[发明专利]借助高压地热流体工作的地热电站

说明书

本发明涉及的是一借助高压地热流体工作的地热电站。

对于替代矿物燃料用以发电的需求是众所周知的；而地热资源显示出一条希望的途径，然而，为了在经济上更吸引人，地热资源必须以一定方式来使用，即在切实可行的工程范围内最大限度地提取能量。这就需要最大限度地变换存在于地热流体中的潜热和显热二者，并且最高效率地选择热力循环，该循环应该将作用于电厂设备的地热流体的结垢和腐蚀作用减小至最小。最后，从生态上考虑需要将所有经过提取的流体、液体和气体返回到地下，以避免对环境的影响，并阻止资源的损耗。

在通常勘探和开发中许多地热田产生中等压力下的、通常约150psiar(绝对压强(磅/英寸²))的大量热盐水，而某些地热田会产生相当高压力下的，如800psiar的蒸气和盐水的流体混合物。在后一种情况下，盐水通常具有很强的腐蚀性，它会引起盐水使用和处理上的问题。最近，在夏威夷已开采出数个地热井，它产生出具有约80％蒸汽和20％盐水的高压流体，通常蒸气只是饱和的，并且还存在些问题，就是这些井是否能在连续使用若干年以后仍将保持800psia的压力。

考虑到这个不定因素，人们通常将减压阀安装到井的流道中，从而可以使用所期望的低压蒸汽系统，即使得高压最终将下降。然而，这是一种保守的设计，并且因为那将始终困扰着电站，以及由于大量潜在能量的损失，造成浪费。

反压蒸汽透平驱动的发电机将似乎是一种可能替换的方式，其中可将来自(于)井口的高压蒸汽通过透平机而变换成较低压力蒸汽，并且并行地提供给多个靠低压蒸汽工作的舱，每个舱可以使用低压蒸汽透平发电机，和当作蒸发器供有机蒸汽透平发电机使用的冷凝器。当地热流体只产生高压饱和蒸汽时，透平机中蒸汽的膨胀会发生在温度熵图形的湿部区域，还会产生包含有水滴的废蒸汽，由此不适合用于各种舱的低压蒸汽透平机的入口级。

因此，本发明的目的是提供一种新型改进的地热电厂，它能借助高压地热流体工作，而没有上述现有技术所附带的缺点。

按照本发明，电力是通过高加压的地热流体而产生的，它是将流体分成高压蒸汽阳高压盐水，将高压蒸汽在透平发电机中膨胀，用以产生电力和热废蒸汽，并将液体与热废蒸气分开，由此产生在比高压蒸汽的压力和湿度低的压力和湿度下的干燥热废蒸汽。如此分离的液体与高压盐水可以在产生蒸汽的闪蒸室中结合，其产生的蒸汽可以与干燥的热废蒸汽结合，并在低压透平发电机中膨胀，用以产生附加的电力。另外，某些高压蒸汽可以用来将干燥的热废蒸汽和由闪蒸室(中)产生的蒸汽在其在低压透平发电机中膨胀以前再加热。

在一种改型中，可将高压地热流体提供给一间接热交换器或最好是多个热交换器，它可用作用于封闭蒸汽系统的预加热器和蒸发器，其中蒸汽在透平发电机的高压级膨胀，以产生电力和热废蒸汽。水分分离器可将液体与热废蒸汽分开，以产生出干燥的热废蒸汽。可将分离的液体提供给闪蒸室，该室也可接受来自预加热器的预加热水，并且其产生的蒸汽可与于燥的热废蒸汽结合，并提供给低压透平发电机。

本发明的实施例将借助附图中的实施例来说明，其中：

图1是本发明的第一实施例方框图，它直接使用了地热源产生的地热体，来完成由高压地热源的最大能量提取；

图2是图1所示实施例的一种改型方框图，但其使用了再加热照。

图3是本发明似于第一实施例的第二实施图的方框图，但间接使用了地热液体；和

图4是图3所示实施例的一种改型方框图。

现参照附图，参考数字10表示按照本发明借助高压地热液体工作的地热电厂的一个实施例。地热流体是由，开采的井12来提供的。其通常产生出约800psia压力的地热流体，它是由约80％的饱和蒸汽和20％的浓缩盐水的混合物组成。将由井12产生的复合流体提供给第一闪蒸室14，其流体分到两个管道中，一个管道包含有高压蒸汽，其用参考数字15表示，一个管道包含有高压盐水，其用参考数字16表示，将管道15中的高压饱和蒸汽提供给直接与发电机19结合的蒸汽透平机17的高压级18，使得在透平机级18中的高压蒸汽膨胀，并驱动发电机19，其产出的电力提供给电网(未示出)。