CN209324453U - 地热能与燃气热电联产机组的*利用系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种热电联产机组的利用系统，它解决了现有地热能与燃气进行发电的系统中资源利用率低、成本高、结构复杂等问题。其包括燃气热电联供机组，燃气热电联供机组一端具有天然气进口，燃气热电联供机组一侧具有能与燃气热电联供机组进行换热的地表水换热器组，地表水换热器组一端和地热井相连，燃气热电联供机组一侧设有冷凝器，冷凝器的一次侧和热电联供机组相连，冷凝器连接有具有空气进口端和烟气出口端的空预器，冷凝器二次侧与地表水换热器组另一端相连，冷凝器和具有电力输出端的ORC发电机组相连。本实用新型拥有成本低、发电率高、资源利用率高等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于能源综合应用技术领域，具体涉及一种地热能与燃气热电联产机组的利用系统。
背景技术
地热发电是一种成熟技术，在国内外已经得到广泛应用。地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。天然气等碳氢化合物燃料燃烧在燃料过浓时，在反应区附近会快速生成NOx，燃料型NOx由燃料中氮气在燃烧中氧化而成，在燃气燃烧产生的烟气中占比70-80％。现有的以地热能和燃气能来发电的系统，很多对烟气没有实施循环利用或改善，排放出去造成大气污染，资源浪费严重，发电效率不高，且有些相关设备成本高，结构复杂。
为了解决现有技术存在的不足，人们进行了长期的探索，提出了各式各样的解决方案。例如，中国专利文献公开了一种燃煤/燃气/燃油/生物质/地热/太阳能/核能机组使用高低温汽轮机组联合发电系统[201820175064.9]，包括锅炉和外网供电系统，锅炉的出口连接有高温汽轮机，高温汽轮机连接有高温发电机和高低温热交换器，高低温热交换器连接有低温汽轮机，低温汽轮机连接有低温发电机和第一冷凝器，第一冷凝器连接有烟道热交换器，所述烟道热交换器连接高低温热交换器，第一冷凝器双向连接有凉水塔，凉水塔双向连接有第二冷凝器，第二冷凝器的出口连接锅炉的进口，第二冷凝器的进口连接高低温热交换器的出口。
上述方案在一定程度上解决了地热能与燃气联合发电中效率低的问题，但是该方案依然存在着诸多不足，例如在利用燃气和地热进行发电时，没有相关的系统设备对其产生的烟气进行改善利用，造成了资源的的浪费，从而加大了成本。
实用新型内容
本实用新型的目的是针对上述问题，提供一种设计合理，发电效率高，资源利用率高，成本低的地热能与燃气热电联产机组的利用系统。
为达到上述目的，本实用新型采用了下列技术方案：本地热能与燃气热电联产机组的利用系统，包括燃气热电联供机组，所述的燃气热电联供机组一端具有天然气进口，所述的燃气热电联供机组一侧具有能与燃气热电联供机组进行换热的地表水换热器组，所述的地表水换热器组一端和地热井相连，所述的燃气热电联供机组一侧设有冷凝器，且所述的冷凝器的一次侧和热电联供机组相连，所述的冷凝器连接有具有空气进口端和烟气出口端的空预器，所述的冷凝器二次侧与地表水换热器组另一端相连，且所述的冷凝器和具有电力输出端的ORC发电机组相连。地热井中的地热水在地表水换热器组和燃气热电联供机组进行换热后，进入冷凝器与其中的高温烟气混合成为高温水蒸气，再通入到ORC发电机组中进行发电。
在上述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统中，所述的冷凝器为烟气水冷凝器。由此，在冷凝器中可形成高温水蒸气。
在上述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统中，所述的地表水换热器组包括分别依次设置在燃气热电联供机组一侧的低温水换热器和高温水换热器，且所述的低温水换热器和地热井相连，所述的低温水换热器和高温水换热器相互连接，且所述的高温水换热器和冷凝器相连。低温水换热器一次侧的低温水供回水温为52.7/40℃，二次侧的地表水供回水温为30/40℃；高温水换热器一次侧的高温水供回水温度为95/80℃，二次侧的地表水供回水温为40/80℃，地表水经过地表水换热器组温度逐渐提高。
在上述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统中，所述的低温水换热器一次侧为热电联供机组的低温水端，二次侧为地热井的地表水端，所述的高温水换热器一次侧为热电联供机组的高温水端，二次侧为低温水换热器的出水端。
在上述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统中，所述的空预器具有高温空气出口端，且所述的空预器的高温空气出口端和燃气热电联供机组相连，高温空气与天然气混合燃烧，实现了废气利用，既经济又环保。
在上述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统中，所述的ORC发电机组具有排水系统，且所述的排水系统与地热井和/或辐射采暖设备相连，ORC发电机组中残留的水再次排入到地热井时，保证了地热井水位不会过于下降；与辐射采暖设备相连时，可进行供暖。
在上述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统中，所述的地热井和低温水换热器之间设有旋流除砂器，除去地表水中的杂质，有利于地表水被地表水换热器组和燃气热电联供机组所利用。
与现有的技术相比，本实用新型的优点在于：结构简单；烟气的利用率高，节省了能源，降低了成本，较为环保，发电的效率高。
附图说明
图1是本实用新型的方框原理图；
图中，燃气热电联供机组1、天然气进口2、冷凝器3、空预器4、ORC发电机组5、低温水换热器6、高温水换热器7、低温水端8、高温水端9、高温空气出口端10、辐射采暖设备11、旋流除砂器12、地热井13。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。
如图1所示，本地热能与燃气热电联产机组的利用系统，包括燃气热电联供机组1，燃气热电联供机组1一端具有天然气进口2，燃气热电联供机组1一侧具有能与燃气热电联供机组1进行换热的地表水换热器组，地表水换热器组一端和地热井13相连，燃气热电联供机组1一侧设有冷凝器3，且冷凝器3的一次侧和燃气热电联供机组1相连，冷凝器3连接有具有空气进口端和烟气出口端的空预器4，冷凝器3二次侧与地表水换热器组另一端相连，且冷凝器3和具有电力输出端的ORC发电机组5相连。地热井13中的地热水在地表水换热器组和燃气热电联供机组1进行换热后，进入冷凝器3与其中的高温烟气混合成为高温水蒸气，再通入到ORC发电机组5中进行发电。
进一步地，冷凝器3为烟气水冷凝器。由此，在冷凝器3中可形成高温水蒸气。
具体地，地表水换热器组包括分别依次设置在燃气热电联供机组1一侧的低温水换热器6和高温水换热器7，且低温水换热器6和地热井13相连，低温水换热器6和高温水换热器7相互连接，且高温水换热器7和冷凝器3相连。低温水换热器6一次侧的低温水供回水温为52.7/40℃，二次侧的地表水供回水温为30/40℃；高温水换热器7一次侧的高温水供回水温度为95/80℃，二次侧的地表水供回水温为40/80℃，地表水经过地表水换热器组温度逐渐提高。
可见地，低温水换热器6一次侧为燃气热电联供机组1的低温水端8，二次侧为地热井13的地表水端，高温水换热器7一次侧为燃气热电联供机组1的高温水端9，二次侧为低温水换热器6的出水端。
进一步地，空预器4具有高温空气出口端10，且空预器4的高温空气出口端10和燃气热电联供机组1相连。高温空气与天然气混合燃烧，实现了废气利用，既经济又环保。
显然地，ORC发电机组5具有排水系统，且排水系统与地热井13和/或辐射采暖设备11相连。ORC发电机组5中残留的水再次排入到地热井13时，保证了地热井13水位不会过于下降；与辐射采暖设备11相连时，可进行供暖。
优选地，地热井13和低温水换热器6之间设有旋流除砂器12。除去地表水中的杂质，有利于地表水被地表水换热器组和燃气热电联供机组1所利用。
本实施例的原理在于：地热井13中的地表水经过旋流除砂器12处理后流经低温水换热器6和燃气热电联供机组1，通过燃气热电联供机组1与地表水换热器组进行高温水和低温水的换热，将10℃-30℃浅层地表水温度从提升到80℃，进入冷凝器3，与300℃-347℃的烟气进行间接换热，地表水升温至130℃的高温地热水，烟气温度降到130℃，这时候地表水成气态130℃水蒸气，进入ORC机组5发电，输出电力，发电后可进行排水处理，且130℃的烟气经过空预器4对冷空气进行加热成高温空气后再通入燃气热电联供机组1与天然气混合燃烧，同时排烟温度从130℃降到60℃后，排放到大气中。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了燃气热电联供机组1、天然气进口2、冷凝器3、空预器4、ORC发电机组5、低温水换热器6、高温水换热器7、低温水端8、高温水端9、高温空气出口端10、辐射采暖设备11、旋流除砂器12、地热井13等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。
Claims (7)
1.一种地热能与燃气热电联产机组的利用系统，包括燃气热电联供机组(1)，所述的燃气热电联供机组(1)一端具有天然气进口(2)，其特征在于，所述的燃气热电联供机组(1)一侧具有能与燃气热电联供机组(1)进行换热的地表水换热器组，所述的地表水换热器组一端和地热井(13)相连，所述的燃气热电联供机组(1)一侧设有冷凝器(3)，且所述的冷凝器(3)的一次侧和燃气热电联供机组(1)相连，所述的冷凝器(3)连接有具有空气进口端和烟气出口端的空预器(4)，所述的冷凝器(3)二次侧与地表水换热器组另一端相连，且所述的冷凝器(3)和具有电力输出端的ORC发电机组(5)相连。
2.根据权利要求1所述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统，其特征在于，所述的冷凝器(3)为烟气水冷凝器。
3.根据权利要求2所述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统，其特征在于，所述的地表水换热器组包括分别依次设置在燃气热电联供机组(1)一侧的低温水换热器(6)和高温水换热器(7)，且所述的低温水换热器(6)和地热井(13)相连，所述的低温水换热器(6)和高温水换热器(7)相互连接，且所述的高温水换热器(7)和冷凝器(3)相连。
4.根据权利要求3所述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统，其特征在于，所述的低温水换热器(6)一次侧为燃气热电联供机组(1)的低温水端(8)，二次侧为地热井(13)的地表水端，所述的高温水换热器(7)一次侧为燃气热电联供机组(1)的高温水端(9)，二次侧为低温水换热器(6)的出水端。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统，其特征在于，所述的空预器(4)具有高温空气出口端(10)，且所述的空预器(4)的高温空气出口端(10)和燃气热电联供机组(1)相连。
6.根据权利要求5所述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统，其特征在于，所述的ORC发电机组(5)具有排水系统，且所述的排水系统与地热井(13)和/或辐射采暖设备(11)相连。
7.根据权利要求3所述的地热能与燃气热电联产机组的利用系统，其特征在于，所述的地热井(13)和低温水换热器(6)之间设有旋流除砂器(12)。
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