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一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统

阅读：230发布：2020-05-15

专利汇可以提供一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明属于地热能发电领域，公开了一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统，包括两级闪蒸发电系统和Kalina循环发电系统；所述两级闪蒸发电系统包括依次连接的汽水分离器、二级闪蒸器、第一汽轮机和第一冷凝系统；所述Kalina循环发电系统包括连为一体的发生器、分离器、高温回热器、节流阀、第二汽轮机、低温回热器和第二冷凝系统；所述发生器串接在所述二级闪蒸器的后面，再利用后的地热排水与所述两级闪蒸发电系统中经冷凝后的乏汽溶液混合后回灌到注入井中。本发明实现地热流体热量的多级有效利用，将地热排水温度降低至80℃以下，充分利用地热能的低温部分，最大限度地提高地热发电循环的效率。，下面是一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统，其特征在于，包括两级闪蒸发电系统和Kalina循环发电系统；
所述两级闪蒸发电系统包括依次连接的汽水分离器、二级闪蒸器、第一汽轮机和第一冷凝系统；
所述Kalina循环发电系统包括连为一体的发生器、分离器、高温回热器、节流阀、第二汽轮机、低温回热器和第二冷凝系统；
所述发生器串接在所述二级闪蒸器的后面，再利用后的地热排水与所述两级闪蒸发电系统中经冷凝后的乏汽溶液混合后回灌到注入井中。
2.根据权利要求1所述的用于增强型地热系统的联合循环发电系统，其特征在于，所述第一汽轮机为混压式汽轮机。
3.根据权利要求1或2所述的用于增强型地热系统的联合循环发电系统，其特征在于，所述第二汽轮机为背压式汽轮机。

说明书全文

一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统

技术领域

[0001] 本发明涉及一种地热能发电系统，具体地涉及一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统。

背景技术

[0002] 能源危机背景下，寻找新型可再生的清洁能源成为摆在我们面前的现实任务，地热发电属于对新能源的有效利用。增强型地热系统(EGS)是指利用干热岩资源进行地热发电的系统，旨在开发和利用地底深层3-10km的干热岩热能，其产热温度通常可达150-350℃，用于发电具有高能量转换效率，具有较高的开发潜力和研究价值。目前地热发电技术主要包括干蒸汽发电、闪蒸发电、双工质循环发电和Kalina循环发电等，其中，Kalina循环发电效率较高，且能够较好地应用于低品位能源发电，具有广阔的发展前景。在EGS高热源温度的条件下，直接采用Kalina循环发电，一次利用后的地热排水温度较高，地热能利用不够充分，带来能量的浪费。基于此，本发明所提出的新型联合循环发电系统，有效结合两级闪蒸和Kalina循环，可以解决上述问题，提高EGS地热发电效率。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统，该联合发电系统具有更高的发电效率。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种用于增强型地热系统的联合循环发电系统，包括两级闪蒸发电系统和Kalina循环发电系统；

[0005] 所述两级闪蒸发电系统包括依次连接的汽水分离器、二级闪蒸器、第一汽轮机和第一冷凝系统；

[0006] 所述Kalina循环发电系统包括连为一体的发生器、分离器、高温回热器、节流阀、第二汽轮机、低温回热器和第二冷凝系统；

[0007] 所述发生器串接在所述二级闪蒸器的后面，再利用后的地热排水与所述两级闪蒸发电系统中经冷凝后的乏汽溶液混合后回灌到注入井中。

[0008] 进一步地，所述第一汽轮机为混压式汽轮机。

[0009] 进一步地，所述第二汽轮机为背压式汽轮机。

[0010] 通过上述技术方案，可以实现以下有益的技术效果：

[0011] 1、发电效率更高：实现地热流体热量的多级有效利用，将地热排水温度降低至80℃以下，充分利用地热能的低温部分，最大限度地提高地热发电循环的效率。

[0012] 2、经济性更好：相比单独的两级闪蒸系统或单独的Kalina循环系统，本发明的联合循环发电系统有效缩短了投资回收期，可提升系统经济性；

[0013] 3、可行性较强：不需要对原发电循环系统的设备进行改造和调整，发电工质种类及各项设计参数也与原系统基本保持一致；同时，对于新投产的地热发电场，本发明的联合循环发电系统易于组装和运行，可行性较高；

[0014] 4、推广意义大：增强型地热系统已得到广泛关注与开发研究，本系统的设计与提出，能够为增强型地热系统发电循环的推广应用提供理论基础和实际效益。

[0015] 本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。附图说明

[0016] 附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

[0017] 图1是本发明一个实施例的原理框图。图中虚线框内为Kalina循环发电系统，其余部分为两级闪蒸发电系统；

[0018] 图2是本发明一个实施例的热力循环图(T-S图)，体现地热流体环路和氨水溶液环路的状态点变化。

[0019] 图1中，PW-生产井；IW-注入井；GLS-汽水分离器；F-闪蒸器；E-发生器；S-气液分离器；FT-第一汽轮机；ST-第二汽轮机；HTR-高温回热器；LTR-低温回热器；FC-第一冷凝器；SC-第二冷凝器；FCT-第一冷却塔；SCT-第二冷却塔；TV-节流阀；CP-工质泵。

[0020] 图1和2中的数字表示不同的状态点，将在具体实施方式部分详述。

具体实施方式

[0021] 以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

[0022] 本发明的一个实施例中，如图1所示，图1中虚线框外的部分为两级闪蒸发电系统，包括汽水分离器GLS、二级闪蒸器F、混压式汽轮机FT、第一真空冷凝器FC、加压泵和第一冷却塔FCT；图1中虚线框内的部分为Kalina循环发电系统，包括发生器E、气液分离器S、高温回热器HTR、节流阀TV、背压式汽轮机ST、低温回热器LTR、第二真空冷凝器SC、工质泵CP和第二冷却塔SCT。Kalina循环发电系统的发生器E串接在闪蒸系统的二级闪蒸器F后面，耦合成为两级闪蒸-Kalina循环联合发电系统。

[0023] 如图1和2所示，新型联合循环发电系统的循环过程分为三个环路：(1)地热流体环路。湿蒸汽状态的地热流体从生产井抽出(状态点1)后直接进入汽水分离器GLS(状态点2)，分离出来的一次蒸汽(状态点4)进入混压式汽轮机FT的高压缸做功，底部的热水(状态点3)再进入二级闪蒸器F，减压后的地热流体(状态点6)闪蒸产生二次蒸汽(状态点8)，并进入混压式汽轮机FT的低压缸做功，混压式汽轮机FT出口的乏汽(状态点10)进入第一冷凝器FC被冷却水冷凝为液态(状态点11)，闪蒸后的热水(状态点7)进入Kalina循环的发生器E中，与氨水溶液换热后(状态点12)与状态点11的液体混合，最后被回灌到注入井IW中。

[0024] (2)氨水溶液环路。氨水溶液在发生器E中被闪蒸后的热水加热(状态点13)，其中部分氨溶液吸热蒸发成氨气，气液两相氨水混合物进入气液分离器S，气液分离器S上部的氨蒸气(状态点14)进入背压式汽轮机ST做功，气液分离器S下部的富水溶液(状态点16)进入高温回热器HTR换热后经过节流阀TV节流降压(状态点17)，再与背压式汽轮机ST出口的乏汽(状态点15)在18点混合(状态点19)成为氨水溶液，混合过程中富水溶液吸收部分乏汽后状态变为气液两相。氨水溶液通过低温回热器LTR后(状态点20)进入第二冷凝器SC被冷却水完全冷凝为液态(状态点21)，再经工质泵CP增压(状态点22)，然后依次流经低温回热器LTR(状态点23)和高温回热器HTR(状态点24)，回收富水溶液中的部分热量，最后氨水溶液流回发生器E开始下一次循环。

[0025] (3)冷却水环路。分别发生在两级闪蒸发电系统和Kalina循环发电系统中，低温的冷却水分别在真空冷凝器FC、SC中将状态为气液两相的混合液冷却为液体，后分别进入冷却塔FCT、SCT。

[0026] 以上结合附图详细描述了本发明实施例的可选实施方式，但是，本发明实施例并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明实施例的技术构思范围内，可以对本发明实施例的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明实施例的保护范围。

[0027] 另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明实施例对各种可能的组合方式不再另行说明。

[0028] 此外，本发明实施例的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明实施例的思想，其同样应当视为本发明实施例所公开的内容。

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