[發明專利]一種地熱分支井恒溫差發電系統

有效

• 申請號: 202010037029.2
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111237146B
• 公開（公告）日: 2021-08-24
• 發明（設計）人: 林鐵軍;包驍敏;于浩;梁豪;張強;吳繼偉;王濤;劉朕;陳豪;曹金超
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: F03G4/00
• 分類號: F03G4/00;H02N11/00
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

1.一種地熱分支井恒溫差發電系統，其特征在于，包括主井內的主井筒套管（3），主井筒套管（3）貫穿上覆地層（1）、高溫地熱巖層（2）；

主井筒套管（3）側壁上分布有多個分支井，主井筒套管（3）內設有主井筒集輸電纜（4）；每個分支井內設有恒溫差發電筒組（6），恒溫差發電筒組（6）通過接線分支井公接頭（7）、主井筒電纜母接頭（5）與主井筒集輸電纜（4）連接；

主井筒集輸電纜（4）底部設有卡緊機構（10），卡緊機構（10）座封在主井筒套管（3）內壁上，使主井筒集輸電纜（4）處于拉直狀態；

頂部與地面集電送電控制中心（11）連接；地面集電送電控制中心（11）與外輸電網（13）聯網；

所述的恒溫差發電筒組（6）包括多個溫差發電筒，每個溫差發電筒包括外筒（105），外筒（105）為封閉圓筒，外筒（105）配有公接頭（107）和母接頭（106），外筒（105）依次連接組成恒溫差發電筒組（6）；

外筒（105）內還設有低溫液體筒（101），外筒（105）、低溫液體筒（101）同軸心線；外筒（105）、低溫液體筒（101）之間的環形空腔內設有熱電發電模塊（102）、熱電制冷模塊（103）；熱電制冷模塊（103）與熱電發電模塊（102）依次交替放置，并通過隔離塊（104）隔離；熱電發電模塊（102）的面積大于熱電制冷模塊（103）的面積；

溫差發電筒一頭為電纜公接頭（108），另一頭為電纜母接頭（109）；電纜公接頭（108）和電纜母接頭（109）分別與溫差發電筒內的熱電發電模塊（102）兩極連接；

所述的熱電發電模塊（102）包括多組熱電發電芯片，熱電發電芯片組包括發電熱端絕緣受熱構件（201）、發電熱端金屬導體組（202）、發電冷端金屬導體組（203）、發電冷端絕緣放熱構件（204）、發電模塊負極（205）、發電模塊正極（206）、熱電發電半導體組（207）；發電熱端絕緣受熱構件（201）與外筒（105）緊密接觸，發電冷端絕緣放熱構件（204）與低溫液體筒（101）直接接觸；熱電發電半導體組（207）由若干組N型半導體和P型半導體交替、成對布置；熱電發電半導體組（207）的一端置于發電熱端絕緣受熱構件（201）中，另一端置于發電冷端絕緣放熱構件（204）中；在熱電發電半導體組（207）中，第一組熱電發電半導體組的N型半導體冷端通過導線外接發電模塊負極（205）；第一組熱電發電半導體組的N型半導體熱端和P型半導體熱端通過發電熱端金屬導體組（202）中的第一個導體連接；第一組熱電發電半導體組的P型半導體冷端與第二組熱電發電半導體組的N型半導體冷端通過發電冷端金屬導體組（203）的第一個導體連接；依此循環連接，將N型半導體和P型半導體連成串聯結構；最后一組熱電發電半導體組的P型半導體冷端通過導線外接發電模塊正極（206）；

低溫液體筒（101）為密封結構，外壁與熱電發電模塊（102）的溫差發電芯片低溫端相連，也與熱電制冷模塊（103）連接；

恒溫差發電筒組（6）與高溫地熱巖層（2）之間有一定空隙，空隙內為導熱液體。

2.根據權利要求1所述的一種地熱分支井恒溫差發電系統，其特征在于，所述的熱電制冷模塊（103）包括制冷芯片組，制冷芯片組包括制冷熱端絕緣受熱構件（301）、制冷熱端金屬導體組（302）、制冷冷端金屬導體組（303）、制冷冷端絕緣放熱構件（304）、制冷模塊負極（306）、制冷模塊正極（305）、熱電制冷半導體組（307）；制冷熱端絕緣受熱構件（301）與外筒（105）緊密接觸，制冷冷端絕緣放熱構件（304）與低溫液體筒（101）直接接觸；熱電制冷半導體組（307）由一組N型半導體和P型半導體交替、成對布置；熱電制冷半導體組（307）的一端置于制冷熱端絕緣受熱構件（301）中，另一端置于制冷冷端絕緣放熱構件（304）中；在熱電制冷半導體組（307）中，N型半導體熱端通過導線外接制冷模塊正極（305）；熱電制冷半導體組（307）的N型半導體冷端和P型半導體冷端通過制冷冷端金屬導體組（303）連接；熱電制冷半導體組（307）的P型半導體熱端通過導線外接制冷模塊負極（306）；

熱電發電模塊（102）的發電模塊正極（206）通過導線外接熱電制冷模塊（103）的制冷模塊正極（305），熱電發電模塊（102）的發電模塊負極（205）通過導線外接熱電制冷模塊（103）的制冷模塊負極（306）。

3.根據權利要求1所述的一種地熱分支井恒溫差發電系統，其特征在于，所述的分支井與主井形成30°-60°夾角；所述分支井按螺旋方式分布在主井周圍。