[发明专利]基于有机朗肯循环的中低温地热高效热电耦合联供系统

说明书

技术领域

本发明属于可再生能源利用，具体涉及一种与有机郎肯循环、吸收式制冷和地热尾水利用相耦合的热能综合利用系统。

背景技术

有机朗肯循环是用有机物代替水作为工质的朗肯动力循环，它利用中低品位热能来加热有机工质，使其产生蒸汽，后推动汽轮机发电机组发电。有机朗肯循环(ORC)系统的热源温度通常在90℃以上，发电后地热水温度一般高于75℃，若该部分能量不经利用而直接回灌，会产生很大的浪费，因此通过合理利用地热水可以提高发电效率和系统的技术经济性。而冬季室外气温较低，发电系统的冷凝温度也较低，发电效率较高；又因此时热需求巨大，地热水利用效率较高。在其他季节，情况正好相反，尤其是夏季，由于环境温度高，发电效率低，热需求较冬季小，因而回灌温度高，地热利用效率低。此外，环境温度昼夜及季节性变化，使系统运行状态瞬时变化，这严重影响设备使用寿命。所以如何解决上述问题便成为中低温地热资源利用领域的热点和焦点。

本系统正是针对上述问题而开发的，它可以有效克服上述缺点，提高地热发电效率、系统运行稳定性及地热水综合利用效率。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种基于有机朗肯循环的中低温地热高效热电耦合联供系统，以弥补春夏秋三季中低温地热发电系统效率较低、运行工况多变和地热综合利用效率低的缺陷，达到提高发电效率、运行的稳定性及提升地热综合利用效率等目的。

为了实现上述目标，本发明采取了下述技术解决方案：一种基于有机朗肯循环的中低温地热高效热电耦合联供系统，包括：蒸发器、汽轮机、发动机、冷凝器、水泵、工质泵、溶液泵、发生器、节流阀、吸收器、冷却塔、板式换热器、热水储水箱、压缩机以及阀门等。由第一蒸发器的工质侧、汽轮机、第一冷凝器以及工质泵通过管路按顺序连接、并包括发电机以及第一水泵组成有机朗肯循环发电系统；由第二蒸发器、第二节流阀、第二冷凝器、发生器以及吸收器按顺序连接、并包括第一节流阀、溶液泵、第二水泵以及冷却塔组成吸收式制冷系统；由第三蒸发器工质侧与压缩机、第三冷凝器以及第三节流阀通过管路依次按顺序连接构成水源热泵机组；由板式换热器、热水储水箱、第四水泵按顺序连接、热水储水箱串接第三水泵构成直接热利用系统。由热泵机组第三冷凝器的水侧串接第五水泵组成间接热利用系统。

在系统连接上：来自地热抽水井的供水管依次接入第一蒸发器(进水侧)、发生器、板式换热器高温侧、第三蒸发器的水侧后，经第六阀门并联接至第一冷凝器与第二蒸发器的水侧进口。第一冷凝器水侧出口管路经第七阀门接至地热回灌井。板式换热器低温侧出水分为二路：一路经第八阀门接至热水储水箱；另一路经第九阀门接至直接热利用系统的末端装置后经第四水泵返回板式换热器的低温进水口。第一冷凝器与第二蒸发器的水侧之间依次串接第四阀门、第五阀门和第一水泵。

本发明的主要技术结构体现在：通过地热供水管路将ORC、吸收式制冷、直接热利用和间接热利用这四个系统串接起来，如何通过相应阀门的切换达到提高发电效率、保持系统运行的稳定性以及提升地热综合利用效率的目的。采用地热尾水和吸收式制冷机组的冷冻水分别作为冬季和其它季节发电系统的冷源，以取代冷却塔。这样可降低发电系统的冷凝温度，从而提高机组的发电效率，使系统(免受环境温度瞬态变化)稳定运行。将ORC系统发电后的地热水又作为(冬季直接和间接两级热利用，其它季节仅直接热利用)热源，由此可以更好提升地热资源利用率。

本发明的特点以及产生的有益效果是，本发明与传统的单一地热发电系统和地热热利用系统相比：

(1)采用地热尾水作为冬季发电系统的冷源，与冷却塔不同，地热尾水靠余压驱动，节省了运行能耗，由于系统为闭式循环，运行过程中不需要补水，减少了水资源消耗。

(2)采用地热尾水作为热利用系统的热源，符合节能减排的要求，有利于环保。

(3)采用吸收式制冷机组制取冷冻水作为非冬季发电系统的冷源，不同于现有发电系统采用冷却塔作为冷源。冷冻水温度低可提高发电效率，且免受环境温度多瞬态变化的影响，使系统运行工况稳定，提高了设备的使用寿命。

(4)采用热电耦合联供系统，合理科学的利用地热资源，最大限度利用地热水中的热量，除提高了地热水的利用效率和技术经济性外，对于缓解电力供需矛盾和减少污染物排放，具有十分显著的效果。

附图说明

图1为本发明系统原理以及部件连接示意图。

图2为本发明冬季工况运行时系统原理以及部件连接示意图。

图3为本发明非冬季工况运行时系统原理以及部件连接示意图。