[发明专利]一种发电系统及方法

说明书

本发明公开了一种发电系统及方法，涉及发电技术领域。发电系统及方法可利用干热岩能、火力发电厂或核电厂输出能发电。在利用干热岩能发电中，利用注入干热岩层裂隙中的液态水与干热岩换热，液态水变成水蒸气，水蒸气在换热器内与液态发电工质换热，水蒸气液化成液态水，液态水再返回干热岩层中，发电工质汽化成高压高温蒸汽，发电工质蒸汽进入中低压汽轮机发电机组内发电，高温高压的发电工质蒸汽降温、降压后形成低温发电工质蒸汽，低温发电工质蒸汽在冷凝器内冷凝为液态，液态发电工质再返回换热器内。换热器与冷凝器均采用双面不锈钢复合板焊接而形成，具有重量轻、换热效率高、免于防腐维护、生产成本低，换热管内外表面减少了结垢。

技术领域

本发明涉及发电技术领域，特别是指一种发电系统及方法。

背景技术

干热岩是一种没有水或蒸汽的热岩体，普遍埋藏于距地表2～6公里的深处，其温度范围很广，在150～650℃之间。干热岩的热能赋存于岩石中，是一种地热资源，干热岩是属于温度大于150℃的高温地热资源。从现阶段来说，干热岩地热资源是专指埋深较浅、温度较高、有开发经济价值的热岩体。

目前，干热岩发电的基本原理是：通过深井将高压水注入地下2000～6000米的岩层，使其渗透进入岩层的缝隙并吸收地热能量；再通过另一个专用深井将岩石裂隙中的高温水蒸气提取到地面；取出的水蒸气，通过热交换及地面循环装置用于发电；冷却后的水再次通过高压泵注入地下热交换系统循环使用。整个过程都是在一个封闭的系统内进行。

从地下干热岩取出的水蒸气携带的热量，需要利用换热器与其他介质进行热交换，才能更好地得到应用，目前换热器采用管壳式换热器。管壳式换热器主要采用碳钢或300系不锈钢材质的热交换管和外壳制作而成。采用碳钢材质的热交换管和外壳制作的换热器很容易锈蚀，特别是流体温度接近200℃时，它的氧化锈蚀速度更快，另外一些具有腐蚀性的流体更会使换热器的使用寿命大大缩短。采用镀锌热交换管制作的换热器在焊接时，镀锌层遭到破坏，在破坏处会造成耐腐蚀的薄弱环节，从而使换热器的寿命无法保证。采用不锈钢材质的热交换管和外壳制作的换热器尽管可以解决碳钢换热器寿命短的问题，但是它有以下缺点：一是不锈钢的价格昂贵，换热器的生产成本很高；二是不锈钢的导热性能差，它的导热系数约是碳钢的四分之一，所以要想达到同样的换热量，就必须加大换热器的换热面积，这样就进一步增加了换热器的生产成本；三是300系不锈钢的强度较低，与Q235相当，无法减薄换热器热交换管和外壳的厚度。

发电工质蒸汽在汽轮机发电后进入冷凝器进行冷却，现有的冷凝器采用300系不锈钢材质的热交换管和外壳制作而成具有以下缺点：(1)不锈钢的价格昂贵，冷凝器的生产成本很高；(2)不锈钢的导热性能差，其导热系数约是碳钢的四分之一，所以要想达到同样的冷却量，就必须加大冷凝器的换热面积，进一步增加了冷凝器的生产成本。

发明内容

本发明提供了一种发电系统及方法，现有的发电系统及方法具有以下问题：换热器的氧化锈蚀速度快，换热器的生产成本高，导热性能差；冷凝器的生产成本高且换热系数低。

为解决上述技术问题，本发明实施例提供如下方案：

一方面，本发明实施例提供一种发电系统，高温的水蒸气进入换热器的水蒸气输入端，所述换热器的发电工质蒸汽输出端与中低压发电机组连通，所述中低压发电机组与冷凝器连通，所述冷凝器与所述换热器的液态发电工质输入端连通；

所述换热器包括由双面不锈钢复合板焊接成的换热器外壳和热交换管，所述换热器内横向设置有中间隔板，在所述中间隔板上设置有多个圆孔，在部分所述圆孔内插入竖向设置的热交换管，水蒸气从其它所述圆孔流通；在所述换热器外壳的顶部设有水蒸气输入端、底部设有液态水输出端；所述热交换管的顶部设有发电工质蒸汽输出端、底部设有液态发电工质输入端。