[发明专利]一种利用地热能的两级跨临界朗肯循环发电系统

说明书

本发明公开了一种利用地热能的两级跨临界朗肯循环发电系统，属于地热能发电领域。该系统包括低压工质泵，高压工质泵，预热器，低压工质加热器，高压工质加热器，低压膨胀机，高压膨胀机，冷凝器，分离器，混合器。整个发电过程包括低压跨临界朗肯循环发电和高压跨临界朗肯循环发电两个部分，实现了对地热能的充分利用，减少过程的不可逆损失，效率大幅提升，输出功和热效率也较高本，可广泛应用于地热能发电领域。

技术领域

本发明属于利用地热能发电领域，特别涉及一种利用地热能的两级跨临界朗肯循环发电系统。

背景技术

在能源危机日益严重的情况下，利用可再生能源显的尤为重要，如果能经济合理地对地热能做发电利用，将极大地促进地热资源的开发，减少发电用化石燃料消耗以及相应的温室气体，大气污染物的排放，为可持续发展提供重要的能源支持。

对于地热能的利用，最初的单级亚临界朗肯循环输出功很低，为了降低损失，提高输出功，出现了两种改进方式：一种是从工质入手，采用是循环性能优异的工质或采用非共沸混合工质；另一种是从循环形式上入手，采用单级跨临界循环或改变循环结构。

对于目前较为新型的两级蒸发朗肯循环，虽然输出功和热效率都得到了提高，但是由于加入了换热器或者额外的循环，这种提高是以增加成本为代价的，因此其循环形式有待进一步改善，在成本增加的同时，获得更大的输出功。

发明内容

为了解决上述现有技术存在的不足之处，本发明的首要目的在于提供一种利用地热能的两级跨临界朗肯循环发电系统。该系统能够极大地改善热源与工质的温度匹配，降低损失，提高输出功，进而充分利用地热提供电能。

本发明的技术方案：

一种利用地热能的两级跨临界朗肯循环发电系统，包括低压工质泵、高压工质泵、预热器、低压工质加热器、高压工质加热器、低压膨胀机、高压膨胀机、分离器、混合器、冷凝器和发电机组；

热源为地热水，依次经过高压工质加热器5、低压工质加热器4和工质预热器3；

冷凝为水冷，冷却水在冷凝器10中与工质进行换热，将工质冷凝为饱和液体；

工质在冷凝器10中冷凝至饱和液体，由低压工质泵1加压至高于临界压力后流入工质预热器3，将工质加热至临界温度，然后经分离器8分为两股物流：一股进入低压工质加热器4加热为高温高压的超临界流体，再进入低压膨胀机7膨胀对外做功，使所连接的发电机组11发电；另一股由高压工质泵2加压，再流入高压工质加热器5加热，压力更大的超临界流体再进入高压膨胀机6膨胀对外做功，使所连接的发电机组11发电；两股物流由混合器9合并为一股物流进入冷凝器10冷凝为饱和液体，开始新的循环。

本发明的有益效果：

1.本发明由于地热能(可再生)进行发电，在节能减排方面获得较大收益，为可持续发展提供能源支持。

2.本发明采用两级跨临界循环，在地热水与工质的换热过程中，工质与热源温度匹配良好，损失大幅度降低，提高了循环的输出功。

3.本发明采用R125作为工质，利用地热能发电，也可采其他工质、利用其它热源，可根据工程实际情况，由可利用的热源确定合适的工质，因而本发明在应用上具有灵活方便的优点。

4.本发明因为两级均为跨临界循环，因此可以适当提高工质进入高压膨胀机和低压膨胀机的温度，产生更多电能，进一步提高循环效率。

5.本发明该系统易于控制，避免了独立循环回路多控制难，使用方便，可广泛应用于地热能发电领域。

综上所述，本发明以地热水作为热源，R125作为工质，采用两级冷凝系统，可以降低传热过程的不可逆损失，获得很高的输出功，且系统使用方便灵活性好。

附图说明