CN203658074U - 一种增强型地热系统开发试验装置 - Google Patents
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Abstract
一种增强型地热系统开发试验装置，包括二氧化碳钢瓶、二氧化碳超临界输送装置、模拟干热岩反应器、二氧化碳透平机、高压变频柱塞泵、PLC数据采集系统，二氧化碳钢瓶的二氧化碳经过二氧化碳流量调节阀和压力调节阀进入二氧化碳超临界输送装置增至高压进入模拟干热岩反应器进行升温，升温后的高温高压二氧化碳流进入二氧化碳透平机，二氧化碳透平机带动发电机或动力机器进行能量转化；二氧化碳透平机出来的较低品位的二氧化碳进入换热器，经过热交换之后的二氧化碳被高压变频柱塞泵送回模拟干热岩反应器进行循环利用。
Description
技术领域
本发明涉及干热岩热能回收领域，特别涉及以二氧化碳为工质的干热岩热能回收体系。具体地说是一种增强型地热系统开发试验装置。
背景技术
地热是一种来自地球内部的能量。据估算，储存于地球内部的热量约为全球煤炭储量的1.7亿倍，每年从地球内部经地表散失的热量相当于1000亿桶石油的热量。在新能源和可再生能源大家族中，地热是具有竞争力的能源之一。
干热岩是指一般温度大于200℃，埋深数千米，内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体。储存于干热岩中的热量需要通过人工压裂形成增强型地热系统才能得以开采。加强干热岩地热资源的勘探开发是推动中国地热资源规模化利用，尤其是地热发电快速发展与突破的关键所在。
以水作为干热岩热传导流可能引起干热岩裂隙结构的改变或热流通道的堵塞，而二氧化碳的物理和化学性质对于运行EGS系统十分有利。二氧化碳膨胀性大，粘度较低，作为溶剂对岩石矿物的溶解有效性很低。二氧化碳是全球变暖、产生极端气候灾害的主要原因之一，将捕集纯化的二氧化碳作为干热岩热能开发工质，不仅可以加速能量抽取和有效消除结垢，实现地热能的有效利用，而且契合温室气体地质储存这一设想。将二氧化碳作为干热岩热能开发工质，可同时实现经济效益及环境效益。
发明内容
本发明的目的是提供了一种增强型地热系统开发试验装置，该系统以二氧化碳为干热岩热传导流，是一种热能利用率高、能量消耗低、处理效果好的地热能开发模拟系统。
本发明的技术方案是通过以下方式实现的：
本发明包括二氧化碳钢瓶、二氧化碳超临界输送装置、模拟干热岩反应器、二氧化碳透平机、高压变频柱塞泵、换热器、温度传感器、压力传感器、流量调节阀、压力调节阀、计算机、PLC数据采集系统，其特征在于来自二氧化碳钢瓶的二氧化碳经过二氧化碳流量调节阀和压力调节阀进行流量控制及压力调节后进入二氧化碳超临界输送装置增至高压进入模拟干热岩反应器进行升温，升温后的高温高压二氧化碳流进入二氧化碳透平机，二氧化碳透平机带动发电机或动力机器进行能量转化；二氧化碳透平机出来的较低品位的二氧化碳通过换热器与工业用水进行热交换，经过热交换之后的二氧化碳被高压变频柱塞泵送回模拟干热岩反应器进行循环，在高压柱塞泵进入模拟干热岩反应器管路中设置有二氧化碳循环流量调节阀及止回阀，分别用于控制调节二氧化碳流量及防止二氧化碳逆流。
在模拟干热岩反应器的热介质进口和出口之间设有流量调节阀和压力调节阀，在模拟干热岩反应器的二氧化碳进口和出口管路上设有温度传感器和压力传感器，流量调节阀、压力调节阀、温度传感器和压力传感器，各自的信号线与计算机相联，计算机与PLC数据采集系统相联。
本发明具有以下优点:
1、采用二氧化碳作为干热岩热能循环工质，流动性好，热效率高，能减少或杜绝后续设备的腐蚀和堵塞。
2、经过干热岩反应器的超临界状态的二氧化碳依次经过蒸汽透平机及工业用水换热器进行能量的二级利用，可用于干热岩发电及工业水加热，充分利用二氧化碳携带的热能，提高热能利用率。经过工业水换热器换热后的二氧化碳重新返回至模拟干热岩反应器进行重复循环热能携带，节省了二氧化碳资源。
3、计算机及PLC数据采集系统，能实现模拟干热岩反应器温度、模拟干热岩反应器出口二氧化碳温度及压力、循环二氧化碳温度及压力的在线监控。
附图说明
附图1为本发明的流程示意图。
附图1标记说明：1－二氧化碳钢瓶、2－二氧化碳流量调节阀、3—压力调节阀、4－二氧化碳超临界输送装置、5－模拟干热岩反应器、6－温度调节阀、7－二氧化碳透平机、8－换热器、9－工业水流量调节阀、10—高压变频柱塞泵、11－二氧化碳循环流量调节阀、12－止回阀、13—计算机、14—PLC数据采集系统。
具体实施方式
为进一步公开本发明的技术方案，下面结合说明书附图通过实施例对本发明作更详细的说明:
本发明包括二氧化碳钢瓶1、二氧化碳超临界输送装置4、模拟干热岩反应器5、二氧化碳透平机7、高压变频柱塞泵10、换热器8、温度传感器、压力传感器、流量调节阀、压力调节阀、计算机13、PLC数据采集系统14，其特征在于来自二氧化碳钢瓶的二氧化碳经过二氧化碳流量调节阀2和压力调节阀3进行流量控制及压力调节后进入二氧化碳超临界输送装置4增至高压进入模拟干热岩反应器5进行升温，升温后的高温高压二氧化碳流进入二氧化碳透平机7，二氧化碳透平机带动发电机或动力机器进行能量转化；二氧化碳透平机出来的较低品位的二氧化碳通过换热器8与工业用水进行热交换，经过热交换之后的二氧化碳被高压变频柱塞泵10送回模拟干热岩反应器进行循环，在高压柱塞泵进入模拟干热岩反应器管路中设置有二氧化碳循环流量调节阀11及止回阀12，分别用于控制调节二氧化碳流量及防止二氧化碳逆流。在换热器的工业用水进口设有工业用水流量调节阀9实施对工业用水的控制。
在模拟干热岩反应器的热介质进口和出口之间设有流量调节阀和压力调节阀，在模拟干热岩反应器的二氧化碳进口和出口管路上设有温度传感器和压力传感器，流量调节阀、压力调节阀、温度传感器和压力传感器各自的信号线与计算机相联，计算机与PLC数据采集系统相联。采用二氧化碳作为干热岩热能循环工质，流动性好，热效率高，能减少或杜绝后续设备的腐蚀和堵塞。
经过干热岩反应器的超临界状态的二氧化碳依次经过蒸汽透平机及工业用水换热器进行能量的二级利用，可用于干热岩发电及工业水加热，充分利用二氧化碳携带的热能，提高热能利用率。经过工业水换热器换热后的二氧化碳重新返回至模拟干热岩反应器进行重复循环热能携带，节省了二氧化碳资源。
计算机及PLC数据采集系统，能实现模拟干热岩反应器温度、模拟干热岩反应器出口二氧化碳温度及压力、循环二氧化碳温度及压力的在线监控。
Claims (2)
1.一种增强型地热系统开发试验装置，包括二氧化碳钢瓶、二氧化碳超临界输送装置、模拟干热岩反应器、二氧化碳透平机、高压变频柱塞泵、换热器、温度传感器、压力传感器、流量调节阀、压力调节阀、计算机、PLC数据采集系统，其特征在于来自二氧化碳钢瓶的二氧化碳经过二氧化碳流量调节阀和压力调节阀进行流量控制及压力调节后进入二氧化碳超临界输送装置增至高压进入模拟干热岩反应器进行升温，升温后的高温高压二氧化碳流进入二氧化碳透平机，二氧化碳透平机带动发电机或动力机器进行能量转化；二氧化碳透平机出来的较低品位的二氧化碳通过换热器与工业用水进行热交换，经过热交换之后的二氧化碳被高压变频柱塞泵送回模拟干热岩反应器进行循环，在高压柱塞泵进入模拟干热岩反应器管路中设置有二氧化碳循环流量调节阀及止回阀，分别用于控制调节二氧化碳流量及防止二氧化碳逆流。
2.根据权利要求1所述的一种增强型地热系统开发试验装置，其特征在于在模拟干热岩反应器的热介质进口和出口之间设有流量调节阀和压力调节阀，在模拟干热岩反应器的二氧化碳进口和出口管路上设有温度传感器和压力传感器，流量调节阀、压力调节阀、温度传感器和压力传感器各自的信号线与计算机相联，计算机与PLC数据采集系统相联。
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