技术领域
[0001] 本
发明涉及地热发电技术领域,具体为一种基于酸露点下的地热发电装置。
背景技术
[0002] 我国的
地热资源以中低温
水热型地热为主,目前地热资源主要用于供暖、生活用水、
温室等,由于这些利用方式所要求的热源
温度相对较低,从热
力学的
角度看,地热直接热利用过程中的不可逆损失较大,为了更好地进行工质与高温热源之间的温度匹配,一些学者提出了有机
朗肯循环。
[0003]
有机朗肯循环是以低沸点有机物为工质,主要由换热器、透平、
冷凝器和工质
泵四大部套组成。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量,生成具一定压力和温度的
蒸汽,蒸汽进入透平机械膨胀做功,从而带动发
电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向
冷却水放热,
凝结成液态,最后借助工质泵重新回到换热器,如此不断地循环下去。
[0004] 目前对于有机朗肯循环的研究,以工质、循环参数和热源之间的性能优化为主,少量关于多级或多环路发电系统本质上都是并联系统,不可避免会使得一部分高温热源要用来加热冷凝器出口的低温工质,由于两者的温差较大,不可避免地产生不可逆损失;另外由于地热井的成井
费用较高,且要求
地热水同层同灌,为了保证地热水的回灌速率和效果,一般情况下回灌井的数量要多于
生产井,增大了地热电站的投资;为了保证油气正常输送,需要对其进行加热以提高
原油温度降低粘性,其热源多以油田伴生气为
燃料,能耗约占全部工程能耗的 70%以上。因此,设计
能量损失小和经济效益高的一种基于酸露点下的地热发电装置是很有必要的。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于提供一种基于酸露点下的地热发电装置,以解决上述背景技术中提出的问题。
[0006] 为了解决上述技术问题,本发明提供如下技术方案:一种基于酸露点下的地热发电装置,包括,
[0007] 发电系统,包括膨胀机和
蒸发器,所述
蒸发器的第一出口端与膨胀机相连接,所述膨胀机动力输出端连接的发电机,所述蒸发器的第一入口端连接有生产井,所述膨胀机的出口端连接有冷凝器,所述冷凝器的第一出口端连接有第一水泵,所述第一水泵与蒸发器的第二入口端相连接,所述冷凝器的第二出口端连接有第一
冷却塔,所述第一冷却塔的出口端连接与冷凝器的第一入口端相连接;
[0008] 油回收系统,包括油水分离器,所述油水分离器的入口端与蒸发器的第二出口端相连接,所述油水分离器的两个出口端分别连接有第七水泵和第八水泵,所述第八水泵的出口端连接有回灌井,所述第七水泵的出口端连接有储油罐,所述第八水泵与回灌井之间设置有第十二
阀门。
[0009] 进一步的,所述发电系统与油回收系统之间设置有维温伴热系统,所述维温伴热系统包括维温伴热站,所述维温伴热站的出口端连接有第四水泵,所述第四水泵的出口端连接有第一换热器,所述第一换热器的第一出口端与维温伴热站的入口端相连接,所述第一换热器的第二出口端与油水分离器相连接,所述第一换热器的第一入口端与蒸发器的第二出口端相连接。
[0010] 进一步的,所述发电系统与维温伴热系统之间设置有吸收式制冷系统,所述吸收式制冷系统包括
吸收式制冷机,所述吸收式制冷机的第一入口端连接有第四阀门,所述第四阀门的一端与蒸发器的第二出口端相连接,所述第四阀门的另一端与吸收式制冷机的第一出口端之间连接有第三阀门,所述吸收式制冷机的第二出口端连接有第三水泵,所述第三水泵的出口端连接有第七阀门,所述第七阀门的一端与冷凝器的第一入口端相连接,所述第一冷却塔与冷凝器的第二出口端之间还设置有第二阀门,所述第二阀门的一端与吸收式制冷机的第二入口端相连接,所述第一冷却塔的出口端与第三水泵的入口端相连接,所述吸收式制冷机的第三出口端连接有第二冷却塔,所述第二冷却塔的出口端连接有第二水泵,所述第二水泵的出口端与吸收式制冷机的第三入口端相连接,所述吸收式制冷机的第一出口端与第一换热器的第一入口端相连接,所述冷凝器的第一入口端与第八水泵之间设置有第五阀门,所述冷凝器的第二出口端与回灌井之间设置有第六阀门。
[0011] 进一步的,所述维温伴热系统与油回收系统之间设置有直接热利用系统,所述直接热利用系统包括第二换热器,所述第二换热器的第一入口端与第一换热器的第二出口端相连接,所述第二换热器的第一出口端与油水分离器的入口端相连接,所述第二换热器的第二出口端分别连接有第八阀门和第九阀门,所述第九阀门的一端连接有热水箱,所述热水箱的第一出口端连接有第五水泵,所述第五水泵的出口端与第二换热器的第二入口端相连接,所述第八阀门的一端与第五水泵的入口端相连接。
[0012] 进一步的,所述直接热利用系统与油回收系统之间设置有间接热利用系统,所述间接热利用系统包括
水源热泵,所述
水源热泵的第一入口端连接有第十一阀门,所述第十一阀门的一端与换热器的第一出口端相连接,所述第十一阀门与水源热泵的第一出口端之间连接有第十阀门,所述水源热泵的第一出口端与油水分离器的入口端相连接,所述水源热泵的第二出口端连接有第六水泵,所述第六水泵的出口端与水源热泵的第二入口端连接。
[0013] 进一步的,所述热水箱的第一出口端连接有外部水源,所述第八阀门与第五水泵之间连接有外部供暖设备,所述热水箱的第二出口端与第五水泵之间连接有外部用水设备。
[0014] 进一步的,所述水源热泵的第二出口端与第六水泵之间连接有外部供暖设备。
[0015] 与
现有技术相比,本发明所达到的有益效果是:本发明,
[0016] (1)通过设置有发电系统和油回收系统,对蕴含丰富地热资源的高含水期的油田伴生的地热水加以
热能利用发电,可以很好地解决成井费用高引起的地热电站经济性较差的问题,并将油与水进行分离,辅助原油开采;
[0017] (2)通过设置有维温伴热系统,采用地热水代替油田伴生气作为热源,保证原油正常输送,可以回收大量原油,提高含水期油田的采收率;
[0018] (3)通过设置有吸收式制冷系统,通入发电系统的尾水和一部分未经利用的地热
原水,将其作为发电系统的辅助冷源,也可以用来为夏季的
建筑物供冷;
[0019] (4)通过设置有直接热利用子系统,可以对维温伴热系统排出的约55℃的地热水直接作为地面供暖系统和生活用水的热源,为居民生活用水节省
能源;
[0020] (5)通过设置有间接热利用系统,对直接热利用系统排出的较低温度约37℃的水加以利用,采用水源热泵升高温度后用来冬季供暖,排出后约为15℃,充分利用地热水中所含的能量。
附图说明
[0021] 附图用来提供对本发明的进一步理解,并且构成
说明书的一部分,与本发明的
实施例一起用于解释本发明,并不构成对本发明的限制。
[0022] 在附图中:
[0023] 图1是本发明的维温伴热系统原理图;
[0024] 图2是本发明的吸收式制冷系统原理图;
[0025] 图3是本发明的直接热利用系统和间接热利用系统原理图;
[0026] 图4是本发明的图3中P区域放大示意图;
[0027] 图中:1、发电系统;2、吸收式制冷系统;3、维温伴热系统;4、直接热利用系统;5、间接热利用系统;6、油回收系统;11、第一阀门;12、第一水泵;13、冷凝器;14、第一冷却塔;15、第二阀门; 16、膨胀机;17、发电机;18、蒸发器;21、第三阀门;22、第四阀门;23、吸收式制冷机;24、第二水泵;25、第二冷却塔;26、第五阀门;27、第六阀门;28、第七阀门;29、第三水泵;31、第一换热器;32、第四水泵;33、维温伴热站;41、第二换热器;42、热水箱; 43、第五水泵;
44、第五水泵;45、第八阀门;46、第九阀门;51、第十阀门;52、第十一阀门;53、水源热泵;54、第六水泵;61、储油罐;62、第七水泵;63、油水分离器;64、第八水泵;65、第十二阀门;7、生产井;8、回灌井。
具体实施方式
[0028] 下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0029] 请参阅图1,本发明提供技术方案:一种基于酸露点下的地热发电装置,包括,[0030] 发电系统1,包括膨胀机16和蒸发器18,蒸发器18的第一出口端与膨胀机16相连接,膨胀机16动力输出端连接的发电机17,蒸发器18的第一入口端连接有生产井7,膨胀机16的出口端连接有冷凝器13,冷凝器13的第一出口端连接有第一水泵12,第一水泵12 与蒸发器18的第二入口端相连接,冷凝器13的第二出口端连接有第一冷却塔14,第一冷却塔14的出口端连接与冷凝器13的第一入口端相连接,从生产井7抽出的油气水混合物经过蒸发器18进行换热,蒸发器18的第一出口端a4排出的高温蒸汽通过膨胀机16向外输出动力至发电机17,实现余热发电,随后水蒸气通
过冷凝器13进行冷凝,冷凝器13的d4口排出的热介质经过第一冷却塔14冷却实现循环;
[0031] 油回收系统6,包括油水分离器63,油水分离器63的入口端与蒸发器18的第二出口端相连接,油水分离器63的两个出口端分别连接有第七水泵62和第八水泵64,第八水泵64的出口端连接有回灌井8,第七水泵62的出口端连接有储油罐62,第八水泵64与回灌井 8之间设置有第十二阀门65,油水分离器63用于将油与水进行分离,分离后的油流入储油罐62,水流入回灌井8,便于发电的同时开采原油;
[0032] 发电系统1与油回收系统6之间设置有维温伴热系统3,维温伴热系统3包括维温伴热站33,维温伴热站33的出口端连接有第四水泵32,第四水泵32的出口端连接有第一换热器31,第一换热器31 的第一出口端与维温伴热站33的入口端相连接,第一换热器31的第二出口端与油水分离器63相连接,第一换热器31的第一入口端与蒸发器18的第二出口端相连接,第一换热器31的a2端热水流入第一换热器31的b1端,再次进行降温,地热水的热能通过b4口为维温伴热站33提供能源,并通过第四水泵32实现往复循环,保证原油正常输送,可以回收大量原油,提高含水期油田的采收率;
[0033] 如图3,发电系统1与维温伴热系统3之间设置有吸收式制冷系统2,吸收式制冷系统2包括吸收式制冷机23,吸收式制冷机23的第一入口端连接有第四阀门22,第四阀门22的一端与蒸发器18的第二出口端相连接,第四阀门22的另一端与吸收式制冷机23的第一出口端之间连接有第三阀门21,吸收式制冷机23的第二出口端连接有第三水泵29,第三水泵29的出口端连接有第七阀门28,第七阀门 28的一端与冷凝器13的第一入口端相连接,第一冷却塔14与冷凝器13的第二出口端之间还设置有第二阀门15,第二阀门15的一端与吸收式制冷机23的第二入口端相连接,第一冷却塔14的出口端与第三水泵29的入口端相连接,吸收式制冷机23的第三出口端连接有第二冷却塔25,第二冷却塔25的出口端连接有第二水泵24,第二水泵24的出口端与吸收式制冷机23的第三入口端相连接,吸收式制冷机23的第一出口端与第一换热器31的第一入口端相连接,冷凝器 13的第一入口端与第八水泵64之间设置有第五阀门26,所述冷凝器13的第二出口端与回灌井8之间设置有第六阀门27,工作时吸收式制冷机23的e5端口排出的热水经过第二冷却塔25冷却后回流,其 e6端口用于接收冷凝器13换热后的热水,并通过e4端口在第三水泵29处合流,流入冷凝器13的d3口,通入发电系统的尾水和一部分未经利用的地热原水,将其作为发电系统1的第一冷却塔14的辅助冷源,吸收式制冷机23自身也可以用来为夏季的建筑物供冷,通过调节第一阀门11的开度来调整余热发电和制冷的比例;
[0034] 如图4,维温伴热系统3与油回收系统6之间设置有直接热利用系统4,直接热利用系统4包括第二换热器41,第二换热器41的第一入口端与第一换热器31的第二出口端相连接,第二换热器41的第一出口端与油水分离器63的入口端相连接,第二换热器41的第二出口端分别连接有第八阀门45和第九阀门46,第九阀门46的一端连接有热水箱42,热水箱42的第一出口端连接有第五水泵44,第五水泵44的出口端与第二换热器41的第二入口端相连接,第八阀门45 的一端与第五水泵44的入口端相连接,夏季时关闭第七阀门28、第五阀门26、第六阀门27和第十一阀门52,并开启第一阀门11、第二阀门15、第十阀门51和第四阀门
22,热的原油不经过蒸发器18,不再进行发电,转而通过吸收式制冷机23进行冷却,从第一换热器 31的b2端口流出的热水进入第二换热器41的c1端口,换热后的热水通过第八阀门
45和第九阀门46流入热水箱42和利用第五水泵44 自循环,可以对维温伴热系统3排出的约
55℃的地热水直接作为地面供暖系统和生活用水的热源,为居民生活用水节省能源;
[0035] 直接热利用系统4与油回收系统6之间设置有间接热利用系统 5,间接热利用系统5包括水源热泵53,水源热泵53的第一入口端连接有第十一阀门52,第十一阀门52的一端与换热器41的第一出口端相连接,第十一阀门52与水源热泵53的第一出口端之间连接有第十阀门51,水源热泵53的第一出口端与油水分离器63的入口端相连接,水源热泵53的第二出口端连接有第六水泵54,第六水泵54 的出口端与水源热泵53的第二入口端连接,冬季使用时由于要实现供暖,开启第七阀门28、第五阀门26、第六阀门27和第十一阀门 52,并关闭第一阀门11、第二阀门15、第十阀门51和第四阀门22,吸收式制冷机23不再使蒸发器18的a2端热的原油冷却,水源热泵 53得以接收第二换热器41的c2端热水的热能,吸收并加以加热水源热泵53原有水流的温度,对直接热利用系统4排出的较低温度约 37℃的水加以利用,并通过第六水泵54实现循环,采用水源热泵 53升高温度后用来冬季供暖,排出后约为15℃,充分利用地热水中所含的能量,从第一换热器31的b2端口排出的冷水经过第五阀门 26对冷凝器13进行冷却,冷凝器13排出的冷水经过第六阀门27流进回灌井8;
[0036] 如图4,热水箱42的第一出口端连接有外部水源,第八阀门45 与第五水泵44之间连接有外部供暖设备,热水箱42的第二出口端与第五水泵43之间连接有外部用水设备,热水箱42排出热水用于支持外部用水设备,第八阀门45后的热水用于实现供暖;
[0037] 水源热泵53的第二出口端与第六水泵54之间连接有外部供暖设备,水源热泵53加热后的热水基于供暖设备热源,为冬季供暖;
[0038] 实施例:当使用该地热发电装置时,将生产井7的油水气通入发电系统1,实现地热发电,并通过吸收式制冷系统2实现供冷和辅助冷源,维温伴热系统3保证原油输送,直接热利用子系统4和间接热利用系统5用于为居民实现用水、供暖和制冷。
[0039] 需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将第一实体或者操作与第二实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
[0040] 最后应说明的是:以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行
修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。