进液口和出液口，冷凝器(9)的进液口通过进液管线连接冷却设备(11)出液口，冷凝器(9)的出液口通过出液管线连接冷却设备(11)进液口。

8.如权利要求1所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：所述进液管线上安装有冷却液循环泵(10)。

9.如权利要求1所述的单工质循环井下换热发电系统，其特征在于：所述涡轮机(7)上连接有发电机(8)。

技术总结本技术公开了一种单工质循环井下换热发电系统，该井下换热发电系统包括出井工质保温管、入井工质保温管、涡轮机和冷凝器，所述出井工质保温管、涡轮机、冷凝器、入井工质保温管和出井工质保温管顺次相连构成循环回路，且入井工质保温管和出井工质保温管的一端均伸入地热井内，并在井底处彼此连接在一起。该井下换热发电系统采用单工质循环井下直接换热的方式，通过工质加压泵完成发电循环，此循环有效降低了发电系统自身耗电量，发电效率综合提升10％以上。技术研发人员：马勃,刘轩,李艳斌,吕佼佼,张勇受保护的技术使用者：中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司技术研发日：20231117技术公布日：2024/7/23