CN218033310U - 一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于新能源和节能环保技术领域，公开了一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统。包括依次顺序连接的生产井、过滤机构、汽水分离机构、蒸汽扩容器A、蒸汽轮机、溴化锂吸收式热泵、换热站；汽水分离机构与蒸汽扩容器A连接的管道上还设有分支管道A，分支管道A末端设有蒸汽扩容器B；蒸汽扩容器A底部与蒸汽扩容器B连接；蒸汽扩容器B通过管道与蒸汽轮机连接；蒸汽轮机通过管道顺序连接凝汽器、冷却机构；利用干热岩蒸汽扩容发电系统中蒸汽轮机的抽汽蒸汽驱动，蒸汽轮机排出蒸汽直接通过管道进入溴化锂吸收式热泵蒸发器换热管内冷凝，回收排汽冷凝热，通过溴化锂吸收式热泵内部的运转，实现对外供热。

Description

一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统

技术领域

本实用新型属于新能源和节能环保技术领域，本实用新型涉及一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统。

背景技术

干热岩，是一般温度介于200-300℃，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。这是一种新兴地热能源，存量巨大，全球陆区干热岩资源量相当于4950万亿吨标准煤，是全球所有石油、天然气和煤炭蕴藏能量的近30倍。我国大陆3～10千米深处干热岩资源广泛分布于青藏高原、松辽盆地、渤海湾盆地、东南沿海等地，资源量约合856万亿吨标准煤，占世界资源量的1/6左右，有望成为战略性接替能源。现状开发干热岩资源的原理是从地表往干热岩中打一眼井(注入井),封闭井孔后向井中高压注入温度较低的水,产生了非常高的压力，在距注入井合理的位置处钻几口井并贯通人工热储构造,这些井用来回收高温水、汽,称之为生产井。注入的水沿着裂隙运动并与周边的岩石发生热交换,产生了温度高达200-300℃的高温高压水或水汽混合物。从贯通人工热储构造的生产井中提取高温蒸汽, 用于地热发电和综合利用。利用之后的温水又通过注入井回灌到干热岩中,从而达到循环利用的目的。

当前世界主流的地热能发电技术是指将地热能转化为机械能再转化为电能的技术，与常规火力发电技术的原理相同。在此基础上逐步衍生出四种主要的地热发电方式：干蒸汽直接发电、蒸汽扩容发电(又称闪蒸发电)、双工质循环发电、全流发电。在地热发电装备制造方面，蒸汽扩容发电和全流发电的设备技术成熟度和成本较好，双工质循环发电次之。地热蒸汽扩容发电技术是使用源自地下的湿蒸汽，并通过闪蒸技术获得进入汽轮机做功的蒸汽。自生产井引出的地热汽水两相流首先进入汽水分离器，分离成饱和蒸汽和饱和热水。饱和蒸汽随后被送入蒸汽轮机中做功发电，汽机乏汽在凝汽器中冷凝，并由热井泵送至冷却塔进行冷却，冷却后的地热水送入凝汽器作为冷却水使用，至此地热流体完成一个热力循环。从汽水分离器分离出的热水通过热回灌管线灌至回灌井内。

目前干热岩的主要应用方向是干热岩发电，功能较为单一。同时在系统运行的过程中，汽机乏汽在凝汽器中冷凝，并由热井泵送至冷却塔进行冷却，冷凝余热白白浪费，影响能源利用的综合效率。另外蒸汽扩容发电的系统初投资和生产井等开采投资较高，投资回收期较长。从干热岩的分布地理位置上(松辽盆地、渤海湾盆地、东南沿海等地)还有能源利用以及我国要实现碳中和碳达峰的目标上来看，还需要不断拓展干热岩的应用方向，需要完善现有的干热岩蒸汽扩容发电系统的运行模式，需要回收发电后凝汽器的冷凝余热，提高干热源能源的综合利用效率，更需要改善干热岩蒸汽扩容发电系统投资回收周期长等一系列问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服上述背景技术中的不足，提供一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，利用干热岩蒸汽扩容发电系统抽汽驱动溴化锂吸收式热泵并回收凝汽器的冷凝余热。在原有蒸汽扩容发电系统的基础上，利用发电系统的乏汽和冷凝热水等热能资源(干热岩水、发电机缸套水、发电乏汽等)驱动溴化锂吸收式热泵机组形成制热系统，形成以干热岩作为能源中心的热电联产系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，包括依次顺序连接的生产井、过滤机构、汽水分离机构、蒸汽扩容器 A、蒸汽轮机、溴化锂吸收式热泵、换热站；汽水分离机构与蒸汽扩容器A连接的管道上还设有分支管道A，分支管道A末端设有蒸汽扩容器B；蒸汽扩容器A底部与蒸汽扩容器B连接；蒸汽扩容器B通过管道与蒸汽轮机连接；蒸汽轮机通过管道顺序连接凝汽器、冷却机构；所述溴化锂吸收式热泵的供热侧与换热站连接且与换热站连接的管道上设有泵组；所述溴化锂吸收式热泵的驱动热源侧与蒸汽轮机连接；所述溴化锂吸收式热泵的热源侧分别通过管道连接冷却机构、凝汽器；蒸汽轮机与凝汽器连接的管道上还设有分支管道B；分支管道B的末端与溴化锂吸收式热泵连接。

进一步的，所述蒸汽轮机连接有发电机。

进一步的，所述汽水分离机构底部与回灌井连接。

进一步的，所述蒸汽扩容器B底部与回灌井连接。所述凝汽器底部通过管道与回灌井连接。所述蒸汽扩容器B、凝汽器与同一个回灌井连接。

进一步的，所述溴化锂吸收式热泵内部包括蒸发器、冷凝器、吸收器、发生器；冷凝器与吸收器连接；溴化锂吸收式热泵的热源侧设有蒸发器，溴化锂吸收式热泵的驱动热源侧设有发生器，溴化锂吸收式热泵的供热侧设有吸收器。

系统中的溴化锂吸收式热泵可以是蒸汽型或者热水型的溴化锂吸收式热泵，可以是单效热泵也可以是双效热泵，可以是单套或多套，可以是两级或者双段，不限制具体型号，对外实现供热制热功能即可。

本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是：

本实用新型提供的一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，利用干热岩蒸汽扩容发电系统中蒸汽轮机的抽汽蒸汽驱动，蒸汽轮机排出蒸汽直接通过管道进入溴化锂吸收式热泵蒸发器换热管内冷凝，回收排汽冷凝热，通过溴化锂吸收式热泵内部的运转，实现对外供热。输入1单位热量的蒸汽，可实现1.7倍以上热量的中温热能输出(供热)。

本实用新型提供的一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，一方面可以完善现有的干热岩蒸汽扩容发电系统的运行模式，实现在发电功能的同时实现对外供热，形成热电联产。另一方面能回收干热岩蒸汽扩容发电后的凝汽器的冷凝余热，实现能源的梯级利用，提高干热岩发电系统能源的综合利用效率。再者通过基于干热岩蒸汽扩容发电系统的溴化锂吸收式热泵供热应用可以带来供热方面的经济效益收入，会改善干热岩蒸汽扩容发电系统投资回收周期长并且能够助力我国碳中和目标等经济社会方面的问题，有着较好的应用前景。是一种新能源综合利用的新思路、新模式。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明：

图1是本实用新型一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统的示意图。

图2是溴化锂吸收式热泵示意图。

图中1、生产井；2、过滤机构；3、回灌井；4、汽水分离机构；5、蒸汽扩容器A；6、蒸汽扩容器B；7、蒸汽轮机；8、发电机；9、凝汽器；10、溴化锂吸收式热泵；11、冷却机构；12、泵组；13、换热站；14、蒸发器；15、冷凝器；16、吸收器；17、发生器。

具体实施方式

以下结合说明书附图，对本实用新型进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施例。实施例中涉及的生产井、过滤机构、回灌井、汽水分离机构、蒸汽扩容器A、蒸汽扩容器B、蒸汽轮机、发电机、凝汽器、溴化锂吸收式热泵、冷却机构、泵组均不限定某一具体型号，实现其工作功能即可。

实施例1

一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，如图1-2所示，包括依次顺序连接的生产井1、过滤机构2、汽水分离机构4、蒸汽扩容器A 5、蒸汽轮机7、溴化锂吸收式热泵10、换热站13；汽水分离机构4与蒸汽扩容器A 5连接的管道上还设有分支管道A，分支管道A末端设有蒸汽扩容器B 6；蒸汽扩容器A 5底部与蒸汽扩容器B 6连接；蒸汽扩容器B 6通过管道与蒸汽轮机7连接；蒸汽轮机7通过管道顺序连接凝汽器9、冷却机构11；所述溴化锂吸收式热泵10的供热侧与换热站13连接且与换热站13连接的管道上设有泵组 12；所述溴化锂吸收式热泵10的驱动热源侧与蒸汽轮机7连接；所述溴化锂吸收式热泵10 的热源侧分别通过管道连接冷却机构11、凝汽器9；蒸汽轮机7与凝汽器9连接的管道上还设有分支管道B；分支管道B的末端与溴化锂吸收式热泵10连接。

进一步的，所述蒸汽轮机7连接有发电机8。

进一步的，所述汽水分离机构4底部与回灌井3连接。

进一步的，所述蒸汽扩容器B 6底部与回灌井3连接。所述凝汽器9底部通过管道与回灌井3连接。所述蒸汽扩容器B 6、凝汽器9与同一个回灌井3连接。

进一步的，所述溴化锂吸收式热泵10内部包括蒸发器14、冷凝器15、吸收器16、发生器17；冷凝器15与吸收器16连接；溴化锂吸收式热泵10的热源侧设有蒸发器14，溴化锂吸收式热泵10的驱动热源侧设有发生器17，溴化锂吸收式热泵10的供热侧设有吸收器16。

系统中的溴化锂吸收式热泵10可以是蒸汽型或者热水型的溴化锂吸收式热泵10，可以是单效热泵也可以是双效热泵，可以是单套或多套，可以是两级或者双段，不限制具体型号，对外实现供热制热功能即可。

地热蒸汽扩容发电系统，是使用源自地下的湿蒸汽，并通过闪蒸技术获得进入汽轮机做功的蒸汽。自生产井1引出的地热汽水两相流首先进入汽水分离器4，分离成饱和蒸汽和饱和热水。饱和蒸汽随后被送入蒸汽轮机7中做功发电，汽机乏汽进入吸收式热泵10，冷凝后进入凝汽器9中再次冷凝，并由热井泵送至冷却塔11进行冷却，冷却后的地热水送入凝汽器 9作为冷却水使用，至此地热流体完成一个热力循环。从汽水分离器4分离出的热水通过热回灌管线灌至回灌井3内。冷却塔11水池排污及多余的地热水则通过冷回灌管线，由回灌泵升压后，灌至回灌井3内。

溴化锂吸收式热泵10热源侧水管路进入蒸发器14水管路，走管程，蒸发器14壳程内在低压力下，冷媒蒸发成为冷媒蒸汽，吸收热源侧热量，该热量在吸收器161内传递给管程内供热侧的水系统中，吸收器16内的高浓度溴化锂溶液吸水后浓度降低，通过溶液泵输送到到发生器17内部。发生器17与驱动热源侧连接，通过管程高温热源的输入，实现对壳程溶液的浓缩同时产生高温水蒸气，浓缩后的溶液再次进入吸收器16循环，高温水蒸气进入冷凝器 15冷凝将热量再次输送给管程内供热侧的水系统中，自身冷凝为液态水进入到蒸发器14内部，循环往复，实现供热功能。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (5)

1.一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，其特征是，包括依次顺序连接的生产井(1)、过滤机构(2)、汽水分离机构(4)、蒸汽扩容器A(5)、蒸汽轮机(7)、溴化锂吸收式热泵(10)、换热站(13)；汽水分离机构(4)与蒸汽扩容器A(5)连接的管道上还设有分支管道A，分支管道A末端设有蒸汽扩容器B(6)；蒸汽扩容器A(5)底部与蒸汽扩容器B(6)连接；蒸汽扩容器B(6)通过管道与蒸汽轮机(7)连接；蒸汽轮机(7)通过管道顺序连接凝汽器(9)、冷却机构(11)；所述溴化锂吸收式热泵(10)的供热侧与换热站(13)连接且与换热站(13)连接的管道上设有泵组(12)；所述溴化锂吸收式热泵(10)的驱动热源侧与蒸汽轮机(7)连接；所述溴化锂吸收式热泵(10)的热源侧分别通过管道连接冷却机构(11)、凝汽器(9)；蒸汽轮机(7)与凝汽器(9)连接的管道上还设有分支管道B；分支管道B的末端与溴化锂吸收式热泵(10)连接。

2.如权利要求1所述的一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，其特征是，所述蒸汽轮机(7)连接有发电机(8)。

3.如权利要求2所述的一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，其特征是，所述汽水分离机构(4)底部与回灌井(3)连接。

4.如权利要求3所述的一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，其特征是，所述蒸汽扩容器B(6)底部与回灌井(3)连接；所述凝汽器(9)底部通过管道与回灌井(3)连接；所述蒸汽扩容器B(6)、凝汽器(9)与同一个回灌井(3)连接。

5.如权利要求4所述的一种基于干热岩蒸汽扩容发电系统的吸收式热泵供热系统，其特征是，所述溴化锂吸收式热泵(10)内部包括蒸发器(14)、冷凝器(15)、吸收器(16)、发生器(17)；冷凝器(15)与吸收器(16)连接；溴化锂吸收式热泵(10)的热源侧设有蒸发器(14)，溴化锂吸收式热泵(10)的驱动热源侧设有发生器(17)，溴化锂吸收式热泵(10)的供热侧设有吸收器(16)。

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