CN112459977A - 一种井下地热发电设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种井下地热发电设备，包括发电外壳体、安装底座、过滤机构、换热机构、蒸汽发电机构和电磁储电机构，发电外壳体底端外壁上通过固定螺栓固定安装有安装底座，发电外壳体底端内壁上固定安装有若干均匀分布的进热管，进热管底端穿出安装底座，若干进热管顶端固定连接有进热总管，进热总管上方固定连接有过滤机构，过滤机构上方通过导热管固定连接有换热机构，换热机构上方固定安装有管道箱，有益效果：可极其方便的利用地热蒸汽进行自动发电，有效提高地热资源的利用率，而且在实际使用时，可完成磁生电的自动储电效果，通过配合蒸汽发电，可大大提高发电效率，提高资源利用率，且结构简单，布局合理，适合制造推广使用。

Description

一种井下地热发电设备

技术领域

本发明涉及发电技术领域，具体为一种井下地热发电设备。

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。中国地热资源丰富，以中低温资源为主，高温地热资源主要受中国地质构造特点及其在全球构造中所处部位的控制，主要集中在藏南—川西—滇西和台湾两个地区。但是，中国地热产业处在起步阶段，资源开发利用程度低，地热资源的利用绝大部分以直接利用为主，地热发电明显落后。目前国内外的地热发电主要是通过地热厂发电，目前地热发电技术主要包括干蒸汽发电、扩容式蒸汽发电、双工质循环发电和卡琳娜循环发电等。其中干蒸汽发电系统工艺简单，技术成熟，安全可靠，循环效率可达20%以上，是高温地热田发电的主要形式；扩容式发电技术已在地热发电领域得到广泛应用，尤其是中高温地热田，二级扩容系统循环效率约为15%～20%；针对中低温地热资源，双工质循环发电技术是较为适用的，它由地热水系统和低沸点介质系统组成，循环效率较扩容式蒸汽发电技术可提高20%～30%；卡琳娜循环在低温地热资源应用领域中有其独特的优越性，通过调整氨和水的比例， 可以适应低温地热水的发电特性，卡琳娜循环发电技术的循环效率比朗肯循环的效率高20%～50%。在低温地热资源的开发利用过程中，双工质循环和卡琳娜循环技术具有广阔的发展前景，现有技术的发电设备在使用时，无法很好的对地热资源进行利用，从而导致发电效率低，浪费资源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种井下地热发电设备，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种井下地热发电设备，包括发电外壳体、安装底座、过滤机构、换热机构、蒸汽发电机构和电磁储电机构，所述发电外壳体底端外壁上通过固定螺栓固定安装有安装底座，所述发电外壳体底端内壁上固定安装有若干均匀分布的进热管，所述进热管底端穿出安装底座，若干所述进热管顶端固定连接有进热总管，所述进热总管上方固定连接有过滤机构，所述过滤机构上方通过导热管固定连接有换热机构，所述换热机构上方固定安装有管道箱，所述管道箱内部中心位置固定安装有固定板。

优选的，所述管道箱底端内壁上固定安装有若干均匀分布的输热管，所述输热管底端与换热机构互通连接，所述输热管顶端穿过固定板固定连接有蒸汽发电机构，所述蒸汽发电机构上方固定安装有电磁储电机构，所述管道箱与蒸汽发电机构之间且位于发电外壳体内壁上固定安装有保温板。

优选的，所述过滤机构包括过滤箱、一级过滤板、二级过滤板、吸附板和进气孔，所述过滤箱通过固定螺栓固定安装在发电外壳体内部，所述过滤箱底端内壁上开设有若干均匀分布的进气孔，所述进气孔与进气总管互通式连接，所述过滤箱内部固定安装有一级过滤板，所述一级过滤板下方固定安装有二级过滤板，所述一级过滤板的目数大于二级过滤板的目数，所述一级过滤板与二级过滤板之前垂直连接有吸附板。

优选的，所述换热机构包括换热箱、换热槽、输入管和换热管，所述换热箱采用方形结构设计，所述换热箱内开设有换热槽，所述换热槽内通过固定螺栓固定安装有若干均匀分布的换热管，所述换热管底端固定有输入管，所述输入管与过滤箱互通式连接，所述换热箱内注有清水，所述换热管顶端通过输出管与蒸汽发电机构互通式连接。

优选的，所述蒸汽发电机构包括叶轮、叶片、连接轴、转动轴、一号齿轮、二号齿轮和发电电机，所述叶轮共两个，两个所述叶轮之间通过连接轴和轴承固定连接，所述叶轮外部上固定安装有若干均匀分布的叶片，所述叶轮远离连接轴一侧外壁上通过固定螺栓固定安装有转动轴。

优选的，所述转动轴远离叶轮一端外壁上固定连接有一号齿轮，所述一号齿轮上方啮合连接有二号齿轮，所述二号齿轮上方通过联轴器固定连接有发电电机。

优选的，所述电磁储电机构包括正极永磁铁、负极永磁铁、电磁线圈、设备箱、通风槽、蓄电池和旋转电机，所述正极永磁铁和负极永磁铁分别固定安装在发电外壳体内部，所述正极永磁铁和负极永磁铁相对设置，所述正极永磁铁和负极永磁铁之间设有电磁线圈，所述电磁线圈上方固定安装有设备箱。

优选的，所述设备箱外表面开设有若干均匀分布的通风槽，所述设备箱内部上方通过固定螺栓固定安装有蓄电池，所述设备箱内部下方固定安装有旋转电机，所述旋转电机的输出轴穿出设备箱与电磁线圈固定连接，所述电磁线圈的正负极分别通过导线与蓄电池电性连接。

优选的，所述发电外壳体上面固定安装有上盖板，所述上盖板上表面中心位置固定安装有散热板，所述散热板内部固定安装有若干均匀分布的导流板，所述散热板外部开设有散热槽，所述发电外壳体外壁上套设有三个均匀分布的固定环。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、该井下地热发电设备，通过在发电外壳体顶端设置有散热板，同时通过在散热板外壁设置有散热槽，通过设置的散热槽可在该装置不用时，方便进行散热工作，同时通过在散热板内部设置有导流板，通过设置的导流板可对热气起到一定的导流效果，从而提高该装置的空气流通性能。

2、该井下地热发电设备，通过在发电外壳体底端内部设置有进热管，且进热管底端穿出安装底座设计，此种结构设计，可使进热管充分的接触外部地热环境，从而方便进行导热工作，地热通过进热管进入到进热总管内，最后通过进热总管进入到过滤机构。

3、该井下地热发电设备，通过设置有过滤机构，地热内的热蒸汽通过过滤箱的进气孔可进入到过滤箱内部，通过在过滤箱内部分别设置有一级过滤板和二级过滤板，通过设置的一级过滤板和二级过滤板可对外界进入的蒸汽进行杂质分级过滤，从而有效提高蒸汽洁净程度，防止后期堵塞换热设备，同时通过设置的吸附板可对蒸汽中的杂质进行活性炭吸附，从而有效提高净化效果，使用方便。

4、该井下地热发电设备，通过设置有换热机构，经过净化后的蒸汽可通过换热机构设置的输入管进入到换热箱的换热管内，由于换热管采用U型结构设计，在使用时，可提高蒸汽滞留时间，从而有效提高换热效果，通过在换热箱设置有清水，从而通过换热管内的蒸汽对清水进行加热，使清水升温产生更高温度的水蒸汽，达到较好的换热效果，提高换热效率。

5、该井下地热发电设备，通过设置有蒸汽发电机机构，经过换热后的高温水蒸汽进入到蒸汽发电机构内，高温水蒸汽会推动叶片进行旋转，从而通过叶片的旋转带动叶轮进行旋转，当叶轮在旋转时会通过转动轴带动一号齿轮进行旋转，由于一号齿轮与二号齿轮啮合连接，当一号齿轮旋转时会带动二号齿轮一同进行旋转，从而通过二号齿轮的旋转带动发电电机的输出轴进行旋转，从而通过发电电机完成蒸汽发电效果。

6、该井下地热发电设备，通过设置有电磁储电机构，通过在电磁储电机构的设备箱内部设置有旋转电机，通过设置的旋转电机可带动电磁线圈进行旋转，由于电磁线圈两侧分别设置有正极永磁铁和负极永磁铁，当电磁线圈在旋转时会切割两个磁铁之间的磁感线，根据法拉第电磁感应定律，当线圈在切割磁感线时会产生感应电流，生产的感应电流会通过电线线圈的正负极流入到蓄电池内进行储存，此种结构设计，不仅可以完成整个的磁生电效果，而且在实际使用时，可完成自动储电效果，通过配合蒸汽发电机构的使用，可完成多种发电效果，使用性能佳。

7、该井下地热发电设备，可极其方便的利用地热蒸汽进行自动发电，有效提高地热资源的利用率，而且在实际使用时，可完成磁生电的自动储电效果，通过配合蒸汽发电，可大大提高发电效率，提高资源利用率，且结构简单，布局合理，适合制造推广使用。

附图说明

图1为本发明的整体内部结构示意图；

图2为本发明的换热机构结构示意图；

图3为本发明图2的A区放大结构示意图；

图4为本发明图1的B区放大结构示意图；

图5为本发明的一号齿轮结构示意图；

图6为本发明的图1的C区放大结构示意图；

图7为本发明的电磁储电机构结构示意图；

图8为本发明的散热板内部结构示意图。

图中：1、发电外壳体；2、安装底座；3、进热管；4、进热总管；5、过滤机构；51、过滤箱；52、一级过滤板；53、二级过滤板；54、吸附板；55、进气孔；6、导热管；7、换热机构；71、换热箱；72、换热槽；73、输入管；74、换热管；8、管道箱；9、输热管；10、固定板；11、保温板；12、蒸汽发电机构；121、叶轮；122、叶片；123、连接轴；124、转动轴；125、一号齿轮；126、二号齿轮；127、发电电机；13、电磁储电机构；131、正极永磁铁；132、负极永磁铁；133、电磁线圈；134、设备箱；135、通风槽；136、蓄电池；137、旋转电机；14、上盖板；15、散热板；16、散热槽；17、导流板；18、固定环。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-8，本发明提供一种技术方案：一种井下地热发电设备，包括发电外壳体1、安装底座2、过滤机构5、换热机构7、蒸汽发电机构12和电磁储电机构13，发电外壳体1底端外壁上通过固定螺栓固定安装有安装底座2，发电外壳体1底端内壁上固定安装有若干均匀分布的进热管3，进热管3底端穿出安装底座2，若干进热管3顶端固定连接有进热总管4，进热总管4上方固定连接有过滤机构5，过滤机构5上方通过导热管6固定连接有换热机构7，换热机构7上方固定安装有管道箱8，管道箱8内部中心位置固定安装有固定板10。

在本实施例中，管道箱8底端内壁上固定安装有若干均匀分布的输热管9，输热管9底端与换热机构7互通连接，输热管9顶端穿过固定板10固定连接有蒸汽发电机构12，蒸汽发电机构12上方固定安装有电磁储电机构13，管道箱8与蒸汽发电机构12之间且位于发电外壳体1内壁上固定安装有保温板11。

在本实施例中，过滤机构5包括过滤箱51、一级过滤板52、二级过滤板53、吸附板54和进气孔55，过滤箱51通过固定螺栓固定安装在发电外壳体1内部，过滤箱51底端内壁上开设有若干均匀分布的进气孔55，进气孔55与进气总管互通式连接，过滤箱51内部固定安装有一级过滤板52，一级过滤板52下方固定安装有二级过滤板53，一级过滤板52的目数大于二级过滤板53的目数，一级过滤板52与二级过滤板53之前垂直连接有吸附板54。

在本实施例中，换热机构7包括换热箱71、换热槽72、输入管73和换热管74，换热箱71采用方形结构设计，换热箱71内开设有换热槽72，换热槽72内通过固定螺栓固定安装有若干均匀分布的换热管74，换热管74底端固定有输入管73，输入管73与过滤箱51互通式连接，换热箱71内注有清水，换热管74顶端通过输出管与蒸汽发电机构12互通式连接。

在本实施例中，蒸汽发电机构12包括叶轮121、叶片122、连接轴123、转动轴124、一号齿轮125、二号齿轮126和发电电机127，叶轮121共两个，两个叶轮121之间通过连接轴123和轴承固定连接，叶轮121外部上固定安装有若干均匀分布的叶片122，叶轮121远离连接轴123一侧外壁上通过固定螺栓固定安装有转动轴124。

在本实施例中，转动轴124远离叶轮121一端外壁上固定连接有一号齿轮125，一号齿轮125上方啮合连接有二号齿轮126，二号齿轮126上方通过联轴器固定连接有发电电机127。

在本实施例中，电磁储电机构13包括正极永磁铁131、负极永磁铁132、电磁线圈133、设备箱134、通风槽135、蓄电池136和旋转电机137，正极永磁铁131和负极永磁铁132分别固定安装在发电外壳体1内部，正极永磁铁131和负极永磁铁132相对设置，正极永磁铁131和负极永磁铁132之间设有电磁线圈133，电磁线圈133上方固定安装有设备箱134。

在本实施例中，设备箱134外表面开设有若干均匀分布的通风槽135，设备箱134内部上方通过固定螺栓固定安装有蓄电池136，设备箱134内部下方固定安装有旋转电机137，旋转电机137的输出轴穿出设备箱134与电磁线圈133固定连接，电磁线圈133的正负极分别通过导线与蓄电池136电性连接。

在本实施例中，发电外壳体1上面固定安装有上盖板14，上盖板14上表面中心位置固定安装有散热板15，散热板15内部固定安装有若干均匀分布的导流板17，散热板15外部开设有散热槽16，发电外壳体1外壁上套设有三个均匀分布的固定环18。

使用时，通过在发电外壳体1顶端设置有散热板15，同时通过在散热板15外壁设置有散热槽16，通过设置的散热槽16可在该装置不用时，方便进行散热工作，同时通过在散热板15内部设置有导流板17，通过设置的导流板17可对热气起到一定的导流效果，从而提高该装置的空气流通性能；

地热蒸汽传导：通过在发电外壳体1底端内部设置有进热管3，且进热管3底端穿出安装底座2设计，此种结构设计，可使进热管3充分的接触外部地热环境，从而方便进行导热工作，地热蒸汽通过进热管3进入到进热总管4内，最后通过进热总管4进入到过滤机构5；

地热蒸汽过滤：通过设置有过滤机构5，地热内的热蒸汽通过过滤箱51的进气孔55可进入到过滤箱51内部，通过在过滤箱51内部分别设置有一级过滤板52和二级过滤板53，通过设置的一级过滤板52和二级过滤板53可对外界进入的蒸汽进行杂质分级过滤，从而有效提高蒸汽洁净程度，防止后期堵塞换热设备，同时通过设置的吸附板54可对蒸汽中的杂质进行活性炭吸附，从而有效提高净化效果，使用方便；

换热与发电的配合使用：通过设置有换热机构7，经过净化后的蒸汽可通过换热机构7设置的输入管73进入到换热箱71的换热管74内，由于换热管74采用U型结构设计，在使用时，可提高蒸汽滞留时间，从而有效提高换热效果，通过在换热箱71内设置有清水，从而通过换热管74内的蒸汽对清水进行加热，使清水升温产生更高温度的水蒸汽，从而达到较好的换热效果，提高换热效率，通过设置有蒸汽发电机构12，经过换热后的高温水蒸汽进入到蒸汽发电机构12内，高温水蒸汽会推动叶片122进行旋转，从而通过叶片122的旋转带动叶轮121进行旋转，当叶轮121在旋转时会通过转动轴124带动一号齿轮125进行旋转，由于一号齿轮125与二号齿轮126啮合连接，当一号齿轮125旋转时会带动二号齿轮126一同进行旋转，从而通过二号齿轮126的旋转带动发电电机127的输出轴进行旋转，从而通过发电电机127完成蒸汽发电效果；

电磁生电与储电：通过设置有电磁储电机构13，通过在电磁储电机构13的设备箱134内部设置有旋转电机137，通过设置的旋转电机137可带动电磁线圈133进行旋转，由于电磁线圈133两侧分别设置有正极永磁铁131和负极永磁铁132，当电磁线圈133在旋转时会切割两个磁铁之间的磁感线，根据法拉第电磁感应定律，当线圈在切割磁感线时会产生感应电流，产生的感应电流会通过电磁线圈133的正负极流入到蓄电池136内进行储存，此种结构设计，不仅可以完成整个的磁生电效果，而且在实际使用时，可完成自动储电效果，通过配合蒸汽发电机构12的使用，可完成多种发电效果，使用性能佳。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种井下地热发电设备，其特征在于，包括发电外壳体（1）、安装底座（2）、过滤机构（5）、换热机构（7）、蒸汽发电机构（12）（12）（12）和电磁储电机构（13），所述发电外壳体（1）底端外壁上通过固定螺栓固定安装有安装底座（2），所述发电外壳体（1）底端内壁上固定安装有若干均匀分布的进热管（3），所述进热管（3）底端穿出安装底座（2），若干所述进热管（3）顶端固定连接有进热总管（4），所述进热总管（4）上方固定连接有过滤机构（5），所述过滤机构（5）上方通过导热管（6）固定连接有换热机构（7），所述换热机构（7）上方固定安装有管道箱（8），所述管道箱（8）内部中心位置固定安装有固定板（10）。

2.根据权利要求1所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述管道箱（8）底端内壁上固定安装有若干均匀分布的输热管（9），所述输热管（9）底端与换热机构（7）互通连接，所述输热管（9）顶端穿过固定板（10）固定连接有蒸汽发电机构（12），所述蒸汽发电机构（12）上方固定安装有电磁储电机构（13），所述管道箱（8）与蒸汽发电机构（12）之间且位于发电外壳体（1）内壁上固定安装有保温板（11）。

3.根据权利要求1所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述过滤机构（5）包括过滤箱（51）、一级过滤板（52）、二级过滤板（53）、吸附板（54）和进气孔（55），所述过滤箱（51）通过固定螺栓固定安装在发电外壳体（1）内部，所述过滤箱（51）底端内壁上开设有若干均匀分布的进气孔（55），所述进气孔（55）与进气总管互通式连接，所述过滤箱（51）内部固定安装有一级过滤板（52），所述一级过滤板（52）下方固定安装有二级过滤板（53），所述一级过滤板（52）的目数大于二级过滤板（53）的目数，所述一级过滤板（52）与二级过滤板（53）之前垂直连接有吸附板（54）。

4.根据权利要求1所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述换热机构（7）包括换热箱（71）、换热槽（72）、输入管（73）和换热管（74），所述换热箱（71）采用方形结构设计，所述换热箱（71）内开设有换热槽（72），所述换热槽（72）内通过固定螺栓固定安装有若干均匀分布的换热管（74），所述换热管（74）底端固定有输入管（73），所述输入管（73）与过滤箱（51）互通式连接，所述换热箱（71）内注有清水，所述换热管（74）顶端通过输出管与蒸汽发电机构（12）互通式连接。

5.根据权利要求1所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述蒸汽发电机构（12）包括叶轮（121）、叶片（122）、连接轴（123）、转动轴（124）、一号齿轮（125）、二号齿轮（126）和发电电机（127），所述叶轮（121）共两个，两个所述叶轮（121）之间通过连接轴（123）和轴承固定连接，所述叶轮（121）外部上固定安装有若干均匀分布的叶片（122），所述叶轮（121）远离连接轴（123）一侧外壁上通过固定螺栓固定安装有转动轴（124）。

6.根据权利要求5所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述转动轴（124）远离叶轮（121）一端外壁上固定连接有一号齿轮（125），所述一号齿轮（125）上方啮合连接有二号齿轮（126），所述二号齿轮（126）上方通过联轴器固定连接有发电电机（127）。

7.根据权利要求1所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述电磁储电机构（13）包括正极永磁铁（131）、负极永磁铁（132）、电磁线圈（133）、设备箱（134）、通风槽（135）、蓄电池（136）和旋转电机（137），所述正极永磁铁（131）和负极永磁铁（132）分别固定安装在发电外壳体（1）内部，所述正极永磁铁（131）和负极永磁铁（132）相对设置，所述正极永磁铁（131）和负极永磁铁（132）之间设有电磁线圈（133），所述电磁线圈（133）上方固定安装有设备箱（134）。

8.根据权利要求7所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述设备箱（134）外表面开设有若干均匀分布的通风槽（135），所述设备箱（134）内部上方通过固定螺栓固定安装有蓄电池（136），所述设备箱（134）内部下方固定安装有旋转电机（137），所述旋转电机（137）的输出轴穿出设备箱（134）与电磁线圈（133）固定连接，所述电磁线圈（133）的正负极分别通过导线与蓄电池（136）电性连接。

9.根据权利要求1-8所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述发电外壳体（1）上面固定安装有上盖板（14），所述上盖板（14）上表面中心位置固定安装有散热板（15），所述散热板（15）内部固定安装有若干均匀分布的导流板（17），所述散热板（15）外部开设有散热槽（16），所述发电外壳体（1）外壁上套设有三个均匀分布的固定环（18）。

10.根据权利要求1-8所述的一种井下地热发电设备，其特征在于：所述发电外壳体（1）上面固定安装有上盖板（14），所述上盖板（14）上表面中心位置固定安装有散热板（15），所述散热板（15）内部固定安装有若干均匀分布的导流板（17），所述散热板（15）外部开设有散热槽（16），所述发电外壳体（1）外壁上套设有三个均匀分布的固定环（18）。

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