[發明專利]中間介質為氨的干熱巖地熱發電系統

有效

• 申請號: 201510079241.4
• 申請日: 2015-02-13
• 公開（公告）號: CN104653417A
• 公開（公告）日: 2015-05-27
• 發明（設計）人: 李建峰
• 申請（專利權）人: 李建峰
• 主分類號: F03G4/00
• 分類號: F03G4/00;F01K25/10
• 代理公司: 西安文盛專利代理有限公司 61100
• 代理人: 彭冬英

技術領域

本發明涉及干熱巖層地熱換熱系統和發電系統，尤其是涉及中間介質為氨的干熱巖地熱發電系統。

技術背景

地球內部的熱能統稱為地熱能，它是地球內部長壽命放射性同位素熱核反應產生的能量，是地球內部普遍存在的新型清潔能源，儲量巨大，無污染，不受地面氣候等條件的影響，全球地熱能資源總量，相當于現在全球資源總消耗量的45萬倍。

早在1970年地質部部長李四光先生就高瞻遠矚地提出“地下是一個大熱庫，是人類開辟自然能源的一個新來源，就像人類發現煤炭、石油可以燃燒一樣”。而大部分的地熱能都儲存于巖石中，稱為干熱巖。

據初步估算：我國干熱巖在地下2000m—4000m范圍內，主要的高熱流區約190萬km²。儲存的熱量相當于51.6萬億噸標準煤炭。

發明內容

本發明的目的是提供一種可不取地下熱水，可就地利用地熱發電且提高發電能力及減小功耗的中間介質為氨的干熱巖地熱發電系統。

本發明的目的是通過下述技術方案實現的：一種中間介質為氨的干熱巖地熱發電系統，包括汽輪機(1)、發電機(2)、高壓冷凝器(3)、加壓泵(5)、地下干熱巖金屬換熱器(6)、蒸發器(7)、循環泵(8)和變窄管道(9)，地下干熱巖鉆孔內設有一組或多組密閉的地下干熱巖金屬換熱器(6)，地下干熱巖金屬換熱器(6)內充注好所需換熱用內部循環水，地下干熱巖金屬換熱器(6)出水管通過循環泵(8)連接至蒸發器(7)，蒸發器(7)出水管連接至地下干熱巖金屬換熱器(6)，蒸發器(7)內設有氨介質，蒸發器(7)內氨介質通過變窄管道(9)連接汽輪機(1)，汽輪機(1)連接發電機(2)，汽輪機(1)內氨介質連接高壓冷凝器(3)，高壓冷凝器(3)的氨介質出口經加壓泵(5)連接蒸發器(7)，冷卻水(4)連接高壓冷凝器(3)。

所述的地下干熱巖金屬換熱器(6)的數量根據發電負荷量確定。

干熱巖發電技術是指通過鉆機向地下一定深度干熱巖層鉆孔，在鉆孔中安裝一種密閉的金屬換熱器，在內充滿換熱介質，通過換熱器傳導將地下深度的熱能導出用于加熱氨工質，氨工質受熱汽化推動汽輪機作功帶動發電機的新技術。為了突出這一新技術的特點，以便與地熱水發電區別開來，將這一新技術命名為中間介質為氨的干熱巖地熱發電系統。

本發明具有以下優點：

(1)本發明可以根據發電負荷的大小來確定換熱器的數量和深度，保證地下換熱系統有足夠的換熱能力來滿足發電負荷的需要。

(2)換熱器采用全封閉循環系統，向地下深處2000-5000m安裝換熱器，通過換熱器管外壁與周圍干熱巖層換熱，不抽取地下熱水，封閉取熱，避免了地熱水發電結垢問題。

(3)本發明從根本上解決了不抽取地熱水的中低溫發電難題，實現了普遍利用高、中、低三溫干熱巖熱能發電的目的。

(4)適用面廣，無需抽取地熱水，在更多地熱較豐富的地區可利用低溫工質發電。

(5)綠色環保，能量來自地熱，發電效益顯著。

(6)保護水資源。本發明在利用地熱發電的同時，不再抽取地下熱水，僅通過換熱器管壁與高溫巖層換熱，保持了地熱發電的長效性和穩定性。

(7)高效節能。本發明換熱器提高了地下吸熱導熱效率。氨環保工質在高效發電的同時更加環保。

(8)系統壽命長。地下換熱器采用J55特種鋼材制造，耐腐蝕、耐高溫、耐高壓，壽命與建筑壽命相當。

(9)安全可靠。孔徑(200～500毫米)，地下無運動部件，利用地下高溫熱源發電，系統穩定。

(10)對整個換熱系統的結構要求低，向地下中、深層取熱，增加單孔取熱量，增加發電能力，可減少鉆孔數，降低開發成本。因此整個系統造價低，易于推廣。

附圖說明

附圖為本發明結構示意圖。

具體實施方式

一種中間介質為氨的干熱巖地熱發電系統，包括汽輪機1、發電機2、高壓冷凝器3、冷卻水4、加壓泵5、地下干熱巖換熱器6、蒸發器7、泵8、變窄管道9，地下干熱巖鉆孔內設有一組或多組密閉的地下干熱巖金屬換熱器6，地下干熱巖金屬換熱器6內充注好所需換熱用內部循環水，地下干熱巖金屬換熱器6的數量根據發電負荷量確定。地下干熱巖金屬換熱器6出水管通過循環泵8連接至蒸發器7，蒸發器7出水管連接至地下干熱巖金屬換熱器6，蒸發器7內設有氨介質，蒸發器7內氨介質通過變窄管道9進入汽輪機1，汽輪機1連通至發電機2，汽輪機1內的氨介質進入高壓冷凝器3，高壓冷凝器3的氨介質出口經加壓泵5進入蒸發器7。冷卻水4連接高壓冷凝器3。

本發明運行時，開啟循環泵8，地下干熱巖金屬換熱器6的內部循環水吸收地熱后進入蒸發器7，加熱氨介質，氨介質吸熱后成為高溫高壓蒸汽，通過變窄管道9后進入汽輪機1膨脹作功，推動汽輪機1帶動發電機2向建筑物發電，作功后的氨蒸發進入高壓冷凝器3，冷卻后的氨液經加壓泵5回到蒸發器7，完成發電循環。