[實用新型]一種基于潤滑油循環回路的單螺桿膨脹機中低溫地熱發電系統

有效

• 申請號: 201320448150.X
• 申請日: 2013-07-25
• 公開（公告）號: CN203452859U
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 王景甫;劉一荻;張永志;張勇;王偉;馬重芳
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: F01K7/02
• 分類號: F01K7/02;F03G4/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

技術領域

本實用新型涉及一種基于潤滑油循環回路的單螺桿膨脹機，涉及中低溫地熱發電系統領域，特別涉及一種基于潤滑油循環回路的單螺桿膨脹機中低溫地熱發電系統。?

背景技術

地熱發電是地熱能利用的主要方式。目前國內外地熱發電主要以高溫地熱源為主，而世界上只有不足1/4的地熱源屬于高溫地熱源，因此對中低溫地熱資源發電領域研究具有重要理論意義和經濟價值。?

目前地熱發電系統主要分為干蒸汽地熱發電系統、閃蒸地熱發電系統、有機朗肯循環地熱發電系統和干熱巖地熱發電系統，其中有機朗肯循環地熱發電系統因能夠利用低品位、鹽量大、腐蝕性強和不凝氣體含量高的地熱資源而適用于中低溫地熱資源發電，該系統能顯著降低地熱資源開采和回灌難度，適應資源不穩定性。原動機效率是影響發電系統性能重要因素，傳統汽輪機單機功率不能太小，進口氣體需為過熱蒸汽或飽和蒸汽，而地熱發電系統對汽輪機運行條件要求比較苛刻，所以傳統汽輪機只適用于大型發電系統。在部分有機朗肯循環中，若采用改進過的汽輪機，那么汽輪機末級葉片高度、排氣管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直徑均較小，導致與有機朗肯循環的匹配效果并不理想。?

為解決上述問題，本實用新型采用的技術方案是一種基于潤滑油循環回路的單螺桿膨脹機中低溫地熱發電系統。單螺桿膨脹機具有適合中低溫地熱發電功率范圍、適應濕蒸汽進入膨脹機帶液膨脹進而減少膨脹機內泄漏的特點；該系統基于此充分利用中低溫地熱源，選擇有機朗肯循環并在單螺桿膨脹機外部增加潤滑油循環回路；通過采用低沸點有機工質，將中低溫地熱源加熱下產生的高壓有機工質蒸汽進入單螺桿膨脹機膨脹做功，進而帶動發電機組發電以此獲得較高的熱效率并提高發電量；同時在符合中低溫地熱發電系統工作過程中的膨脹機內工質溫度范圍內，控制工質工作溫度增加單螺桿膨脹機潤滑油循環?回路系統，可使單螺桿膨脹機的輸出功率和扭矩增加、工質氣耗率減小，單螺桿膨脹機出口壓力降低、膨脹比增加，進而提高整個中低溫地熱源發電系統熱效率、降低不可逆損失。?

發明內容

本實用新型的目的在于提出一種基于潤滑油循環回路的單螺桿膨脹機中低溫地熱發電系統。該系統由單螺桿膨脹機有機朗肯循環回路模塊、單螺桿膨脹機潤滑油循環回路模塊、地熱源循環回路模塊、冷卻系統循環回路模塊和發電系統模塊五個部分組成；針對地熱資源的地理位置及溫度范圍分布對地熱發電制約，著眼于分布較廣的中低溫地熱資源在發電過程中不易利用特點，解決膨脹機工作性能的缺陷以及提高膨脹機效率，進而提高地熱發電系統循環熱效率、降低循環不可逆損失并增加系統運行的可靠性。?

為實現上述目的，本實用新型采用的技術解決方案是一種基于潤滑油循環回路的單螺桿膨脹機中低溫地熱發電系統。具體講，工質泵、預熱器、蒸發器、單螺桿膨脹機和冷凝器通過管路首尾依次相連組成單螺桿膨脹機有機朗肯循環回路模塊；單螺桿膨脹機、油路閥門、氣液分離器、過濾器、潤滑油循環泵、油路閥門通過管路首尾依次相連形成單螺桿膨脹機潤滑油循環回路，氣液分離器與儲氣罐通過管路相連共同組成單螺桿膨脹機潤滑油循環回路模塊；生產井、地熱水供給泵、蒸發器、預熱器、注入泵、過濾器和回灌井通過管路依次連接組成地熱源循環回路模塊；冷凝器、空氣冷卻器和冷水泵通過管路依次連接組成冷卻系統循環回路模塊；單螺桿膨脹機、發電機組及負載依次連接組成發電系統模塊。?

有機朗肯循環工作過程以單螺桿膨脹機為基礎，液態有機工質通過工質泵加壓進入預熱器中與較低溫的地熱源熱水換熱后，通過蒸發器與較高溫地熱源熱水換熱蒸發汽化（此時有機工質為高焓飽和氣體），隨后進入單螺桿膨脹機中膨脹輸出有用功；單螺桿膨脹機作為發電機組的動力裝置帶動發電機組運轉，產生的電能供給負載正常工作；單螺桿膨脹機出口的有機工質為低壓過熱蒸汽，?通過冷凝器成為飽和液體重新回到工質泵中開始一個新的循環，整個過程持續不斷地產生電能供給用戶；潤滑油從單螺桿膨脹機中通過開啟的油路閥門進入到氣液分離器中；分離出的有機工質氣體在儲氣罐中被收集，分離出來的潤滑油經過過濾器濾出雜質后由潤滑油循環泵通過開啟的油路閥門重新回到單螺桿膨脹機中工作；中低溫地熱源熱水從生產井中抽出，通過地熱水供給泵將較高溫的中低溫地熱水進入蒸發器中加熱有機工質到飽和氣體狀態；溫降后的地熱水通入到預熱器中預熱有機工質，換熱后的地熱水由注入泵和過濾器回灌到回灌井中；冷卻水從冷水泵進入冷凝器中將有機工質冷凝為飽和液體，然后再經過空氣冷卻器再重新回到冷水泵中。?

與現有技術相比，本實用新型具有以下優點：?