CN206206097U - 一种地热井的能源梯级利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种地热井的能源梯级利用系统，用以解决实现地热能源的梯级利用的问题。该系统包括：地热井，螺杆膨胀机，发电机，用电负载，冷凝器，热水消耗装置和回灌井；地热井与螺杆膨胀机的输入端相连；螺杆膨胀机的一个输出端与发电机相连；发电机与用电负载相连；螺杆膨胀机的另一个输出端通过冷凝器中的盘管与回灌井相连；冷凝器的壳体上的输出端与热水消耗装置相连。本实用新型提供的地热井能源梯级利用系统中，地热井中的地热流体，不仅可以用来通过螺杆膨胀机驱动发电机发电，也可以以发电余热资源满足用户的热水消耗，并将利用完之后剩余的地热流体重新输送回到地下，实现了地热能源的梯级利用，可以同时满足用户多方面的用能需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及地热井的能源利用领域，尤其涉及一种地热井的能源梯级利用系统。
背景技术
有资料显示，地热资源受到世界各国的重视。对中国而言，目前最为迫切的是要实现地热资源的梯级综合利用。所谓能源梯级利用是能源合理利用的一种方式，不管是化石能源还是地热、余能等资源，均按其品位逐级加以利用。地热资源分高温、中温和低温三类：高于150℃，以蒸汽形式存在的，属高温地热；90℃～150℃，以水和蒸汽的混合物等形式存在的，属中温地热；高于25℃、低于90℃，以温水、温热水、热水等形式存在的，属低温地热。
目前，农村能源的主要需求是采暖、洗浴及照明等，其用能方式还很落后，能源污染排放强度高，是造成大气污染的重要来源。采暖主要依靠燃煤；而很多农村的洗浴池等，也需要靠燃煤来烧热水；照明用能主要来源于国家电网，该方式存在较大的电力损耗。我国农村拥有丰富的地热能源，如何通过地热能源的梯级利用，实现农村的采暖、洗浴和照明是目前亟待解决的问题。
综上所述，目前如何实现地热能源的梯级利用是目前亟待解决的问题。
实用新型内容
本实用新型提供了一种地热井的能源梯级利用系统，用以解决如何实现地热能源的梯级利用的问题。
基于上述问题，本实用新型提供了一种地热井的能源梯级利用系统，该系统包括：地热井，螺杆膨胀机，发电机，用电负载，冷凝器，热水消耗装置和回灌井；其中，
所述地热井与所述螺杆膨胀机的输入端相连；
所述螺杆膨胀机的一个输出端与所述发电机相连；
所述发电机与所述用电负载相连；
所述螺杆膨胀机的另一个输出端通过所述冷凝器中的盘管与所述回灌井相连；
所述冷凝器的壳体上的输出端与所述热水消耗装置相连。
本实用新型提供的地热井能源梯级利用系统中，地热井中的地热流体，不仅可以用来通过螺杆膨胀机驱动发电机发电，也可以以发电余热资源满足用户的热水消耗，并将利用完之后剩余的地热流体重新输送回到地下，实现了地热能源的梯级利用，可以同时满足用户多方面的用能需求。
较佳的，该系统还包括：除杂质装置；
所述除杂质装置的输入端与所述地热井相连，输出端与所述螺杆膨胀机相连。
较佳的，所述除杂质装置包括以下装置中的至少一种：
用于去除固体悬浮物的除沙装置，以及用于去除不溶于水的气体的除气装置。
较佳的，所述除杂质装置包括除沙装置和除气装置；
所述除沙装置的输入端与所述地热井相连，输出端与所述除气装置的输入端相连；
所述除气装置的输出端与所述螺杆膨胀机相连。
较佳的，所述热水消耗装置包括以下装置中的至少一种：
采暖装置和洗浴装置。
较佳的，所述热水消耗装置包括采暖装置和洗浴装置时，该系统还包括：分水器；
所述分水器的进口与所述冷凝器的壳体上的输出端相连，所述分水器的出口分别与所述采暖装置和所述洗浴装置相连。
较佳的，该系统还包括：集水器和补水装置；
所述集水器的进口分别与所述采暖装置和所述补水装置相连，出口与所述冷凝器的壳体上的输入端相连。
较佳的，所述地热井为中温地热井或高温地热井。
较佳的，所述冷凝器为水冷式冷凝器。
较佳的，所述螺杆膨胀机为全流体螺杆膨胀机。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的一种地热井的能源梯级利用系统的基本结构示意图；
图2为本实用新型实施例提供的第一种地热井的能源梯级利用系统的详细结构示意图；
图3为本实用新型实施例提供的第二种地热井的能源梯级利用系统的详细结构示意图；
图4为本实用新型实施例提供的第三种地热井的能源梯级利用系统的详细结构示意图。
具体实施方式
本实用新型涉及一种地热井的能源梯级利用系统，该系统的地热井中的地热流体，不仅可以用来通过螺杆膨胀机驱动发电机发电，也可以以发电余热资源满足用户的热水消耗，并将利用完之后剩余的地热流体重新输送回到地下，实现了地热能源的梯级利用，可以同时满足用户多方面的用能需求。
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
本实用新型实施例中涉及的输入端、输出端、进口和出口等只是为了能够清楚的描述流体的流向，以及各个装置的基本结构所起的名称，并不用于限定本实用新型，也可以根据实际应用换成其它的名称。
在下面的各个附图中，为了区分各个装置的输入端、输出端、进口或出口，图中各个装置中标有黑色圆圈的一端代表输入端或进口，标有黑色正方形的一端代表输出端或出口。图中箭头方向代表系统中流体的流向。
下面通过具体实施例对本实用新型方案进行详细描述，当然，本实用新型并不限于以下实施例。
如图1所示，本实用新型实施例提供了一种地热井的能源梯级利用系统，该系统包括：地热井101，螺杆膨胀机102，发电机103，用电负载104，冷凝器105，热水消耗装置106和回灌井107；其中，
地热井101与螺杆膨胀机102的输入端相连；
螺杆膨胀机102的一个输出端与发电机103相连；
发电机103与用电负载104相连；
螺杆膨胀机102的另一个输出端通过冷凝器105中的盘管1051与回灌井107相连；
冷凝器105的壳体1052上的输出端与热水消耗装置106相连。
在具体实施时，本实用新型实施例提供的能源梯级利用系统(以下简称为系统)主要是针对地热井中的地热能源，利用地热井中抽出的热水进行发电，并以发电余热资源满足用户的热水消耗，实现了地热能源的梯级利用。由于地热井中抽出的热水可以包括地热水、地热蒸气、二氧化碳和硫化氢等多种物质，因而可以称为是地热流体，为了方便描述，下面直接简称为流体。
本实用新型实施例提供的螺杆膨胀机102可以为全流体螺杆膨胀机，其工作所需的流体温度高于80℃即可，由于螺杆膨胀机102的内部压力较低，当地热井101中抽出的流体进入螺杆膨胀机102之后，流体变为蒸汽。
上述流体变为蒸汽之后，该蒸汽可以被分为两部分，一部分，可以驱动螺杆膨胀机102的主轴旋转，带动与其连接的发电机103工作，进而为与发电机103连接的用电负载104供电；另一部分，可以通过冷凝器105中的盘管1051被输送至回灌井107，重新注入地下，实现地热资源的循环利用。
需要说明的是，为了使地热井中抽出的流体能够驱动螺杆膨胀机，较佳的，地热井为中温地热井或高温地热井。能够使输入螺杆膨胀机的流体的温度大于80℃即可。
其中，冷凝器是属于换热器中的一种，为了更好的与地热井中抽出的流体配合使用，较佳的，冷凝器为水冷式冷凝器。主要包括盘管1051和壳体1052两部分，都可以容纳流体。
冷凝器可以将高温的气体或蒸气转变成液体，其工作过程是盘管内的流体放热，壳体中的流体吸热的过程。因而本实用新型提供的系统中可以将盘管1051内流体中的热量，传到壳体1052中所容纳的流体中，进而实现盘管内流体和壳体中流体的热量交换。
本实用新型实施例提供的地热井能源梯级利用系统中，地热井中的地热流体流体，不仅可以用来通过螺杆膨胀机驱动发电机发电，也可以以发电余热资源满足用户的热水消耗，并将利用完之后剩余的地热流体流体重新输送回到地下，实现了地热能源的梯级利用，可以同时满足用户多方面的用能需求。
由于从地热井中抽出的流体会掺杂一些砂石、气体等杂质，为了使本实用新型中的系统更好的运行，如图2所示，为本实用新型实施例提供的第一种地热井的能源梯级利用系统的详细结构示意图，在地热井101和螺杆膨胀机102之间设置有除杂装置。
较佳的，该系统还包括：除杂质装置108；除杂质装置108的输入端与地热井101相连，输出端与螺杆膨胀机102相连。
而上述除杂质装置可以根据地热井中抽出的地热流体中包含的杂质进行设置，较佳的，除杂质装置108包括以下装置中的至少一种：用于去除固体悬浮物的除沙装置1081，以及用于去除不溶于水的气体的除气装置1082。
如图3所示，为本实用新型实施例提供的第二种地热井的能源梯级利用系统的详细结构示意图，当该系统既包括除沙装置1081又包括除气装置1082时，可以根据需要设置两者与系统之间的连接关系。
较佳的，除杂质装置108包括除沙装置1081和除气装置1082；除沙装置1081的输入端与地热井相连，输出端与除气装置1082的输入端相连；除气装置1082的输出端与螺杆膨胀机102相连。
在具体实施时，本实用新型实施例提供的系统中，从地热井中抽出地热流体后，直接进入螺杆膨胀机，由于地热流体中存在固体悬浮物(如砂石)、以及不溶于水的气体(如氧气、氮气、二氧化碳或硫化氢)等杂质，因而增加的除沙装置可以用于除去类似于固体悬浮物的杂质，除气装置可以除去地热流体中的不溶于水的气体。
其中，为了使固体悬浮物不影响系统中后续装置的运行，可以先去除固体悬浮物，再去除不溶于水的气体杂质。由于该系统中传输的地热流体是从地热井中抽出的，且需要流经多个装置，为了保证系统中各个装置的正常运行，可以在系统中适当的增加除杂装置的数量，例如在将流体重新注入回灌井之前，或者是集水器和冷凝器之间等位置，都可以根据需要设置特定的除杂装置。
在具体实施时，上述热水消耗装置可以根据需要进行设置，如图4所示，为本实用新型实施例提供的第三种地热井的能源梯级利用系统的详细结构示意图，较佳的，热水消耗装置106包括以下装置中的至少一种：采暖装置1061和洗浴装置1062。当然，热水消耗装置也可以并不限于这两种，也可以根据需要设置为其它需要使用热水的装置。
而当热水消耗装置包括采暖装置和洗浴装置两个装置时，从冷凝器中出来的热水还需要进行分流。较佳的，该系统还包括：分水器109；分水器109的进口与冷凝器的壳体上的输出端相连，分水器109的出口分别与采暖装置和洗浴装置相连。
在具体实施时，分水器109用于将冷凝器壳体中经过热交换的热水分为两部分，一部分用于进行洗浴，与洗浴装置相连；另一部分用于进行采暖，与采暖装置相连。
具体的，洗浴装置可以根据需要进行选取，例如可以是能够入户的家用洗浴装置，也可以是规模较大的洗浴装置(如村级公共浴池、温泉等)。而为了保证洗浴水的清洁度，并不直接用分水器中流出的热水进行洗浴，而是在洗浴装置中增加换热装置和供水装置，使分水器中流出的热水与供水装置供给的清洁度较高的水进行换热，相当于是利用使冷凝器壳体中流出的热水的热量来对洗浴水进行加热，进而充分利用地热能源。
进一步的，分水器中流出的热水还可以用来进行采暖，与采暖装置相连，而这个采暖装置也可以根据需要进行选取，例如可以是农村入户的采暖装置，省去现有农村烧煤取暖的麻烦，有效降低散煤燃烧造成的空气污染，还能节省煤炭资源；还可以是楼宇大厦集体采暖中的采暖装置。
为了进一步循环利用热量，较佳的，该系统还包括：集水器110和补水装置111；集水器110的进口分别与采暖装置1061和补水装置111相连，出口与冷凝器的壳体1052上的输入端相连。
在具体实施时，由于洗浴装置和采暖装置在使用过程中会有部分水消耗，因此可以在集水装置的进口增加能够补给水的补水装置。集水器的进口分别连接了采暖装置的回水部分，以及补水装置，可以将采暖的回水再循环利用，传输回冷凝器进行换热，再实现进一步利用。
其中，当洗浴装置使用分水器中流出的热水进行换热时，也可以根据需要，将换热后水通过集水器流回到冷凝器中，实现热水的循环利用。该循环过程图中并未标出。
本实用新型实施例提供的上述地热井能源梯级利用系统，充分利用了地热井中的地热资源，不仅可以实现发电，还可以实现采暖和洗浴。将该系统根据需要加以利用，例如，可以以地热发电满足农村用电需求，以地热发电余热资源满足农村采暖及洗浴热水用能需求，实现了地热发电、采暖及洗浴一体化利用模式。
综上所述，本实用新型实施例提供的地热井能源梯级利用系统中，地热井中的地热流体，不仅可以用来通过螺杆膨胀机驱动发电机发电，也可以以发电余热资源满足用户的热水消耗，并将利用完之后剩余的地热流体重新输送回到地下，实现了地热能源的梯级利用，可以同时满足用户多方面的用能需求。
尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种地热井的能源梯级利用系统，其特征在于，该系统包括：地热井，螺杆膨胀机，发电机，用电负载，冷凝器，热水消耗装置和回灌井；其中，
所述地热井与所述螺杆膨胀机的输入端相连；
所述螺杆膨胀机的一个输出端与所述发电机相连；
所述发电机与所述用电负载相连；
所述螺杆膨胀机的另一个输出端通过所述冷凝器中的盘管与所述回灌井相连；
所述冷凝器的壳体上的输出端与所述热水消耗装置相连。
2.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，该系统还包括：除杂质装置；
所述除杂质装置的输入端与所述地热井相连，输出端与所述螺杆膨胀机相连。
3.如权利要求2中所述的系统，其特征在于，所述除杂质装置包括以下装置中的至少一种：
用于去除固体悬浮物的除沙装置，以及用于去除不溶于水的气体的除气装置。
4.如权利要求3中所述的系统，其特征在于，所述除杂质装置包括除沙装置和除气装置；
所述除沙装置的输入端与所述地热井相连，输出端与所述除气装置的输入端相连；
所述除气装置的输出端与所述螺杆膨胀机相连。
5.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述热水消耗装置包括以下装置中的至少一种：
采暖装置和洗浴装置。
6.如权利要求5中所述的系统，其特征在于，所述热水消耗装置包括采暖装置和洗浴装置时，该系统还包括：分水器；
所述分水器的进口与所述冷凝器的壳体上的输出端相连，所述分水器的出口分别与所述采暖装置和所述洗浴装置相连。
7.如权利要求6中所述的系统，其特征在于，该系统还包括：集水器和补水装置；
所述集水器的进口分别与所述采暖装置和所述补水装置相连，出口与所述冷凝器的壳体上的输入端相连。
8.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述地热井为中温地热井或高温地热井。
9.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述冷凝器为水冷式冷凝器。
10.如权利要求1中所述的系统，其特征在于，所述螺杆膨胀机为全流体螺杆膨胀机。
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| CN109292902A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-02-01 | 江西晶昊盐化有限公司 | 一种氨碱法制碱废液余热回收技术 |
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