[实用新型]单循环低温TR地热发电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种发电装置，具体讲是一种单循环低温TR地热发电装置。

背景技术

地热发电是将地下的热能转变成机械能，然后将机械能转变成电能的转变过程，或者将地下的热能积聚后直接转变成电能的过程。与传统的火力发电不同，他不需要消耗燃料，没有庞大的锅炉设备，没有灰渣和烟气对环境的污染，利用的地热能是一种洁净的绿色可再生能源。地热发电不受位置和气候影响能提供24小时稳定基载电量的特性，建设时间、成本和大众疑虑又远低于核能，它将成为最具竞争力的全球暖化与污染的解救方案。目前地热发电的热能利用范围多在110～400℃，采用地热水或者地热蒸汽或者全流地热发电，而地球上绝大多数的地热田温度多为低温70～100℃，特别是我国大部分地区蕴藏量巨大的地热资源多属低温地热。而国内低温地热发电热利用的关键技术却甚缺，特别是低温发电郎肯循环技术，国外向我国严格保密，致使我国低温地热发电30多年来徘徊不前，至今也无ORC装置的专业设计和制造单位。一个典型的案例是：美国联合技术公司(UTC)掌握全球地热中低温利用的先进技术，我国的某油田与他们进行技术合作，但技术上最终还必须依赖美国人，甚至连掉了螺丝钉都得打电话让美国方面来人解决，一年要价30万美金。

发明内容

本发明是采用TR朗肯循环原理及热电偶原理以高效安全低沸点TR液为工质，设计成的一种密闭式单循环低温地热发电装置，也称TR工质朗肯循环系统。它用新研制的与环境友好的低沸点TR工质在流动系统中不断从地热中获得热量，产生工质蒸汽，直接推动透平汽轮机旋转，带动发电机发电；透平汽轮机排气进入热电偶发电器进行余热发电。其方案如下：

一种单循环低温TR地热发电装置，由地埋工质循环管、热泵、透平膨胀机、发电机、冷凝器、回热器、储液罐、工质加压泵、冷水泵、热电偶发电器及各种管道构成。其特征是地埋工质循环管以U型状装在地热井中，所有U型状管并联连接，U型管总输出口经热泵、TR工质蒸汽管道与与透平膨胀机连接，透平膨胀机通过循环工质管道与热电偶发电器进气口连通，热电偶发电器出气口通过循环工质管道与回热器的入口连通，回热器的出口通过循环工质管道与冷凝器的进气口连通，冷凝器的出液口与储液罐进口连通，储液罐的出口通过工质加压泵与回热器的进液口连通，回热器的出液口通过循环工质管道与U型管总输入口连接。在热泵的作用下，从回热器的出液口来的TR工质经过工质管道进入TR地埋工质循环管，在地热井中汲取低温热水的潜热变为蒸汽，经热泵、TR工质蒸汽管道进入透平膨胀机内做功，带动发电机发电。由透平膨胀机膨胀后的排气进入热电偶发电器在温差作用下进行余热发电，发电后的排气进入回热器、再进入冷凝器凝结成液体进入储液罐，再被工质加压泵加压进入回热器预热后经过工质管道又进入TR地埋工质循环管，在地热井中汲取低温热水的潜热变为蒸汽，经热泵、TR工质蒸汽管道进入透平膨胀机内做功，带动发电机发电，排气进入热电偶发电器在温差作用下进行余热发电。如此周而复始，TR工质不断通过TR地埋工质循环管从地热井中汲取热量推动发电系统连续发电。

所述的TR工质循环回路为密闭循环系统，TR液体工质装在整个工质循环回路中。

所述的地热井根据发电量至少一个或者若干个，地埋工质循环管在地热井中为U型管，所有U型管为并联连接。

所述的装在工质循环回路的TR液体工质是新研制的高效安全低沸点无CFCs的有机液体工质，外观无色透明，易流动，极易挥发，冰点-150℃，临界温度260℃，临界压力420～460Kpa，其换热能力强，对于传热温差小、换热面积大的低温地热发电有机郎肯循环回路而言，是一关键物质。

热电偶发电器由热蒸汽通道、受热器和发电模块阵构成，透平膨胀机膨胀后的排气通过热电偶发电器的热蒸汽通道后，受热器受热，在温差作用下发电模块阵即刻产生电势，完成余热发电。

所述的冷凝器由两组热交换器组成，一组为过气热交换器，一组为过液热交换器，在冷凝器中冷却介质为冷却水或者空气，冷却介质经过过液热交换器可以将透平排气中的热量带走，被加热的水经排水管道排出可以综合利用；采用冷却水冷却的特点是水温低，在冷凝器中换热系数高，可使动力循环在比较低的凝结温度下运行，同时冷凝器的传热面积也可做小。在有河流的地方还可利用河水进行工质气体冷却凝结。

所述的回热器由两组热交换器组成，一组为过气热交换器，一组为过液热交换器，在回热器中透平排气将从工质加压泵来的液态工质加热后进入地热井中，这样可以降低地热井的加热负荷和冷凝器的冷却负荷，提高系统的热效率。