[发明专利]地热能系统以及使用其产生电力的方法

权利要求书

1.一种地热能系统，包括：

a）凯瑟琳轮，其围绕轮轴旋转，包括：

i）多个轮臂，其围绕轮轴配置，其中，所述多个轮臂中的每一个包括：

径向部分，

翅片部分，

其中，所述径向部分从轴端径向向外延伸，并且其中，所述翅片部分从径向部分以偏置角度延伸到排放端；

臂导管，其在轮臂内延伸至所述排放端；

涡轮机，其配置在臂导管内；

其中，第一工作流体流过臂导管并进入所述涡轮机；

其中，第二工作流体被引入到所述涡轮机中，并且其中，所述第一工作流体和第二工作流体在涡轮机中混合并蒸发，以形成蒸发的工作流体，该蒸发的工作流体从轮臂的排放端排出，以推动轮臂和凯瑟琳轮围绕轮轴转动；

ii）其中，所述第一工作流体加热第二工作流体；

b）与所述凯瑟琳轮耦合的发电机，

其在凯瑟琳轮围绕轮轴旋转时产生电力；

c）冷凝器，其接收蒸发的工作流体并将工作流体分成所述第一工作流体和第二工作流体。

2.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第一工作流体在流入所述涡轮机之前加热。

3.根据权利要求2所述的地热能系统，其中，所述第一工作流体在所述轮臂中加热。

4.根据权利要求2所述的地热能系统，其中，所述第一工作流体在被引入所述涡轮机之前加热到临界状态。

5.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第二工作流体从所述冷凝器再循环回到所述凯瑟琳轮。

6.根据权利要求1所述的地热能系统，还包括：

a）从地热储层延伸的生产井，其使得第一工作流体流入到凯瑟琳轮的臂导管。

7.根据权利要求6所述的地热能系统，还包括回灌井，所述回灌井延伸到所述地热储层中，以使得所述第一工作流体流回到地热储层。

8.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第二工作流体从所述冷凝器再循环至第二流体储液器。

9.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述蒸发的工作流体的第二工作流体冷凝成液体，并且其中，所述液体雾化并注入压缩机，以提高所述压缩机的效率。

10.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第一工作流体包括二氧化碳。

11.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第一工作流体基本上由二氧化碳组成。

12.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第一工作流体在引入所述臂导管时是超临界CO₂。

13.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第二工作流体包括蒸汽压至少为0.75MPa的碳氢化合物。

14.根据权利要求13所述的地热能系统，其中，所述第二工作流体是丙烷。

15.根据权利要求14所述的地热能系统，其中，所述蒸发的工作流体具有至少4:1的第一工作流体与第二工作流体的工作流体混合比。

16.根据权利要求13所述的地热能系统，其中，所述第二工作流体是异丁烷。

17.根据权利要求16所述的地热能系统，其中，所述蒸发的工作流体具有至少3:1的第一工作流体与第二工作流体的工作流体混合比。

18.根据权利要求1所述的地热能系统，其中，所述第二工作流体流过第二流体输送导管，并且其中，所述第二流体输送导管在第二流体入口处与所述臂导管耦合。