一种地热能与太阳能耦合发电装置及方法与流程

本发明涉及地热发电技术领域，尤其是一种地热能与太阳能耦合发电装置及方法。

背景技术：

太阳能发电和地热发电都属于可再生的清洁能源发电，但都存在各自较为明显的缺陷。太阳能聚光成本较高，发电量受辐射强度不稳定的限制；而地热能发电成本较低，发电量受最高温度的限制，且效率不高。对于地热能，引入一种高品位的能源作为其顶部循环，将有利于原系统的功率输出并且在一定程度上提高系统热效率；而对于太阳能，地热能是一个稳定的能量输出，这将能够克服因为太阳辖照不稳定带来的发电输出不稳定，并且地热能的投资较太阳能低，联合循环能够共用某些设备，因此从成本角度考虑也有利。所以，将太阳能与地热能进行联合运行将是一种高效利用可再生能源的方式，也是能源多级利用原则的体现。

而现有的太阳能独立发电受辐照强度波动带来的不稳定问题，以及地热能独立发电受地热水温度限制造成的效率低问题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种地热能与太阳能耦合发电装置及方法，解决了地热能独立发电受地热水温度限制造成的效率低问题。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明提供的一种地热能与太阳能耦合发电装置，包括地热井、一级闪蒸器、过热器、太阳能集热器、汽轮机和储水器，其中，地热井的地热水出口连接一级闪蒸器的入口，一级闪蒸器的水蒸汽出口连接过热器的水蒸气入口，过热器的传热工质入口连接太阳能集热器的传热工质出口，过热器的高温水蒸气出口连接汽轮机的入口；过热器的传热工质出口连接太阳能集热器的传热工质入口；

一级闪蒸器的出水口连接储水器的入口。

优选地，该装置还包括二级蒸发器和换热器，一级闪蒸器的出水口连接二级闪蒸器的入口，二级闪蒸器的水蒸气出口连接汽轮机的补气口，二级闪蒸器的水出口连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接储水器；换热器的冷侧连接外接设备。

优选地，汽轮机的乏汽出口和储水器的入口之间设置有冷凝器。

优选地，储水器为回灌井。

一种地热能与太阳能耦合发电方法，基于一种地热能与太阳能耦合发电装置，包括以下步骤：

将地热井内的地热水抽出送至一级闪蒸器内进行蒸发，并将得到的水蒸气送至过热器内，与从太阳能集热器中送至过热器内的传热工质进行热交换，之后形成的高温水蒸气进入汽轮机内做功发电；

一级闪蒸器的液体水通过换热器进行热交换，降温后的液体水送回至储水器内，换热器对外供热。

优选地，该装置还包括二级蒸发器和换热器，一级闪蒸器的出水口连接二级闪蒸器的入口，二级闪蒸器的水蒸气出口连接汽轮机的二进气口，二级闪蒸器的水出口连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接储水器；换热器的冷侧连接外接设备；其中，一级闪蒸器的液体水送至二级闪蒸器内进行蒸发，形成水蒸气送至汽轮机内；二级闪蒸器的液体水通过换热器进行热交换，降温后的液体水送回至回灌井内，换热器对外供热。

优选地，汽轮机中的乏汽通过冷凝器进行降温，之后送回至回灌井内。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明提供的一种地热能与太阳能耦合发电装置，将太阳能集热器中的传热工质与水蒸气进行热交换，得到高温的蒸汽，在传输到汽轮机进行做功发电，本装置通过太阳能集热器提高地热能品位，从而提高地热能发电效率；同时实现了地热能热电联产，利用换热器对高温水进行换热，降低了地热尾水温度，提高了地热能综合能源利用效率。

进一步的，当太阳能集热器不工作时，利用二级闪蒸器给汽轮机提供高温蒸汽，使得该装置能够继续独立运行。

本发明提供的一种地热能与太阳能耦合发电方法，将太阳能集热器中的传热工质与水蒸气进行热交换，得到高温的蒸汽，在传输到汽轮机进行做功发电，本装置通过太阳能集热器提高地热能品位，从而提高地热能发电效率；同时实现了地热能热电联产，利用换热器对高温水进行换热，降低了地热尾水温度，提高了地热能综合能源利用效率。

附图说明

图1是本发明涉及的发电装置结构示意图；

其中，1、地热井2、一级闪蒸器3、二级闪蒸器4、过热器5、太阳能集热器6、汽轮机7、冷凝器8、换热器9、回灌井。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进一步详细说明。

如图1所示，本发明提供的一种地热能与太阳能耦合发电装置，包括地热井1、一级闪蒸器2、二级闪蒸器3、过热器4、太阳能集热器5、汽轮机6、冷凝器7、换热器8和回灌井9，其中，地热井1的地热水出口连接一级闪蒸器2的入口，一级闪蒸器2的水蒸汽出口连接过热器4的水蒸气入口，过热器4的传热工质入口连接太阳能集热器5的传热工质出口，过热器4的高温水蒸气出口连接汽轮机6的入口；

过热器4的传热工质出口连接太阳能集热器5的传热工质入口；

汽轮机6的乏汽出口连接冷凝器7的入口，冷凝器7的出口连接回灌井9的入口；

一级闪蒸器2的出水口连接二级闪蒸器3的入口，二级闪蒸器3的水蒸气出口连接汽轮机6的二进气口，二级闪蒸器3的水出口连接换热器8的热侧入口，换热器8的热侧出口连接回灌井9的入口，换热器的冷侧连接外接设备。

该装置的工作过程是：

将地热井1内的地热水抽出送至一级闪蒸器2内进行蒸发，并将得到的水蒸气送至过热器4内，与从太阳能集热器5中进入过热器4内的传热工质进行热交换，之后形成的高温水蒸气进入汽轮机6内做功发电；

汽轮机6中的乏汽通过冷凝器7进行降温，之后送回至回灌井9内；

一级闪蒸器2的液体水送至二级闪蒸器3内进行蒸发，形成水蒸气送至汽轮机6的二级进气口；二级闪蒸器3的液体水通过换热器8进行热交换，降温后的液体水送回至回灌井9内，换热器8对外供热。

技术特征：

技术总结
本发明提供的一种地热能与太阳能耦合发电装置及方法，包括地热井、一级闪蒸器、过热器、太阳能集热器、汽轮机和换热器和储水器，其中，地热井的地热水出口连接一级闪蒸器的入口，一级闪蒸器的水蒸汽出口连接过热器的水蒸气入口，过热器的传热工质入口连接太阳能集热器的传热工质出口，过热器的高温水蒸气出口连接汽轮机的入口；过热器的传热工质出口连接太阳能集热器的传热工质入口；一级闪蒸器的出水口连接换热器的热侧入口，换热器的热侧出口连接储水器的入口，换热器的冷侧连接外接设备；本装置通过太阳能集热器提高地热能品位，从而提高地热能发电效率。

技术研发人员：彭烁;周贤;李启明;钟迪;王保民
受保护的技术使用者：中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司
技术研发日：2018.11.15
技术公布日：2019.01.25