CN220015403U - 一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统 - Google Patents
一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型涉及一种地热发电领域，尤其涉及一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，包括：超长重力热管、氨蒸气透平发电机、冷凝器、液氨存储罐和柱塞泵，超长重力热管经第一气态工质管道与氨蒸气透平发电机连接，氨蒸气透平发电机经第二气态工质管道与冷凝器连接，冷凝器经液态工质管道与超长重力热管连接，液态工质管道上沿冷凝器到超长重力热管方向上依次设置有液氨存储罐和柱塞泵。本实用新型解决了热量在地面间接换热产生的不可逆损失，在氨蒸气透平发电机适应范围内，系统可根据地热负荷调整转速，高效回收地热热量发电，同时，采用氨蒸气作为工质，避免了通入组分复杂的地热水，解决了设备腐蚀和结垢的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种地热发电领域，尤其涉及一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统。
背景技术
常见地热发电技术分为两大类，第一类是蒸气轮机发电，地热井开采出水蒸气后进入气轮机发电，做功后的乏气进入冷凝器冷凝为液态，最后冷凝液回灌到地下。此类技术要求取热品质较高，在地面上地热温度至少要达到100℃。但对于在地面上取热温度较低的地热，该技术无法回收地热热量。第二类是地面间接换热低沸点工质发电，此类技术将热地热水抽到地面后，与低沸点工质换热，产生气态工质推动膨胀机做功发电，乏气通过冷凝器冷凝成液态后增压循环换热。此类技术可以回收温度较低的地热发电，但是间接换热又会产生不可逆热损失，降低热量品质，从而降低系统热电效率，同时，地热水成分复杂，管道和换热器极易结垢和腐蚀。由于地下热源变化复杂，常规定转速机组无法及时根据地热负荷变化高效回收热量发电。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
本实用新型采用的技术方案为一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，包括：超长重力热管、氨蒸气透平发电机、冷凝器、液氨存储罐和柱塞泵；
超长重力热管经第一气态工质管道与氨蒸气透平发电机连接，氨蒸气透平发电机经第二气态工质管道与冷凝器连接，冷凝器经液态工质管道与超长重力热管连接，液态工质管道上沿冷凝器到超长重力热管方向上依次设置有液氨存储罐和柱塞泵。
作为优选：超长重力热管与氨蒸气透平发电机之间的第一气态工质管上安装有进气调节阀。
作为优选：冷凝器与冷却塔连接。
作为优选：从第一气态工质管道靠近超长重力热管一侧引出第三气态工质管道，第三气态工质管道的另一端与冷凝器连接，第三气态工质管道上设置有旁路调节阀。
作为优选：氨蒸气透平发电机与超长重力热管存在高差，氨蒸气透平发电机位于超长重力热管上方。
本实用新型的有益效果是：解决了热量在地面间接换热产生的不可逆损失，在氨蒸气透平发电机适应范围内，系统可根据地热负荷调整转速，高效回收地热热量发电，同时，采用氨蒸气作为工质，避免了通入组分复杂的地热水，解决了设备腐蚀和结垢的问题。
附图说明
图1超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统结构示意图
附图标记：
1、超长重力热管；2、进气调节阀；3、旁路调节阀；4、氨蒸气透平发电机；5、冷凝器；6、冷却塔；7、液氨存储罐；8、柱塞泵；9、第一气态工质管道；10、第二气态工质管道；11、第三气态工质管道；12、液态工质管道。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
如图1所示，本实施例提供了一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，包括：超长重力热管1、氨蒸气透平发电机4、冷凝器5、液氨存储罐7和柱塞泵8，超长重力热管1经第一气态工质管道9与氨蒸气透平发电机4连接，氨蒸气透平发电机4经第二气态工质管道10与冷凝器5连接，冷凝器5经液态工质管道12与超长重力热管1连接，液态工质管道12上沿冷凝器5到超长重力热管1方向上依次设置有液氨存储罐7和柱塞泵8，氨蒸气透平发电机4与超长重力热管1存在高差，氨蒸气透平发电机4位于超长重力热管1上方。
在一种实施方式中，超长重力热管1与氨蒸气透平发电机4之间的第一气态工质管道9上还安装有进气调节阀2，当从超长重力热管1中流出的饱和氨蒸气过多时，可开启进气调节阀2，用以减少通过第一气态工质管道9到达氨蒸气透平发电机4的饱和氨蒸气，调节饱和氨蒸气流量，降低对氨蒸气透平发电机4的压力。
做功后的乏汽通过冷凝器5冷凝为液态，冷凝器5的出水口连接冷却塔6的进水口，二者之间设置有蝶阀(图中未示出)，用以控制水流流速。冷凝器5的进水口与冷却塔6的出水口连接，二者之间设置有水泵，用以加快水流速度，提升冷凝器5的工作效率。水泵两侧还可安装截止阀(图中未示出)，用以在短时间内切断水流，进行流量的调节。
从第一气态工质管道9靠近超长重力热管1一侧引出第三气态工质管道11，第三气态工质管道11的另一端与冷凝器5连接，当饱和氨蒸气被进气调节阀2阻挡后，将进入第三气态工质管道11最终通向冷凝器5，为了进一步控制饱和氨蒸气的流速，在第三气态工质管道11上安装有旁路调节阀3，减少因需要冷凝的氨蒸气过多，而对冷凝器5造成的过载。
冷凝器5流出的液氨通过液态工质管道12汇集到液氨存储罐7中储存，在系统启动后，液氨流入到超长重力热管1内吸热，变成饱和氨蒸气后进行系统内循环做功。超长重力热管1与液氨存储罐7之间还设置有柱塞泵8，用于加快将液氨存储罐7内的液氨输送到超长重力热管1内。
本实施例中的超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统工作过程为：
首先将液氨存储罐7中的液氨，通过柱塞泵8注入位于地下的超长重力热管1中吸收地热，使液氨变成饱和氨蒸气，换热上来的饱和氨蒸气通过第一气态工质管道9进入氨蒸气透平发电机4进行做功发电，氨蒸气透平发电机4与负载联通将电能传输出去，以供用户使用。做功后的乏汽通过第二气态工质管道10与冷凝器5连接，在氨蒸气透平发电机4与冷凝器5之间的第二气态工质管道10上还安装有止回阀，防止做功后的乏汽逆流回氨蒸气透平发电机4，阻碍做功发电。
饱和氨蒸气在进入氨蒸气透平发电机4之前的第一气态工质管道9上还设置有进气调节阀2，用来限制饱和氨蒸气的流速与流量，减少饱和氨蒸气对氨蒸气透平发电机4的冲击。被进气调节阀2阻挡的饱和氨蒸气将进入第三气态工质管道11，经过旁路调节阀3后最终进入冷凝器5。
做完功后的乏汽与通过第三气态工质管道11的饱和氨蒸气可单独或混合后进入冷凝器5，与循环冷却水换热后冷凝为液氨。冷却水在冷却塔6与冷凝器5之间循环，从冷却塔6的冷却水给水口流出连接冷凝器5的进水口，并吸收氨蒸气的热使之冷凝为液氨。之后冷却水从冷凝器5的出水口流出，通过冷却水回水口再次回归冷却塔6，形成换热冷凝循环。在从冷却塔6的冷却水给水口与冷凝器5的进水口之间，还设置有水泵，可用来根据冷凝器5的温度调节冷却水流速，保持冷凝器5的正常工作。
冷凝后的液氨汇集进入到液氨存储罐7缓存，等待启动系统后，将再次回入超长重力热管1中吸收地热，转化为饱和氨蒸气，继续进入氨蒸气透平发电机4进行做功发电-冷凝-换热循环。
通过采用本实用新型公开的上述技术方案，得到了如下有益的效果：解决了热量在地面间接换热产生的不可逆损失，在氨蒸气透平发电机4适应范围内，系统可根据地热负荷调整转速，高效回收地热热量发电，同时，采用氨蒸气作为工质，避免了通入组分复杂的地热水，解决了设备腐蚀和结垢的问题。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一种实施方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”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发明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必须针对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。此外，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例进行接合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
Claims (5)
1.一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，其特征在于，包括：超长重力热管(1)、氨蒸气透平发电机(4)、冷凝器(5)、液氨存储罐(7)和柱塞泵(8)；
所述超长重力热管(1)经第一气态工质管道(9)与所述氨蒸气透平发电机(4)连接，所述氨蒸气透平发电机(4)经第二气态工质管道(10)与所述冷凝器(5)连接，所述冷凝器(5)经液态工质管道(12)与所述超长重力热管(1)连接，所述液态工质管道(12)上沿所述冷凝器(5)到所述超长重力热管(1)方向上依次设置有所述液氨存储罐(7)和所述柱塞泵(8)。
2.如权利要求1所述一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，其特征在于，所述超长重力热管(1)与所述氨蒸气透平发电机(4)之间的所述第一气态工质管道(9)上安装有进气调节阀(2)。
3.如权利要求1所述一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，其特征在于，所述冷凝器(5)与冷却塔(6)连接。
4.如权利要求1所述一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，其特征在于，从所述第一气态工质管道(9)靠近所述超长重力热管(1)一侧引出第三气态工质管道(11)，所述第三气态工质管道(11)的另一端与所述冷凝器(5)连接，所述第三气态工质管道(11)上设置有旁路调节阀(3)。
5.如权利要求1所述一种适用于超长重力热管地热利用的氨蒸气透平发电系统，其特征在于，所述氨蒸气透平发电机(4)与所述超长重力热管(1)存在高差，所述氨蒸气透平发电机(4)位于所述超长重力热管(1)上方。
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