一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统的制作方法

本发明涉及地热发电，尤其是一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统。

背景技术：

1、地热发电是一种利用地下热能转换为机械能，进而转换为电能的发电方式。常用的地热发电系统包括以下两种：其一为蒸汽发电系统，国内的地热资源多为地热水，需要对地热水降压闪蒸变成蒸汽，产生的蒸汽被引导至蒸汽轮机，蒸汽轮机通过轴连接发电机，在蒸汽轮机的驱动下，发电机的转子旋转，切割磁场线，根据电磁感应原理产生交流电。

2、其中，地热水降压闪蒸技术，利用地热水在压力降低时突然沸腾产生蒸汽的特性，压力降得越低，地热水产蒸汽量越高，但是降压幅度越大用电成本就越高，其结合地热水蒸汽的发电，实际发电的效率很低；而降压幅度越小，地热水产蒸汽量很少，地热水资源就没有被充分利用，蒸汽发电的效率很低。

3、其二为有机工质发电系统，是一种利用低温热源进行发电的技术。它通过将低品位热能转换为高品位电能，但受限于热源的稳定性，也会导致发电效率较低且系统投资较高的现象。

4、为了克服上述两种系统的缺点，设计一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统。

技术实现思路

1、本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，将蒸汽发电系统和有机工质发电系统进行耦合，发挥了两种独立系统的优势，避免了两种独立系统的不足。

2、为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，包括蒸汽发电系统，所述蒸汽发电系统包括依次连接的蒸发器、蒸汽轮机、混合式凝汽器、第一回灌泵；包括有机工质发电系统，所述机工质发电系统包括依次连接的有机工质蒸发器、有机工质汽轮机、表面式冷凝器和有机工质泵，所述蒸汽发电系统和有机工质发电系统之间通过阀门连通，所述蒸汽发电系统从地热开采井内取水，流经蒸汽发电系统、有机工质发电系统的水最终回归到地热回灌井。

3、作为本发明的一种优选方案，所述蒸发器包括蒸发器第一出口和蒸发器第二出口和蒸发器入口，所述蒸发器第一出口与蒸汽轮机相连，所述蒸发器第二出口与阀门相连，所述第一出口输出的为蒸汽，所述第二出口输出的为热水，所述蒸发器入口与地热开采井相连。

4、作为本发明的一种优选方案，所述蒸汽发电系统包括第二回灌泵，所述第二回灌泵和地热回灌井连接。

5、作为本发明的一种优选方案，所述阀门包括第一阀门、第二阀门和第三阀门，第二出口的一端分别连接第一阀门、第二阀门的入口，所述第一阀门的出口分别连接第二回灌泵、第三阀门。

6、作为本发明的一种优选方案，所述有机工质蒸发器包括热水入口和热水出口，热水从第二出口流出并依次经过第二阀门、热水入口、热水出口。

7、作为本发明的一种优选方案，所述有机工质蒸发器包括有机工质入口和有机工质出口，有机工质依次经过有机工质入口、有机工质出口，液态有机工质通过有机工质蒸发器中热水加热变为气态有机工质。

8、作为本发明的一种优选方案，所述混合式凝汽器包括混合式凝汽器入口和混合式凝汽器出口，所述混合式凝汽器入口与冷却水供水管道连接，所述混合式凝汽器出口与冷却水回水管道连接。

9、作为本发明的一种优选方案，所述表面式冷凝器包括表面式冷凝器入口和表面式冷凝器出口，所述表面式冷凝器入口与冷却水供水管道连接，所述表面式冷凝器出口与冷却水回水管道连接。

10、作为本发明的一种优选方案，包括加热系统，所述加热系统包括依次连接的一级加热器、二级加热器、熔盐储罐和高温熔盐泵，所述一级加热器位于蒸发器和蒸汽轮机之间，所述二级加热器位于有机工质蒸发器和有机工质汽轮机之间。

11、作为本发明的一种优选方案，所述加热系统包括低温熔盐泵和太阳能镜场，所述太阳能镜场位于低温熔盐泵后端，低温熔盐经过低温熔盐泵、太阳能镜场加热后送至熔盐储罐进行储存。

12、本发明的有益效果是：

13、1.本发明相较于现有技术，通过对高温地热水的梯级利用，最大化的利用地热资源，提高吨水发电量，同时也提高了系统的发电效率和发电量。

14、2.本发明蒸汽轮机中恒温的高温地热水为稳定的热源，提高了有机工质发电系统的发电效率。

15、3.本发明通过蒸汽发电系统和有机工质发电系统进行耦合，使得蒸汽发电系统和有机工质发电系统能够同时循环发电，降低了对系统的投资，提高了发电效率。

16、4.本发明通过控制第一阀门、第二阀门和第三阀门的关闭和开启，方便对蒸汽发电系统和有机工质发电系统内部装置的检修和发电数据的获得。

17、5.本发明的高温地热水和有机工质均能被循环使用，提高了资源的利用率，更加环保。

18、6.本发明通过设置加热系统，提高了蒸汽发电系统和有机工质发电系统的发电量和发电效率。

19、7.本发明通过在加热系统中增加低温熔盐泵和太阳能镜场，使得低温熔盐能更快速得加热到高温熔盐，有利于加热系统对水蒸气和有机工质的加热。

技术特征：

1.一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：包括蒸汽发电系统（100），所述蒸汽发电系统（100）包括依次连接的蒸发器（1）、蒸汽轮机（2）、混合式凝汽器（3）、第一回灌泵（4）；包括有机工质发电系统（200），所述机工质发电系统（200）包括依次连接的有机工质蒸发器（6）、有机工质汽轮机（7）、表面式冷凝器（8）和有机工质泵（9），所述蒸汽发电系统（100）和有机工质发电系统（200）之间通过阀门（300）连通，所述蒸汽发电系统（100）从地热开采井（700）内取水，流经蒸汽发电系统（100）、有机工质发电系统（200）的水最终回归到地热回灌井（400）。

2.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述蒸发器（1）包括蒸发器第一出口（11）和蒸发器第二出口（12）和蒸发器入口（13），所述蒸发器第一出口（11）与蒸汽轮机（2）相连，所述蒸发器第二出口（12）与阀门（300）相连，所述第一出口（11）输出的为蒸汽，所述第二出口（12）输出的为热水，所述蒸发器入口（13）与地热开采井（700）相连。

3.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述蒸汽发电系统（100）包括第二回灌泵（5），所述第二回灌泵（5）和地热回灌井（400）连接。

4.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述阀门（300）包括第一阀门（301）、第二阀门（302）和第三阀门（303），第二出口（12）的一端分别连接第一阀门（301）、第二阀门（302）的入口，所述第一阀门（301）的出口分别连接第二回灌泵（5）、第三阀门（303）。

5.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述有机工质蒸发器（6）包括热水入口（61）和热水出口（62），热水从第二出口（12）流出并依次经过第二阀门（302）、热水入口（61）、热水出口（62）。

6.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述有机工质蒸发器（6）包括有机工质入口（64）和有机工质出口（63），有机工质依次经过有机工质入口（64）、有机工质出口（63），液态有机工质通过有机工质蒸发器（6）中热水加热变为气态有机工质。

7.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述混合式凝汽器（3）包括混合式凝汽器入口（31）和混合式凝汽器出口（32），所述混合式凝汽器入口（31）与冷却水供水管道（500）连接，所述混合式凝汽器出口与冷却水回水管道（600）连接。

8.根据权利要求5所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述表面式冷凝器（8）包括表面式冷凝器入口（81）和表面式冷凝器出口（82），所述表面式冷凝器入口（81）与冷却水供水管道（500）连接，所述表面式冷凝器出口（82）与冷却水回水管道（600）连接。

9.根据权利要求1所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：包括加热系统（800），所述加热系统（800）包括依次连接的一级加热器（801）、二级加热器（802）、熔盐储罐（803）和高温熔盐泵（804），所述一级加热器（801）位于蒸发器（1）和蒸汽轮机（2）之间，所述二级加热器（802）位于有机工质蒸发器（6）和有机工质汽轮机（7）之间。

10.根据权利要求9所述的一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，其特征在于：所述加热系统（800）包括低温熔盐泵（805）和太阳能镜场（806），所述太阳能镜场（806）位于低温熔盐泵（805）后端，低温熔盐经过低温熔盐泵（805）、太阳能镜场（806）加热后送至熔盐储罐（803）进行储存。

技术总结一种有机工质和蒸汽联合的地热发电系统，包括蒸汽发电系统，所述蒸汽发电系统包括依次连接的蒸发器、蒸汽轮机、混合式凝汽器、第一回灌泵；包括有机工质发电系统，所述机工质发电系统包括依次连接的有机工质蒸发器、有机工质汽轮机、表面式冷凝器和有机工质泵，所述蒸汽发电系统和有机工质发电系统之间通过阀门连通，所述蒸汽发电系统从地热开采井内取水，流经蒸汽发电系统、有机工质发电系统的水最终回归到地热回灌井，本发明相较于现有技术，通过对高温地热水的梯级利用，最大化的利用地热资源，提高吨水发电量，同时也提高了系统的发电效率和发电量。技术研发人员：高毅,陈萍,朱薪潼,刘军受保护的技术使用者：中核汇能有限公司技术研发日：技术公布日：2024/11/21