CN210426218U - 一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开低碳与清洁能源技术领域的一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，包括有壳体，所述壳体底端设置有支架，所述壳体内腔下部设置有隔板，所述隔板将壳体内腔分为上下两个密封腔，所述隔板中部转动贯穿设置有转轴，本实用新型可直接以CO2为工作介质吸收蓄集地热水井或壳体内地热水的高温热能，热交换器中的CO2蓄能转化为高能量密度的高压热态超临界CO2流体，可供应超临界CO2发电系统发电，通过设置的叶轮、搅拌叶、转轴等机构能够扰乱地热水，使得热能转化更充分，本装置结构简单，占地小，不影响生态环境的运行稳定，自耗能低，投资低，运行成本低，蓄能高效、应用安全。
Description
技术领域
本实用新型涉及低碳与清洁能源技术领域，具体为一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置。
背景技术
气候变化已成为影响人类生存和发展的问题之一，而大量的二氧化碳排放被认为是导致气候变暖的主要原因，我国作为世界上最大的发展中国家，是以煤炭为主的一次能源和以火力发电为主的二次能源结构，随着经济总量的迅速增长，一次能源和二次能源的CO2排放具有增长快、总量大的特点，为应对气候变化发展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成为人们的共识，地热资源利用与发电及超临界二氧化碳发电等已受到广泛关注。
为此，国内外科技工作者进行了大量的研究，其中由中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司申请的中国专利CN204672103U提供的“一种利用地热的二氧化碳捕集、发电与封存装置”代表了先进技术水平，其将经冷却器冷却的CO2压缩液化压入地热层，一部分二氧化碳永久封存在地下，一部分二氧化碳在地热层中加热增压后通过管道输送至地面，在二氧化碳膨胀机中转化为机械能带动二氧化碳发电机产生电力。但该方案存在以下问题：其一，将液化CO2压入地热层再从另一处钻井用管道引出，投资大、耗能大；其二，液化CO2压入地热层，除风险大、且客观上不可控、易发生安全事故外，压入的CO2还将酸化地质并置换出地质层大量的烃类如甲烷等，该烃类进入大气生态圈，造成不可预期的环境危害。
而随CCS(CO2的捕集与封闭)技术应用发展起来的超临界二氧化碳发电系统较传统的热能发电系统的系统热效率、总重及占地面积、污染物排放等方面表现出显著的优势，现行的超临界二氧化碳发电系统包括热源、高速涡轮机、高速发电机、高速压气机、冷却器等，而其高效换热器是超临界发电系统工程应用的基础，客观上要求用高效换热器等压加热二氧化碳工质，因此，现行超临界二氧化碳试验环路的热交换大多使用印制电路板热交换器(PCHE)，它适用于高工作温度和高工作压力，并具有良好的扩展能力，能满足用换热器等压加热二氧化碳工质的要求，但机构复杂，投资大，一套获取热能的换热装置高达数千万美元，严重影响了超临界二氧化碳发电系统的推广应用。
为有效利用我国广阔的可再生低碳地热水能源，需要开发一种利用地热水资源对超临界CO2流体蓄能的一种占地小，又不影响生态环境的运行稳定、自耗能低、投资低、运行成本低的装置
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，以解决上述背景技术中的问题。
为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，包括有壳体，所述壳体底端设置有支架，所述壳体内腔下部设置有隔板，所述隔板将壳体内腔分为上下两个密封腔，所述隔板中部转动贯穿设置有转轴，所述转轴位于下侧密封腔部分固定套接有叶轮，所述转轴位于上侧密封腔部分均匀设置有搅拌叶，所述壳体下侧密封腔右后壁设置有进水管，所述壳体下侧密封腔左后壁设置有第一弯管，所述第一弯管另一端连接有第二弯管，所述第二弯管顶端连接壳体上侧密封腔底部，所述壳体右壁上部设置有排水管，所述排水管以及进水管上均设置有水流调节阀，所述壳体上侧密封腔内设置有热交换器，所述搅拌叶位于热交换器内围，所述热交换器顶端连接有进液管道，所述进液管道上设置有单向阀，所述热交换器底端连接有出液管道，所述出液管道上设置有二氧化碳流体调节阀。
优选的，所述热交换器为螺旋绕管式热交换器，工作介质为二氧化碳流体。
优选的，所述第一弯管与第二弯管均为L型弯管，且第一弯管与第二弯管上均设置有保温层。
优选的，所述叶轮上单个叶片尺寸大于搅拌叶尺寸，更容易搅拌叶的转动。
优选的，所述第二弯管与壳体贯穿连接点位于壳体左前壁，这样设计能够有助于搅拌叶的转动，避免逆向水流阻碍搅拌叶旋转。
优选的，所述壳体内壁覆有保温隔热材料。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型可直接以CO2 为工作介质吸收蓄集地热水井或壳体内地热水的高温热能，热交换器中的 CO2蓄能转化为高能量密度的高压热态超临界CO2流体，可供应超临界CO2 发电系统发电，通过设置的叶轮、搅拌叶、转轴等机构能够扰乱地热水，使得热能转化更充分，本装置结构简单，占地小，不影响生态环境的运行稳定，自耗能低，投资低，运行成本低，蓄能高效、应用安全。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型结构示意图；
图2为本实用新型左视图；
图3为本实用新型俯视图；
图4为本实用新型叶轮以及进出水管分布图；
图5为本实用新型转轴、叶轮以及搅拌叶连接图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-壳体，2-支架，3-隔板，4-转轴，5-叶轮，6-搅拌叶，7-进水管，8-第一弯管，9-第二弯管，10-排水管，11-水流调节阀，12-热交换器，13-出液管道， 14-二氧化碳流体调节阀，15-进液管道，16-单向阀。
具体实施方式
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，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参阅图1-5，本实用新型提供一种技术方案：一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，包括有壳体1，壳体1底端设置有支架2，壳体1内腔下部设置有隔板3，隔板3将壳体1内腔分为上下两个密封腔，隔板3中部转动贯穿设置有转轴4，转轴4位于下侧密封腔部分固定套接有叶轮5，转轴4位于上侧密封腔部分均匀设置有搅拌叶6，壳体1下侧密封腔右后壁设置有进水管7，壳体1下侧密封腔左后壁设置有第一弯管8，第一弯管8另一端连接有第二弯管9，第二弯管9顶端连接壳体1上侧密封腔底部，壳体1右壁上部设置有排水管10，排水管10以及进水管7上均设置有水流调节阀11，壳体1上侧密封腔内设置有热交换器12，搅拌叶6位于热交换器12内围，热交换器12顶端连接有进液管道15，进液管道15上设置有单向阀16，热交换器12底端连接有出液管道13，出液管道13上设置有二氧化碳流体调节阀14。
进一步的，热交换器12为螺旋绕管式热交换器，工作介质为二氧化碳流体。
进一步的，第一弯管8与第二弯管9均为L型弯管，第一弯管8与第二弯管9上均设置有保温层。
进一步的，叶轮5上单个叶片尺寸大于搅拌叶6尺寸，更容易搅拌叶的转动。
进一步的，第二弯管9与壳体1贯穿连接点位于壳体1左前壁，这样设计能够有助于搅拌叶的转动，避免逆向水流阻碍搅拌叶旋转。
进一步的，壳体1内壁覆有保温隔热材料。
本实施例的一个具体应用为：本装置为一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，本装置可有效地将CO2流体经单向阀16送入壳体1内部的螺旋绕管式热交换器12中，同时地热水通过进水管7进入壳体1下侧腔体内部，带动叶轮5旋转(进水管1侧边设置，水流可带动叶轮5逆时针旋转)，叶轮旋转带动转轴4旋转进而实现搅拌叶6转动，地热水驱动叶轮5后随之进入壳体1 上侧腔体内，经过壳体1上侧排水管10排出；
其中，CO2流体吸收蓄集壳体1内地热水的高温热能，热交换器中12的CO2流体蓄能转化为高能量密度的高压热态超临界CO2流体，最后经出液管道13上的二氧化碳流体调节阀14控制稳定排出，可供应超临界CO2发电系统发电；蓄能过程中，搅拌叶6旋转，能够搅动壳体1内地热水，使其热能交换更充分。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本实用新型优选实施例只是用于帮助阐述本实用新型。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该实用新型仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本实用新型的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本实用新型。本实用新型仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，包括有壳体(1)，其特征在于：所述壳体(1)底端设置有支架(2)，所述壳体(1)内腔下部设置有隔板(3)，所述隔板(3)将壳体(1)内腔分为上下两个密封腔，所述隔板(3)中部转动贯穿设置有转轴(4)，所述转轴(4)位于下侧密封腔部分固定套接有叶轮(5)，所述转轴(4)位于上侧密封腔部分均匀设置有搅拌叶(6)，所述壳体(1)下侧密封腔右后壁设置有进水管(7)，所述壳体(1)下侧密封腔左后壁设置有第一弯管(8)，所述第一弯管(8)另一端连接有第二弯管(9)，所述第二弯管(9)顶端连接壳体(1)上侧密封腔底部，所述壳体(1)右壁上部设置有排水管(10)，所述排水管(10)以及进水管(7)上均设置有水流调节阀(11)，所述壳体(1)上侧密封腔内设置有热交换器(12)，所述搅拌叶(6)位于热交换器(12)内围，所述热交换器(12)顶端连接有进液管道(15)，所述进液管道(15)上设置有单向阀(16)，所述热交换器(12)底端连接有出液管道(13)，所述出液管道(13)上设置有二氧化碳流体调节阀(14)。
2.根据权利要求1所述的一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，其特征在于：所述热交换器(12)为螺旋绕管式热交换器，工作介质为二氧化碳流体。
3.根据权利要求1所述的一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，其特征在于：所述第一弯管(8)与第二弯管(9)均为L型弯管，且第一弯管(8)与第二弯管(9)上均设置有保温层。
4.根据权利要求1所述的一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，其特征在于：所述叶轮(5)上单个叶片尺寸大于搅拌叶(6)尺寸。
5.根据权利要求1所述的一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，其特征在于：所述第二弯管(9)与壳体(1)贯穿连接点位于壳体(1)左前壁。
6.根据权利要求1所述的一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置，其特征在于：所述壳体(1)内壁覆有保温隔热材料。
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| CN114264176A (zh) * | 2021-12-10 | 2022-04-01 | 河北科技大学 | 一种圆柱形热管相变蓄放热系统 |
| CN118208982A (zh) * | 2024-04-23 | 2024-06-18 | 中国长江三峡集团有限公司 | 一种蓄集地热能的二氧化碳蓄能装置 |
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