CN108301996B - 一种利用浅层中低温地热能发电的装置及方法 - Google Patents

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Abstract

一种利用浅层中低温地热能发电的装置及方法，该装置包括地热井，与地热井的地热水出口相连的气液分离器，气液分离器的水蒸气出口连接输汽母管的入口，气液分离器的水出口经过水泵升压后连接输水母管的入口，输汽母管的出口连接一级扩容器的水蒸气入口，输水母管的出口连接一级扩容器的水入口，一级扩容器的水蒸气出口连接汽轮机的一级入口，一级扩容器的水出口连接二级扩容器的入口，二级扩容器的水蒸气出口连接汽轮机的二级入口，二级扩容器的水出口连接供热单元的入口，供热单元的出口连接回灌井的入口，汽轮机的排汽出口连接凝汽器的入口，凝汽器的出口连接回灌井的入口；本发明还公开了该装置的发电方法；本发明能有效提高地热能的发电效率。

Description

一种利用浅层中低温地热能发电的装置及方法
技术领域
本发明涉及地热发电技术领域，尤其是一种利用浅层中低温地热能发电的装置及方法。
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。
地热资源按赋存形式可分热水型、地压地热能、干热岩地热能和岩浆热能四种类型；根据地热水的温度，又可分为高温型(>l50℃)、中温型(90～150℃)和低温型(<90℃)三大类。地热能的开发利用可分为发电和非发电两个方面，高温地热资源主要用于地热发电，中、低温地热资源主要是直接利用，多用于采暖、干燥、工业、农林牧副渔业、医疗、旅游及人民的日常生活等方面。我国地热资源以低温热水型地热田为主，其中温度在90℃左右的地热资源约占这类资源总量的90％，目前主要作建筑采暖、供应生活热水、保健疗养和种植养殖等直接利用。但由于大量的资源所处位置附近缺乏更多的热需求，又缺乏具有良好经济性的发电利用技术，而不能得到开发利用。设想若能经济地对低温地热能资源作发电利用，无疑将极大地促进数量庞大的资源的开发利用，大幅减小发电用化石燃料消耗及相应的温室气体、大气污染物的排放，为可持续发展提供重要能源支持，带来巨大的社会效益与经济效益。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种利用浅层中低温地热能发电的装置及方法，能有效提高地热能的发电效率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种利用浅层中低温地热能发电的装置，包括地热井1，与地热井1的地热水出口相连的气液分离器2，气液分离器2的水蒸气出口连接输汽母管10的入口，气液分离器2的水出口经过水泵9升压后连接输水母管11的入口，输汽母管10的出口连接一级扩容器3的水蒸气入口，输水母管11的出口连接一级扩容器3的水入口，一级扩容器3的水蒸气出口连接汽轮机5的一级入口，一级扩容器3的水出口连接二级扩容器4的入口，二级扩容器4的水蒸气出口连接汽轮机5的二级入口，二级扩容器4的水出口连接供热单元7的入口，供热单元7的出口连接回灌井8的入口，汽轮机5的排汽出口连接凝汽器6的入口，凝汽器6的出口连接回灌井8的入口。
所述汽轮机5为两级进汽，每台汽轮机配置一级扩容器3和二级扩容器4各一台。
所述地热井1、气液分离器2和水泵9的数量相同，为多个。
所述一级扩容器3和二级扩容器4的数量为两个。
所述汽轮机5和凝汽器6的数量为两个。
所述回灌井8的数量为两个。
所述利用浅层中低温地热能发电的装置的发电方法，从地热井1出来的具有一定压力和温度的地热水，经管道阀门进入气液分离器2后，将汽、水分别经输汽母管10和输水母管11进入一级扩容器3再经二级扩容器4扩容后分别进入汽缸，蒸汽及热水进入一级扩容器3减温减压后形成一次蒸汽，一次蒸汽通过主汽阀进入汽轮机5；一级扩容器3排水以及低参数地热水进入二级扩容器4后形成二次蒸汽，二次蒸汽通过二次进汽阀进入汽轮机5；扩容前蒸汽及热水采用母管制，汽轮机5与一级扩容器3和二级扩容器4采用单元系统连接；蒸汽进入汽轮机5汽缸中膨胀做功后，汽轮机5的排汽进入凝汽器6进行凝结，然后进入回灌井8。
和现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、地热井采用汽水分别输送的方式，系统有两根母管，一根疏水，一根输汽，保证输送系统安全可靠、操作简单。回灌井口排汽的效果不仅提高了循环效率，而且消除了污染和强烈的噪音。
2、动力系统采用两级扩容方式，从地热井来的蒸汽先在一级扩容器中扩容后进入汽轮机发电，一级扩容器扩容后的水经过二级扩容器扩容后，再进入汽轮机发电，能有效提高地热能的发电效率。
3、从二级扩容器出口的热水仍具有较高的温度，若直接排放存在较大的能量损失，本系统将这部分热水利用起来，例如给温泉供热水或者给小区供暖和生活热水等方式，实现地热能的综合梯级利用，提高地热能的能量利用效率。
附图说明
图1为本发明利用浅层中低温地热能发电的装置示意图。
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，本发明一种利用浅层中低温地热能发电的装置，包括地热井1，与地热井1的地热水出口相连的气液分离器2，气液分离器2的水蒸气出口连接输汽母管10的入口，气液分离器2的水出口经过水泵9升压后连接输水母管11的入口，输汽母管10的出口连接一级扩容器3的水蒸气入口，输水母管11的出口连接一级扩容器3的水入口，一级扩容器3的水蒸气出口连接汽轮机5的一级入口，一级扩容器3的水出口连接二级扩容器4的入口，二级扩容器4的水蒸气出口连接汽轮机5的二级入口，二级扩容器4的水出口连接供热单元7的入口，供热单元7的出口连接回灌井8的入口，汽轮机5的排汽出口连接凝汽器6的入口，凝汽器6的出口连接回灌井8的入口。
作为本发明的优选实施方式，所述汽轮机5为两级进汽，每台汽轮机配置一级扩容器3和二级扩容器4各一台。
作为本发明的优选实施方式，所述地热井1、气液分离器2和水泵9的数量相同，为多个。
作为本发明的优选实施方式，所述一级扩容器3和二级扩容器4的数量为两个。
作为本发明的优选实施方式，所述汽轮机5和凝汽器6的数量为两个。
作为本发明的优选实施方式，所述回灌井8的数量为两个。
如图1所示，本发明利用浅层中低温地热能发电的方法，从地热井1出来的具有一定压力和温度的地热水，经管道阀门进入气液分离器2后，将汽、水分别经输汽母管10和输水母管11进入一级扩容器3再经二级扩容器4扩容后分别进入汽缸，蒸汽及热水进入一级扩容器3减温减压后形成一次蒸汽，一次蒸汽通过主汽阀进入汽轮机5；一级扩容器3排水以及低参数地热水进入二级扩容器4后形成二次蒸汽，二次蒸汽通过二次进汽阀进入汽轮机5；扩容前蒸汽及热水采用母管制，汽轮机5与一级扩容器3和二级扩容器4采用单元系统连接；蒸汽进入汽轮机5汽缸中膨胀做功后，汽轮机5的排汽进入凝汽器6进行凝结，然后进入回灌井8。

Claims (4)

1.一种利用浅层中低温地热能发电的装置，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气液分离器(2)，气液分离器(2)的水蒸气出口连接输汽母管(10)的入口，气液分离器(2)的水出口经过水泵(9)升压后连接输水母管(11)的入口，输汽母管(10)的出口连接一级扩容器(3)的水蒸气入口，输水母管(11)的出口连接一级扩容器(3)的水入口，一级扩容器(3)的水蒸气出口连接汽轮机(5)的一级入口，一级扩容器(3)的水出口连接二级扩容器(4)的入口，二级扩容器(4)的水蒸气出口连接汽轮机(5)的二级入口，二级扩容器(4)的水出口连接供热单元(7)的入口，供热单元(7)的出口连接回灌井(8)的入口，汽轮机(5)的排汽出口连接凝汽器(6)的入口，凝汽器(6)的出口连接回灌井(8)的入口；
所述地热井(1)、气液分离器(2)和水泵(9)的数量相同，为多个；
所述回灌井(8)的数量为两个。
2.根据权利要求1所述的利用浅层中低温地热能发电的装置，其特征在于：所述汽轮机(5)为两级进汽，每台汽轮机配置一级扩容器(3)和二级扩容器(4)各一台。
3.根据权利要求1所述的利用浅层中低温地热能发电的装置，其特征在于：所述一级扩容器(3)和二级扩容器(4)的数量为两个；所述汽轮机(5)和凝汽器(6)的数量为两个。
4.权利要求1至3任一项所述的利用浅层中低温地热能发电的装置的发电方法，其特征在于：从地热井(1)出来的具有一定压力和温度的地热水，经管道阀门进入气液分离器(2)后，将汽、水分别经输汽母管(10)和输水母管(11)进入一级扩容器(3)再经二级扩容器(4)扩容后分别进入汽缸，蒸汽及热水进入一级扩容器(3)减温减压后形成一次蒸汽，一次蒸汽通过主汽阀进入汽轮机(5)；一级扩容器(3)排水以及低参数地热水进入二级扩容器(4)后形成二次蒸汽，二次蒸汽通过二次进汽阀进入汽轮机(5)；扩容前蒸汽及热水采用母管制，汽轮机(5)与一级扩容器(3)和二级扩容器(4)采用单元系统连接；
蒸汽进入汽轮机(5)汽缸中膨胀做功后，汽轮机(5)的排汽进入凝汽器(6)进行凝结，然后进入回灌井(8)。
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