[發明專利]一種用于以CO2為工質的強化地熱系統中的能量轉換系統無效
| 申請號： | 201110172611.0 | 申請日： | 2011-06-24 |
| 公開（公告）號： | CN102384046A | 公開（公告）日： | 2012-03-21 |
| 發明（設計）人： | 姜培學;張富珍;胥蕊娜 | 申請（專利權）人： | 清華大學 |
| 主分類號： | F03G4/00 | 分類號： | F03G4/00 |
| 代理公司： | 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245 | 代理人： | 徐寧;關暢 |
| 地址： | 100084 北京市*** | 國省代碼： | 北京;11 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 用于 co sub 工質 強化 地熱 系統 中的 能量 轉換 | ||
技術領域
本發明涉及一種地熱發電技術領域中的能量轉換系統，特別是關于一種用于以CO2為工質的強化地熱系統(EGS)中的能量轉換系統。?
背景技術
地熱資源是在當前技術經濟條件和地質條件下，能夠從地殼內科學、合理地開發出來的巖石熱能量、地熱流體熱量及其伴生的有用組分。目前，世界開采地熱能用于發電的速度越來越快，開采深度也越來越深。用于中低溫地熱資源發電的發電系統，如雙工質循環、閃蒸、kalina循環等系統技術逐漸成熟，并具備了一定的商業化基礎。?
EGS為Enhanced(or?Engineered)Geothermal?Systems的縮寫，意為強化地熱系統，或稱工程地熱系統。美國能源部給強化地熱系統(EGS)下了一個概括性定義：強化地熱系統是為了從低滲透性和/或低孔隙率的熱源提取具有一定經濟數額的熱能而創造的人工地下儲水熱交換系統。對于典型的EGS系統，熱儲層的溫度往往在250℃以上，有時高達500℃，地熱生產井出口的地熱流體的溫度往往在200℃以上，高溫的可達到400℃，壓力在20MPa以上。針對這一溫度和壓力范圍的能量轉換系統，常規是采用水作為地熱流體，從地熱儲層中吸收熱量。但是，采用水作為地熱流體有一些不利因素：1、注入地下的水流失嚴重，流失率少則10％，多則可達到78％。2、對于溫度高于水的臨界溫度的熱源來說，由于水與巖層的熱化學作用產生礦物質的溶解和沉淀，而使得注入井和生產井之間產生短路或形成堵塞，而影響地熱流體的吸熱。以水為地熱流體，對于地上能量轉換系統也有不利影響：1、地熱流體壓力較大，如果采用雙流體循環則要求換熱器的管壁具有足夠的厚度，而影響傳熱效率，并且導致換熱系統笨重而龐大，材料消耗也比較大，因此可行的方案是采用閃蒸循環，通過閃蒸降低壓力，產生可用于膨脹做功的飽和蒸汽，以保證膨脹機出口要求達到的蒸汽干度。但是，閃蒸導致地熱流體壓力降低，減弱了地熱流體的做功能力，同時由于水特殊的熱物性，蒸汽透平出口蒸汽的干度很難保證在0.95以上，極易造成透平末級的腐蝕。?
為此，有研究者提出了采用CO2作為地熱流體，一方面CO2的熱物性有利于傳熱和其在地熱儲層中的流動，另一方面可達到部分CO2的長期埋存，進而實現CO2資源化利用及埋存的附加收益。但是，采用CO2為地熱流體并使之直接進入能量轉換系?統將熱能轉換為電能，其效率低于以水作為地熱流體的閃蒸循環，這成為以CO2作為地熱流體的EGS推廣的障礙。?
發明內容
針對上述問題，本發明的目的是提供一種轉換效率較高的用于以CO2為工質的強化地熱系統中的能量轉換系統。?
為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種用于以CO2為工質的強化地熱系統中的能量轉換系統，其特征在于：它包括超高壓CO2熱力發電系統和有機朗肯熱發電系統，所述超高壓CO2熱力發電系統以地熱儲層中吸熱的CO2為工質，經透平膨脹做功，將熱能轉換為電能；所述有機朗肯熱發電系統中的朗肯循環工質與做功后的CO2乏汽換熱，經過朗肯循環后，將熱能轉換為電能。?
所述超高壓CO2熱力發電系統包括地熱生產井、超臨界CO2透平、蒸發器、預熱器、CO2冷凝器、CO2泵和注入井；所述地熱生產井將超高壓高溫CO2經管路傳送至所述超臨界CO2透平中，膨脹做功后輸出電能；所述超高壓高溫CO2做功后的乏汽經管路依次流所述經蒸發器和預熱器，與依次流經所述預熱器和蒸發器的朗肯循環工質換熱后溫度降低；溫度降低后所述超高壓高溫CO2的乏汽經所述CO2冷凝器冷凝后，再經所述CO2泵加壓后經所述注入井注入地下，繼續從地熱儲層中吸收熱量。?
所述超高壓高溫CO2的壓力大于20MPa、溫度高于200℃。?
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