CN201982260U - 利用烷烃类化合物的将地热能向其他形式能源转化的系统 - Google Patents
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Abstract
一种利用烷烃类化合物的将地热能向其他形式能源转化的系统，主要由地下换热器(1)、热油循环泵(2)、热油换热器(3)、冷却塔(4)、做功单元(5)、工质换热器(6)和工质循环泵(7)组成，其特征在于：地下换热器(1)一端通过热油循环泵(2)和热油换热器(3)进热液端接通，地下换热器(1)另一端和热油换热器(3)出热液端接通，热油换热器(3)取热出液端和做单元(5)接通，做工单元(5)和工质换热器(6)进热液端接通，工质换热器(6)出热液端通过工质循环泵(7)和热油换热器(3)的取热进液端接通，冷却塔(4)顶部和工质换热器(6)的取热出液端接通，冷却塔(4)底部和工质换热器(6)的取热进液端接通，达到设计目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种利用烷烃类化合物将地热能向其他能源形式转化的系统，尤其是一种对中低温地热资源以不取水只取热形式利用烷烃类化合物的将地热能向其他形式能源转化的系统。
背景技术
地热能与核能、风能、太阳能、潮汐能并列为五大新能源，是一种清洁、环保、可再生的新型能源，具有“零污染、零排放”的特性。广义上的地热泛指蕴藏于地球内部的热能资源；狭义上的地热指目前经济技术条件下能够科学合理开发出来的地球内部的热能资源。上个世纪七十年代初以来，由于能源短缺，地热能作为一种具有广阔开发前景的新能源日益受到关注。地热能除了用于发电之外，更为大量地直接用于采暖、制冷、医疗洗浴和各种形式的工农业用热，以及水产养殖等。
在利用地温能的过程中，平均计算，地源热采收过程中每消耗1度电的能量，可以得到相当于4度电左右的热量或冷量，其采暖运行费用比传统能源利用方式低60％以上。合理开发利用地热资源，可减少燃煤、燃油、燃气对大气环境的污染，提高环境质量。同时减少燃料运输及其废弃物排放，减轻城市交通负担和城市垃圾产生量。
在世界上80多个直接利用地热的国家中，在我国，易于开采且价值高的高温地热资源几乎都集中在藏南、滇西、川西，而且在全国各个地区都有分布中低温地热资源，目前我国直接利用地热装置采热的能力已经位居全球第一。 但是我国利用地热的技术目前仍然主要局限于对地热能，地热原水的直接利用，主要利用来进行采暖，在地热发电装机容量以及地热能向多种能源形式转换的利用上仍然落后于很多地热利用的先进国家，尤其在双工质循环利用地热资源上存在很大的不足。
发明内容
本实用新型的目的是研制一种解决上述问题，利用低沸点的烷烃类化合物结合目前成熟设备提取地热能，成本低，占地面积小，工质循环利用且无任何污染物排放的利用烷烃类化合物的将地热能向其他形式能源转化的系统。
本实用新型通过以下技术方案实现：
本实用新型主要由地下换热器、热油循环泵、热油换热器、冷却塔、做功单元、工质换热器和工质循环泵组成，其特征在于：地下换热器一端通过热油循环泵和热油换热器进热液端接通，地下换热器另一端和热油换热器出热液端接通，形成导热油循环系统，热油换热器取热出液端和做单元接通，做工单元和工质换热器进热液端接通，工质换热器出热液端通过工质循环泵和热油换热器的取热进液端接通，形成工质循环系统，冷却塔顶部和工质换热器的取热出液端接通，冷却塔底部和工质换热器的取热进液端接通，形成冷却循环系统，达到设计目的。
在使用时，导热油在热油循环泵推动下进入地下换热器与工作井中的工质进行换热，吸收地热水的热量后再进入热油换热器，将热量交换给工质循环系统中的工质后再进入地下换热器，工质在工质循环泵推动下进入热油换热器吸收来自导热油循环系统中导热油的热量后体积膨胀，进入做功单元推动机械元件对外做功，实现地热热能向其他形式能量的转化，做功后压力，温度降低，再进入工质换热器与冷却循环系统中的冷却水进行换热，低温低压下的工质进 入热油换热器再次获得来自导热油循环系统中导热油的热量，低温冷却水进入工质换热器与工质循环系统中的工质进行换热，升温后的冷却水进入冷却塔，高温蒸汽向外排出，低温冷却水再次进入工质换热器，外界不断向冷却塔中补充冷却水，如此循环，达到设计目的。
在实际应用时，当地热热源为热干岩时，地下换热器1采用地下热管。
工质循环系统中使用的烷烃类化合物工质，通常采用氯乙烷、异丁烷、正丁烷、正戊烷等，其主要做功原理为利用上述物质沸点比水低，蒸汽压力大，且其饱和蒸汽压与温度有严格一一对应关系，根据这一性质，使用导热油加热上述工质，使得其吸收热量后体积膨胀，具有较高的蒸汽压力从而推动汽轮机类做功单元对外做功。
本实用新型具有以下优点：
1、经由本实用新型的实施，可以实现对地热能的提取利用及热能向机械能、电能等不同形式能量的转化，相比传统技术具有如下优点：只取热不取水，节约了抽取热水所需要的运行成本，没有地热水的循环，省略了通常必须打的回灌井和相关回灌设备，降低一次投入成本的同时保护了环境。
2、经由本实用新型的实施，烷烃类化合物具有良好的热力学性质，热效率高，在膨胀做功过程中从高压至低压始终保持干燥，消除了小液滴冲击管泵设备产生腐蚀，密度大，比容小，可以用更小的管道直径得到同样的流量，单位功率输出成本低。
3、经由本实用新型的实施，烷烃类化合物冷凝压力高，整个系统在接近和稍高于大气压力下工作，使得有机工质的漏失现象大为降低，有机工质凝固点很低(低于-73℃)，在较低温度下仍能释放能量，在寒冷天气可增加出力，冷凝 器也不需要增加防冻设施。
4、经由本实用新型的实施，通过导热油作为中介导热介质，提高了热利用效率，免去了传统技术下气-气两相换热往往要多级换热的设备投入，一次投入成本低。
5、经由本实用新型的实施，实现了地热能向其他不同形式能量，诸如：机械能，电能，的转化，相比以往只单一利用地热热能进行取暖，地热资源得到了更广泛的利用。
附图说明
下面结合附图对本实用新型作进一步说明，但不作为对本实用新型的限制。
图1是本实用新型的工作原理结构示意图。
在图中，1地下换热器、2热油循环泵、3热油换热器、4冷却塔、5做功单元、6工质换热器、7工质循环泵
具体实施方式
图1中所示，本实用新型主要由地下换热器1、热油循环泵2、热油换热器3、冷却塔4、做功单元5、工质换热器6和工质循环泵7组成，其特征在于：地下换热器1一端通过热油循环泵2和热油换热器3进热液端接通，地下换热器1另一端和热油换热器3出热液端接通，形成导热油循环系统，热油换热器3取热出液端和做单元5接通，做工单元5和工质换热器6进热液端接通，工质换热器6出热液端通过工质循环泵7和热油换热器3的取热进液端接通，形成工质循环系统，冷却塔4顶部和工质换热器6的取热出液端接通，冷却塔4底部和工质换热器6的取热进液端接通，形成冷却循环系统，达到设计目的。
在图1中，箭头所示方向是各循环系统中的工质流动方向。
导热油循环系统中的导热油由热油循环泵2提供动力，进入地下换热器从工作井中的地热水中得到热量，再进入热油换热器3将热量交换给工质循环系统中的工质，即异丁烷，工质由工质循环泵7提供动力，进入热油换热器3与导热油循环系统中的导热油进行换热，温度升高后压力提高，体积膨胀，进入做功单元5对外做功，将地热能向其他形式能量进行转化，做功后压力，温度降低，再进入工质换热器6与冷却循环系统中的冷却水进行换热，冷却循环系统中的冷却水由外界补充，进入工质换热器6与工质循环系统中的工质进行换热后进入冷却塔4冷却，以水蒸气形式向外界逸散，并带走热量。
本实用新型结构简单，利用低沸点的烷烃类化合物结合目前成熟设备提取地热能，成本低，占地面积小，工质循环利用且无任何污染物排放，广泛应用于利用烷烃类化合物的将地热能向其他形式能源转化的系统领域。
Claims (1)
1.一种利用烷烃类化合物的将地热能向其他形式能源转化的系统，主要由地下换热器(1)、热油循环泵(2)、热油换热器(3)、冷却塔(4)、做功单元(5)、工质换热器(6)和工质循环泵(7)组成，其特征在于：地下换热器(1)一端通过热油循环泵(2)和热油换热器(3)进热液端接通，地下换热器(1)另一端和热油换热器(3)出热液端接通，形成导热油循环系统，热油换热器(3)取热出液端和做单元(5)接通，做工单元(5)和工质换热器(6)进热液端接通，工质换热器(6)出热液端通过工质循环泵(7)和热油换热器(3)的取热进液端接通，形成工质循环系统，冷却塔(4)顶部和工质换热器(6)的取热出液端接通，冷却塔(4)底部和工质换热器(6)的取热进液端接通，形成冷却循环系统。
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| CN (1) | CN201982260U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102630468A (zh) * | 2012-04-28 | 2012-08-15 | 北京工业大学 | 一种利用浅层地热能的坪床建造方法 |
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2011
- 2011-01-10 CN CN2011200051132U patent/CN201982260U/zh not_active Expired - Lifetime
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