CN209908676U - 中低温地热能磁浮发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种基于磁浮发电梯级开发利用中低温地热能磁浮发电装置，装置由双涡轮磁浮发电机、蒸发器、增温器、回热器、预热器、冷凝器、工质罐、工质泵和冷却泵构成；其中低沸点工质依次流经蒸发器、双涡轮磁浮发电机的第一涡轮组、增温器、双涡轮磁浮发电机的第二涡轮组、回热器、冷凝器、工质罐、工质泵、预热器、回热器实现循环并带动双涡轮磁浮发电机高速旋转发电；中低温地热水源依次经蒸发器、增温器、预热器流回地下，梯级为发电系统提供能量；冷却凝泵器为提冷供冷水，将工质冷凝。本装置采用双涡轮磁浮发电机，梯级吸收热源能量，对中低温地热能利用率高，尾水排放温度低且工质可选择则性强。

Description

中低温地热能磁浮发电装置

技术领域

本实用新型涉及地热发电技术领域，具体地，涉及一种中低温地热能磁浮发电装置，尤其是设计一种基于磁浮发电梯级开发利用中低温地热能的装置。

背景技术

节能环保是现代能源开发利用的方向和要求，目前我国光伏、风电等新能源发电装机容量已超过欧美发达国家，但受限于光伏和风电的不稳定性及电能并网技术的不完善，弃风、弃光现象严重。参考发达国家新能源高渗透利用的经验，水电、地热发电及天然气发电具有发电稳定且环保的特点，能够弥补光伏和风电的不稳定性，从而实现高比例新能源接入。

地热资源按赋存形式可分热水型、地压地热能、干热岩地热能和岩浆热能四种类型；根据地热水的温度，又可分为高温型(>l50℃)、中温型(90～150℃)和低温型(<90℃)三大类。地热能是一种绿色环保且发电稳定性高的可再生能源，我国幅员辽阔，地热资源丰富，可开发潜力巨大，但目前对地热能的开发利用仍显著落后于发达国家。为实现节能减排，加速能源升级，一种高效开发利用地热能的发电装置显得尤为重要。有机朗肯循环(ORC)是利用中低温热能的一种有效途径，它采用低沸点有机工质作为能量传递媒介，通过蒸发膨胀推动涡轮叶片旋转发电。传统ORC方法废弃热量较多，热能利用率偏低。

与本实用新型相关的现有技术是专利文献CN108301996A，公开了一种利用浅层中低温地热能发电的装置及方法，该装置包括地热井，与地热井的地热水出口相连的气液分离器，气液分离器的水蒸气出口连接输汽母管的入口，气液分离器的水出口经过水泵升压后连接输水母管的入口，输汽母管的出口连接一级扩容器的水蒸气入口，输水母管的出口连接一级扩容器的水入口，一级扩容器的水蒸气出口连接汽轮机的一级入口，一级扩容器的水出口连接二级扩容器的入口，二级扩容器的水蒸气出口连接汽轮机的二级入口，二级扩容器的水出口连接供热单元的入口，供热单元的出口连接回灌井的入口，汽轮机的排汽出口连接凝汽器的入口，凝汽器的出口连接回灌井的入口。

实用新型内容

针对现有技术中的缺陷，本实用新型的目的是提供一种中低温地热能磁浮发电装置。

根据本实用新型提供的一种中低温地热能磁浮发电装置，包括双涡轮磁浮发电机、蒸发器、增温器、回热器、预热器、冷凝器、工质泵、工质罐和冷却泵；

其中，蒸发器的一次侧、双涡轮磁浮发电机的第一涡轮组、增温器的一次侧、双涡轮磁浮发电机的第二涡轮组、回热器的一次侧、冷凝器的一次侧、工质罐、工质泵、预热器的一次侧及回热器的二次侧依次串接构成工质循环通道；

蒸发器的二次侧、增温器的二次侧及预热器二次侧依次串接构成地热水源循环通道；

冷却泵与冷凝器二次侧相连构成冷凝水循环通道。

优选地，所述双涡轮磁浮发电机采用磁悬浮轴承结构，至少包括两组涡轮叶片。

优选地，所述两组涡轮叶片是同轴连接，由第一涡轮组形成第一气流通道，由第二涡轮组形成第二气流通道，所述第一气流通道和第二气流通道相互隔离。

优选地，所述两组涡轮叶片分别采用不相同的气体耐压，所述第一涡轮组采用高压叶片，所述第二涡轮组采用低压叶片。

优选地，所述增温器能够进行热交换，所述热交换包括一次侧流通和二次侧流通；

所述一次侧流通是从双涡轮磁浮发电机的第一涡轮组流出的工质蒸汽流入增温器的一次侧，继而流入双涡轮磁浮发电机的第二涡轮组；

所述二次侧流通是从蒸发器的二次侧流出的地热水源流入增温器的二次侧，继而流入预热器的二次侧。

根据本实用新型提供的利用所述的中低温地热能磁浮发电装置的发电方法，包含至少三级对地热水源进行梯级热吸收。

优选地，采用蒸发器将液态工质转化成工质蒸汽的一级热吸收，采用增温器对经过双涡轮磁浮发电机的第一涡轮组做功后的蒸汽进行再次升温的二级热吸收，以及采用预热器对工质泵流出的低温液态工质进行预热的三级热吸收；

地热水源既可以是直接取自地下的中温地热水，也可以是高温地热水经闪蒸做功后待进一步利用的中温蒸汽流体。

与现有技术相比，本实用新型具有如下的有益效果：

1、本实用新型采用梯级吸收热源能量，热能利用率高；

2、本实用新型采用双涡轮磁浮发电机设备，双涡轮提升了动力耦合性能，采用磁浮技术能够减少摩擦损耗；

3、本实用新型采用增温器，对经磁浮发电机第一涡轮组做功耗能后的工质蒸汽补充热能，进一步经磁浮发电机第二涡轮组，提高了热能利用效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本实用新型的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为中低温地热能梯级利用磁浮发电装置示意简图。

图中示出：1-双涡轮磁浮发电机；2-蒸发器；3-增温器；4-回热器；5-预热器；6-冷凝器；7-工质泵；8-工质罐；9-冷却泵。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本实用新型，但不以任何形式限制本实用新型。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本实用新型的保护范围。

根据本实用新型提供的一种中低温地热能磁浮发电装置，包括双涡轮磁浮发电机1、蒸发器2、增温器3、回热器4、预热器5、冷凝器6、工质泵7、工质罐8和冷却泵9；

其中，蒸发器2的一次侧、双涡轮磁浮发电机1的第一涡轮组、增温器3的一次侧、双涡轮磁浮发电机1的第二涡轮组、回热器4的一次侧、冷凝器6的一次侧、工质罐8、工质泵7、预热器5的一次侧及回热器4的二次侧依次串接构成工质循环通道；

蒸发器2的二次侧、增温器3的二次侧及预热器5二次侧依次串接构成地热水源循环通道；

冷却泵9与冷凝器6二次侧相连构成冷凝水循环通道。

具体地，所述双涡轮磁浮发电机1采用磁悬浮轴承结构，至少包括两组涡轮叶片。优选地，所述轴承结构含有至少两组涡轮动力耦合叶片。

具体地，所述两组涡轮叶片是同轴连接，由第一涡轮组形成第一气流通道，由第二涡轮组形成第二气流通道，所述第一气流通道和第二气流通道相互隔离。

具体地，所述两组涡轮叶片分别采用不相同的气体耐压，所述第一涡轮组采用高压叶片，具有较高的机械强度，所述第二涡轮组采用低压叶片，具有更高的动能转化效率。

具体地，所述增温器3能够进行热交换，所述热交换包括一次侧流通和二次侧流通；

所述一次侧流通是从双涡轮磁浮发电机1的第一涡轮组流出的工质蒸汽流入增温器3的一次侧，继而流入双涡轮磁浮发电机1的第二涡轮组；

所述二次侧流通是从蒸发器2的二次侧流出的地热水源流入增温器3的二次侧，继而流入预热器5的二次侧。

根据本实用新型提供的利用所述的中低温地热能磁浮发电装置的发电方法，包含至少三级对地热水源进行梯级热吸收。

具体地，采用蒸发器2将液态工质转化成工质蒸汽的一级热吸收，采用增温器3对经过双涡轮磁浮发电机1的第一涡轮组做功后的蒸汽进行再次升温的二级热吸收，以及采用预热器5对工质泵7流出的低温液态工质进行预热的三级热吸收；

地热水源既可以是直接取自地下的中温地热水，也可以是高温地热水经闪蒸做功后待进一步利用的中温蒸汽流体。

在具体实施中，旨在提供一种高效的中低温地热能梯级利用磁浮发电装置。如图1所示的实施例中，基于磁浮发电梯级开发利用中低温地热能的装置，由双涡轮磁浮发电机1、蒸发器2、增温器3、回热器4、预热器5、冷凝器6、工质泵7、工质罐8和冷却泵9构成。其中蒸发器2一次侧、双涡轮磁浮发电机1第一涡轮组、增温器3一次侧、双涡轮磁浮发电机1第二涡轮组、回热器4一次侧、冷凝器6一次侧、工质罐8、工质泵7、预热器5一次侧及回热器4二次侧依次串接构成工质循环通道，蒸发器2二次侧、增温器3二次侧及预热器5二次侧依次串接构成地热水源循环通道，冷却泵9与冷凝器6二次侧相连构成冷凝水循环通道。

所述双涡轮磁浮发电机1，采用磁浮技术取代转子轴承且含有至少两组涡轮动力耦合叶片。

所述增温器3，具有热交换功能；且一次侧流通从双涡轮磁浮发电机1涡轮组一流出继而流入双涡轮磁浮发电机1涡轮组二的工质蒸汽，二次测流通从蒸发器2二次侧流出继而流入预热器5二次侧的地热水源。

所述中低温地热梯级利用方法，包含至少三级对地热水源的梯级热吸收过程；地热水源既可以是直接取自地下的中温地热水，也可以是高温地热水经闪蒸做功后待进一步利用的中温蒸汽流体。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本实用新型的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本实用新型并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本实用新型的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (5)

1.一种中低温地热能磁浮发电装置，其特征在于，包括双涡轮磁浮发电机(1)、蒸发器(2)、增温器(3)、回热器(4)、预热器(5)、冷凝器(6)、工质泵(7)、工质罐(8)和冷却泵(9)；

其中，蒸发器(2)的一次侧、双涡轮磁浮发电机(1)的第一涡轮组、增温器(3)的一次侧、双涡轮磁浮发电机(1)的第二涡轮组、回热器(4)的一次侧、冷凝器(6)的一次侧、工质罐(8)、工质泵(7)、预热器(5)的一次侧及回热器(4)的二次侧依次串接构成工质循环通道；

蒸发器(2)的二次侧、增温器(3)的二次侧及预热器(5)二次侧依次串接构成地热水源循环通道；

冷却泵(9)与冷凝器(6)二次侧相连构成冷凝水循环通道。

2.根据权利要求1所述的中低温地热能磁浮发电装置，其特征在于，所述双涡轮磁浮发电机(1)采用磁悬浮轴承结构，至少包括两组涡轮叶片。

3.根据权利要求2所述的中低温地热能磁浮发电装置，其特征在于，所述两组涡轮叶片是同轴连接，由第一涡轮组形成第一气流通道，由第二涡轮组形成第二气流通道，所述第一气流通道和第二气流通道相互隔离。

4.根据权利要求2所述的中低温地热能磁浮发电装置，其特征在于，所述两组涡轮叶片分别采用不相同的气体耐压，所述第一涡轮组采用高压叶片，所述第二涡轮组采用低压叶片。

5.根据权利要求1所述的中低温地热能磁浮发电装置，其特征在于，所述增温器(3)能够进行热交换，所述热交换包括一次侧流通和二次侧流通；

所述一次侧流通是从双涡轮磁浮发电机(1)的第一涡轮组流出的工质蒸汽流入增温器(3)的一次侧，继而流入双涡轮磁浮发电机(1)的第二涡轮组；

所述二次侧流通是从蒸发器(2)的二次侧流出的地热水源流入增温器(3)的二次侧，继而流入预热器(5)的二次侧。

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