[實用新型]一種利用碳氟化合物地下提取地熱能的系統

有效

• 申請號: 201120005111.3
• 申請日: 2011-01-10
• 公開（公告）號: CN201953588U
• 公開（公告）日: 2011-08-31
• 發明（設計）人: 徐毅
• 申請（專利權）人: 徐毅
• 主分類號: F03G4/00
• 分類號: F03G4/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型涉及一種利用碳氟化合物地下提取地熱能的系統，尤其是一種用于不取水只取熱形式下利用碳氟化合物地下提取地熱能的系統。

背景技術

雖然人們很早就認識到地熱能屬于可再生能源，是一種石化能源的代用能源，也是集水、礦、熱為一體的新型能源，但對地熱能源的開發應用程度一直很低。隨著石化能源的不斷開采和枯竭，以及人們對環境保護要求的不斷提高，作為一種綠色環保，低成本的能源，地熱資源開發利用技術得到了長足的進展。但是地熱能的開發有著自身的特殊性，首先，資源的分布的極度不平均，在我國，易于開采且價值高的高溫地熱資源幾乎都集中在了藏南、滇西、川西，而在全國各個地區都有分布的中低溫地熱資源由于開采成本高，難度大等問題一直得不到很好的利用；其次，中低溫地熱資源往往存在的溫度低，出水量小，出水壓力小等問題限制了開采和利用。

以上問題導致了對中低溫地熱資源進行直接開采利用的話，需要進行閃蒸加壓等過程，然而閃蒸設備尺寸大，用于含有大量礦物質的地熱原水時容易結垢腐蝕，運行成本高，熱效率低。

發明內容

本實用新型的目的是研制一種解決上述問題，運行成本低，熱效率高，占地面積小，工質循環利用且無任何污染物排放的用于不取水只取熱形式下利用碳氟化合物地下提取地熱能的系統。

本實用新型通過以下技術方案實現：

本實用新型主要由循環熱管、換熱器、循環泵、做功單元、管殼式冷凝器、冷凝器增壓泵、冷卻塔、冷卻塔增壓泵和補水增壓泵組成，其特征在于：循環熱管上半段置入換熱器殼內，形成取熱工質循環系統，循環泵一端接通換熱器，另一端接通做功單元，管殼式冷凝器熱部上端接通做功單元，冷凝器增壓泵一端接通管殼式冷凝器熱部下端，另一端接通換熱器，形成做功工質循環系統，管殼式冷凝器冷部上端通過冷卻塔增壓泵接通冷卻塔底部，管殼式冷凝器冷部下端接通冷卻塔頂部，補水增壓泵一端接通冷卻塔，另一端外接水源，形成冷卻水循環系統，其中，循環熱管長徑比較大，外部具有擾流鰭片，碳氟化合物工質加在循環熱管內部用作循環工質，循環熱管采用由高導熱率且不和碳氟化合物反應的銅或鋁等金屬制成，換熱器中加有液態碳氟化合物，達到設計目的。

在使用時，循環熱管下半段置入地熱井中，下半段為高溫段，上半段為低溫段，形成虹吸管，管內的低沸點的碳氟化合物工質，在高溫下沸騰，低溫下冷凝，從而形成內部的對流循環，并利用外圍的鰭片加大周圍地熱水或干砂巖對循環熱管的交換面積，形成湍流擾動，提高換熱效率，形成取熱工質循環，液態碳氟化合物在換熱器中與取熱工質循環系統中的碳氟化合物蒸汽進行換熱，吸收熱量蒸發，成為載熱的高壓蒸汽，此為定壓吸熱過程，高壓蒸汽在循環泵作用下進入做功單元中推動機械元件對外做功，壓力降低后成為含有余熱的蒸汽，此為絕熱膨脹過程，含有余熱的蒸汽進入管殼式冷凝器中與冷卻水循環系統中的低溫冷卻水進行換熱，成為液態碳氟化合物，此為定壓放熱過程，液態碳氟化合物經過冷凝器增壓泵增壓后再次進入換熱器，此為絕熱加壓過程，定壓吸熱、絕熱膨脹、定壓放熱、絕熱加壓四個過程共同構成了一個對外做功的蒸汽動力朗肯循環，形成做功工質循環，低溫冷卻水經過增壓泵，具有一定壓力后進入管殼式冷凝器中與做功工質循環系統中的碳氟化合物的含有余熱的蒸汽進行換熱，升溫升壓后的冷卻水進入冷卻塔，高溫蒸汽向外排出，逸散損失的冷卻水經補水增壓泵從外接的水源進行補充，形成冷卻水循，達到設計目的。

在實際應用時，取熱工質循環系統、做功工質循環系統中使用的碳氟化合物為環保氟利昂制冷劑，兩循環中工質可以相同，以便于加液維護，也可以根據實際工況的不同使用不同牌號的物質，根據牌號的不同，性質有一定的差異，但其主要物理狀態常溫下為無色，近似無味的氣體，不燃燒、無腐蝕、毒性極微，加壓可液化為無色透明的液體，物理性質適宜，在200℃以下與一般金屬不起反應，化學穩定性高，在熱力學性能方面，熱擴散率，導熱系數，運動粘度，比定壓熱容均適宜，熱穩定性高的氫氟烴(HFC)類碳氟化合物，而不采用氯氟烴(CFC)、氫氯氟烴(HCFC)類等對大氣臭氧層有嚴重破壞作用，國家明令禁止使用的氟利昂制冷劑。

本實用新型具有以下優點：

1、經由本實用新型的實施，與傳統的直接取地熱技術相比，采用有機朗肯循環原理的外加工質循環取地熱能夠利用中低品位地熱資源，全套設備結構緊湊，占地面積小，不用從地下取出地熱水，而只將熱量帶出來，地熱水不參與熱能的最終做功循環，從而最大限度的減小了設備的結垢與腐蝕，并且有很高的比能量與換熱效率。

2、經由本實用新型的實施，只取熱不取水，可以運用于低溫低壓的地熱資源開采和利用。