CN108301995A - 一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法 - Google Patents

一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法 Download PDF

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Abstract

一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法，发电装置的组成为：地热井和回灌井构成地热单元；发生器、冷凝器、吸收器、蒸发器、节流阀和循环泵构成吸收式热泵单元；述汽轮机、发电机、凝结水泵和给水加热器构成动力发电单元；本发明还公开了该装置的发电方法；本发明解决了地热发电系统蒸汽参数低导致动力循环效率低的问题，实现了地热能的高效利用。

Description

一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法
技术领域
本发明涉及地热发电技术领域，尤其涉及一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法。
背景技术
地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。我国地热资源丰富，市场潜力巨大，发展前景广阔。加快开发利用地热能不仅对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义，而且对培育新兴产业、促进新型城镇化建设、增加就业均具有显著的拉动效应，是促进生态文明建设的重要举措。
地热发电系统根据发电原理与系统结构的差别，可以分为干蒸汽发电系统、扩容蒸汽发电系统、双工质发电系统等。目前，由于地热源的温度较低，造成地热发电系统主蒸汽参数较低，制约了系统发电效率的提升，影响了地热发电技术的发展。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法，解决了地热发电系统蒸汽参数低导致动力循环效率低的问题，实现了地热能的高效利用。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置，包括地热井1，与地热井1的地热水出口相连的发生器4，发生器4的地热水出口连接水泵3的入口，水泵3的出口连接回灌井2的入口；发生器4的制冷剂出口连接冷凝器5的制冷剂入口，冷凝器5的制冷剂出口通过节流阀8连接蒸发器6的制冷剂入口，蒸发器6的制冷剂出口连接吸收器7的制冷剂入口，吸收器7的稀溶液出口通过循环泵9连接发生器4的稀溶液入口，发生器4的浓溶液出口连接吸收器7的浓溶液入口；所述发生器4的传热工质入口与地热井1的传热工质出口连接，发生器4的传热工质出口与回灌井2的传热工质入口连接；冷凝器5的过热蒸汽出口连接汽轮机10的过热蒸汽入口，汽轮机10的排汽出口连接蒸发器6的排汽入口，蒸发器6的凝结水出口连接凝结水泵12的凝结水入口，凝结水泵12的凝结水出口连接给水加热器13的凝结水入口，给水加热器13的凝结水出口连接吸收器7的给水入口，吸收器7的给水出口连接冷凝器5的过热蒸汽入口；汽轮机10的抽汽口连接给水加热器13的抽汽入口，给水加热器13的疏水出口连接蒸发器6的排汽入口；汽轮机10与发电机11同轴相连，汽轮机10通过带动发电机11发电。
所述地热井1和回灌井2构成地热单元；所述发生器4、冷凝器5、吸收器6、蒸发器7、节流阀8和循环泵9构成吸收式热泵单元；所述汽轮机10、发电机11、凝结水泵12和给水加热器13构成动力发电单元。
所述利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置的发电方法，地热井1出来的地热水进入发生器4作为其热源，从发生器4出来后经水泵3进入回灌井2进行回灌；吸收式热泵单元内工作介质包括制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用传热工质在发生器4中加热由循环泵9从吸收器7输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器5中，将动力发电单元的工质水加热成高温高压蒸汽，同时，制冷剂被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀8降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器6中，吸收汽轮机10排汽的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸汽，同时，将汽轮机10排汽冷凝成液态；在发生器4中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀8降到蒸发压力进入吸收器7中，与从蒸发器6出来的低压制冷剂蒸汽相混合，吸收低压制冷剂蒸汽并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，将从给水加热器13来的给水加热；在吸收器7中恢复了浓度的溶液又经循环泵9升压后送入发生器4中继续循环；吸收式热泵单元中的冷凝器5产生的高温高压蒸汽进入汽轮机10做功，驱动发电机11输出电能；发电后水蒸汽在吸收式热泵单元中的蒸发器6中冷凝，由凝结水泵12升压，经给水加热器13预热后依次进入吸收器7和冷凝器5，产生高参数蒸汽，完成动力发电单元的循环过程。将中低温地热能温度提升，较之于传统的地热发电系统，可得到较高的动力循环效率，实现地热能的高质转化。解决了地热发电系统蒸汽参数低导致动力循环效率低的问题，实现了地热能的高效利用。
和现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法，将地热发电与吸收式热泵结合，将中低温地热能温度提升，较之于传统的地热发电系统，可得到较高的动力循环效率，实现地热能的高质转化。解决了地热发电系统蒸汽参数低导致动力循环效率低的问题，实现了地热能的高效利用。
2、本发明提供的利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置及方法，将吸收式热泵的蒸发器用于汽轮机排汽的冷凝，减少了发电系统的凝结水量，使地热发电系统适用于炎热干旱地区。
附图说明
图1为本发明利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置，包括地热井1，与地热井1的地热水出口相连的发生器4，发生器4的地热水出口连接水泵3的入口，水泵3的出口连接回灌井2的入口；发生器4的制冷剂出口连接冷凝器5的制冷剂入口，冷凝器5的制冷剂出口通过节流阀8连接蒸发器6的制冷剂入口，蒸发器6的制冷剂出口连接吸收器7的制冷剂入口，吸收器7的稀溶液出口通过循环泵9连接发生器4的稀溶液入口，发生器4的浓溶液出口连接吸收器7的浓溶液入口；所述发生器4的传热工质入口与地热井1的传热工质出口连接，发生器4的传热工质出口与回灌井2的传热工质入口连接；冷凝器5的过热蒸汽出口连接汽轮机10的过热蒸汽入口，汽轮机10的排汽出口连接蒸发器6的排汽入口，蒸发器6的凝结水出口连接凝结水泵12的凝结水入口，凝结水泵12的凝结水出口连接给水加热器13的凝结水入口，给水加热器13的凝结水出口连接吸收器7的给水入口，吸收器7的给水出口连接冷凝器5的过热蒸汽入口。汽轮机10的抽汽口连接给水加热器13的抽汽入口，给水加热器13的疏水出口连接蒸发器6的排汽入口。汽轮机10与发电机11同轴相连，汽轮机10通过带动发电机11发电。
所述地热井1和回灌井2构成地热单元；所述发生器4、冷凝器5、吸收器6、蒸发器7、节流阀8和循环泵9构成吸收式热泵单元；所述汽轮机10、发电机11、凝结水泵12和给水加热器13构成动力发电单元。
本发明利用吸收式热泵提升地热能品位的发电方法，地热井1出来的地热水进入发生器4作为其热源，从发生器4出来后经水泵3进入回灌井2进行回灌；吸收式热泵单元内工作介质包括制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用传热工质在发生器4中加热由循环泵9从吸收器7输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器5中，将动力发电单元的工质水加热成高温高压蒸汽，同时，制冷剂被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀8降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器6中，吸收汽轮机10排汽的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸汽，同时，将汽轮机10排汽冷凝成液态；在发生器4中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀8降到蒸发压力进入吸收器7中，与从蒸发器6出来的低压制冷剂蒸汽相混合，吸收低压制冷剂蒸汽并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，将从给水加热器13来的给水加热；在吸收器7中恢复了浓度的溶液又经循环泵9升压后送入发生器4中继续循环；吸收式热泵单元中的冷凝器5产生的高温高压蒸汽进入汽轮机10做功，驱动发电机11输出电能。发电后水蒸汽在吸收式热泵单元中的蒸发器6中冷凝，由凝结水泵12升压，经给水加热器13预热后依次进入吸收器7和冷凝器5，产生高参数蒸汽，完成动力发电单元的循环过程。本发明将中低温地热能温度提升，较之于传统的地热发电系统，可得到较高的动力循环效率，实现地热能的高质转化。解决了地热发电系统蒸汽参数低导致动力循环效率低的问题，实现了地热能的高效利用。

Claims (2)

1.一种利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置，其特征在于：包括地热井(1)，与地热井(1)的地热水出口相连的发生器(4)，发生器(4)的地热水出口连接水泵(3)的入口，水泵(3)的出口连接回灌井(2)的入口；发生器(4)的制冷剂出口连接冷凝器(5)的制冷剂入口，冷凝器(5)的制冷剂出口通过节流阀(8)连接蒸发器(6)的制冷剂入口，蒸发器(6)的制冷剂出口连接吸收器(7)的制冷剂入口，吸收器(7)的稀溶液出口通过循环泵(9)连接发生器(4)的稀溶液入口，发生器(4)的浓溶液出口连接吸收器(7)的浓溶液入口；所述发生器(4)的传热工质入口与地热井(1)的传热工质出口连接，发生器(4)的传热工质出口与回灌井(2)的传热工质入口连接；冷凝器(5)的过热蒸汽出口连接汽轮机(10)的过热蒸汽入口，汽轮机(10)的排汽出口连接蒸发器(6)的排汽入口，蒸发器(6)的凝结水出口连接凝结水泵(12)的凝结水入口，凝结水泵(12)的凝结水出口连接给水加热器(13)的凝结水入口，给水加热器(13)的凝结水出口连接吸收器(7)的给水入口，吸收器(7)的给水出口连接冷凝器(5)的过热蒸汽入口；汽轮机(10)的抽汽口连接给水加热器(13)的抽汽入口，给水加热器(13)的疏水出口连接蒸发器(6)的排汽入口；汽轮机(10)与发电机(11)同轴相连，汽轮机(10)通过带动发电机(11)发电；
所述地热井(1)和回灌井(2)构成地热单元；所述发生器(4)、冷凝器(5)、吸收器(6)、蒸发器(7)、节流阀(8)和循环泵(9)构成吸收式热泵单元；所述汽轮机(10)、发电机(11)、凝结水泵(12)和给水加热器(13)构成动力发电单元。
2.权利要求1所述利用吸收式热泵提升地热能品位的发电装置的发电方法，其特征在于：地热井(1)出来的地热水进入发生器(4)作为其热源，从发生器(4)出来后经水泵(3)进入回灌井(2)进行回灌；吸收式热泵单元内工作介质包括制冷剂和吸收、解吸制冷剂的吸收剂溶液，二者组成工质对；利用传热工质在发生器(4)中加热由循环泵(9)从吸收器(7)输送来的具有一定浓度的溶液，并使溶液中的大部分低沸点制冷剂蒸发出来；制冷剂蒸汽进入冷凝器(5)中，将动力发电单元的工质水加热成高温高压蒸汽，同时，制冷剂被冷却介质冷凝成制冷剂液体，再经节流阀(8)降压到蒸发压力；制冷剂经节流进入蒸发器(6)中，吸收汽轮机(10)排汽的热量而激化成蒸发压力下的制冷剂蒸汽，同时，将汽轮机(10)排汽冷凝成液态；在发生器(4)中经发生过程剩余的浓溶液经节流阀(8)降到蒸发压力进入吸收器(7)中，与从蒸发器(6)出来的低压制冷剂蒸汽相混合，吸收低压制冷剂蒸汽并恢复到原来的浓度；吸收过程是放热过程，将从给水加热器(13)来的给水加热；在吸收器(7)中恢复了浓度的溶液又经循环泵(9)升压后送入发生器(4)中继续循环；吸收式热泵单元中的冷凝器(5)产生的高温高压蒸汽进入汽轮机(10)做功，驱动发电机(11)输出电能；发电后水蒸汽在吸收式热泵单元中的蒸发器(6)中冷凝，由凝结水泵(12)升压，经给水加热器(13)预热后依次进入吸收器(7)和冷凝器(5)，完成动力发电单元的循环过程。
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