地热能发电系统的制作方法

1.本实用新型涉及地热能开采利用技术领域，尤其涉及一种地热能发电系统。


背景技术：

2.地热能在使用过程中不需要消耗地下的化石燃料，是半永久性且能够稳定利用的可再生清洁能源。地热发电是指利用地热能给于发电装置动能，以使得发电装置做功并输出电能。
3.传统的地热能发电系统一般是通过地质勘探钻井，将地带深处存在的高温热水或蒸汽从地热存储层中取出上升到地面，推动蒸汽涡轮发电。然而在取出地带深处的高温热水或蒸汽过程中，高温热水或蒸汽所蕴涵的地热能会出现大幅的散失消耗，并且其直接作用于推动蒸汽涡轮发电，会导致无效的散失能源增多，致使整体的地热能发电系统一方面无法对取出的地热能充分利用，另一方面也不够节能减排。因此，如何有效对地热能发电系统进行设计，在充分利用取出的地热能同时，大幅降低系统所带来的碳排放，是地热发电技术工程应用中亟需解决的关键问题。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种地热能发电系统，用以解决现有技术中取出地热能无法被充分利用、无效的能源散失较多的缺陷，实现在充分利用取出的地热能同时，降低碳排放。
5.本实用新型提供一种地热能发电系统，包括：
6.取热部；
7.地源热泵单元，所述地源热泵单元与所述取热部相连，用于使所述地源热泵单元与所述取热部之间进行换热；
8.发电部，包括依序通过管道连通形成回路的工质泵单元、蒸发器单元、汽轮机单元和冷凝器单元；
9.其中，所述地源热泵单元与所述蒸发器单元相连，用于使所述地源热泵单元与所述蒸发器单元之间进行换热，且换热后所述蒸发器单元送出蒸汽对所述汽轮机单元提供动能。
10.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述取热部通过第一换热介质与所述地源热泵单元的第二换热介质进行换热，所述第一换热介质通过所述取热部对地热能进行间接取热。
11.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述取热部包括一根或多根地热地埋管，所述地热地埋管的长度根据地热井的深度确定。
12.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述地源热泵单元包括一台或多台热泵机组，所述热泵机组的数量根据热负荷需求确定。
13.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述地源热泵单元通过第二换热介质与所述蒸发器单元的第三换热介质进行换热，所述第三换热介质换热后生成蒸汽。
14.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述冷凝器单元通过管道连接有冷却塔单元，用于使所述汽轮机单元排出的高温蒸汽被所述冷凝器单元冷却为液态，且多余的热量经由所述冷却塔单元排放。
15.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述工质泵单元包括一台或多台变频工质泵，所述变频工质泵的频率为50-100hz。
16.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述取热部设置于深度为2km-4km的地热井内。
17.根据本实用新型提供的一种地热能发电系统，所述冷凝器单元与所述工质泵单元之间通过管道连通有除氧器单元，用于去除杂质气体。
18.本实用新型提供的一种地热能发电系统，地源热泵单元通过取热部对地热井内的地热能进行取热，能够有效减小取出地热能的散失量，并且利用地源热泵单元与蒸发器单元进行换热，使得蒸汽在闭合回路内为汽轮机单元提供动能，大幅降低了无效能量的散失，进而减少了碳排放，整体的地热能发电系统能够对取出的地热能充分利用，提高了经济效益。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1是本实用新型提供的地热能发电系统的结构示意图。
21.附图标记：
22.1：取热部；2：汽轮机单元；3：冷凝器单元；4：冷却塔单元；5：除氧器单元；6：工质泵单元；7：蒸发器单元；8：地源热泵单元。
具体实施方式
23.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
24.下面结合图1描述本实用新型的地热能发电系统。
25.目前地热发电站多采用一次水汽分离发电方式，需要将地带深处存在的高温热水或蒸汽等能源流体从地热存储层中取出上升到地面，推动蒸汽涡轮发电，最后在取尽能源之后，再将冷却后的水注入还原至井下，以促进地下水循环再利用。然而在取出能源流体过程中，能源流体所蕴涵的地热能会出现大幅的散失消耗，并且其直接作用于推动蒸汽涡轮发电，无法使得能源流体充分作用于发电装置，会导致无效的散失能源增多，使得碳排放量增大，并且地热能无法充分利用。
26.基于此，本实施例提供一种地热能发电系统，包括取热部1、地源热泵单元8和发电
部；
27.地源热泵单元8与取热部1相连，用于使地源热泵单元8与取热部1之间进行换热；
28.发电部包括依序通过管道连通形成回路的工质泵单元6、蒸发器单元7、汽轮机单元2和冷凝器单元3，该回路能够形成朗肯循环；
29.其中，地源热泵单元8与蒸发器单元7相连，用于使地源热泵单元8与蒸发器单元7之间进行换热，且换热后蒸发器单元7送出蒸汽对汽轮机单元2提供动能。
30.具体的，地源热泵单元8分别与取热部1、蒸发器单元7连接，将利用取热部1通过间接取热方式提取到的地热能转化换热，作为蒸发器单元7的热源介质，为其输送热能。
31.进一步的，取热部1通过第一换热介质与地源热泵单元8的第二换热介质进行换热，第一换热介质通过取热部1对地热能进行间接取热。地源热泵单元8通过第二换热介质与蒸发器单元7的第三换热介质进行换热，第三换热介质换热后生成蒸汽。
32.可选的，第一换热介质和第三换热介质可以是水，第二换热介质可以是导热油。其中，经地源热泵单元8送出的导热油温度约为200 摄氏度。
33.更进一步的说，汽轮机单元2与蒸发器单元7和冷凝器单元3连接，工质泵单元6所驱动的水经由蒸发器单元7吸收通过地源热泵单元8所转化的由取热部1提取出来的地热能，成为蒸汽并为汽轮机单元2提供动力，之后蒸汽在工质泵单元6的驱动下在冷凝器单元3中凝结为液态水。
34.本实施例中，取热部1设置于深度为2km-4km的地热井内，以使得本装置能够提取地下的中深层地热能。
35.进一步的，取热部1包括一根或多根地热地埋管，地热地埋管的长度根据地热井的深度确定。在提取地下的中深层地热能的基础上，以3km深的地热井为例，3km深的地热井井底温度可达到100℃左右，每根地热地埋管的埋管深度可以为3km左右，在不开采地下水的基础上，地热地埋管能够采用间接换热的方式提取地下的中深层地热能。
36.可选的，取热部1还可以具有设置于地热地埋管外表的多个接触凸起，或者地热地埋管外表设置多个内凹的凹坑，以实现与能量流体更充分的接触，提高换热效率。
37.更进一步的，本实施例以地热地埋管为基础，通过间壁式换热的方式提取地下中深层地热能，实现中深层地热能这一高品位可再生能源的稳定、持续、高效利用。利用地源热泵单元8将地热能转化到高温导热油中，作为汽轮机单元2的动力源，为了更进一步的提高经济效益，可以通过智能软件计算对蒸发器单元7、冷凝器单元3和汽轮机单元2的运行参数进行设计，可以在充分挖掘可再生地热能节能减排效益的基础上，大幅提高经济效益。
38.本实施例中，地源热泵单元8包括一台或多台热泵机组，热泵机组的数量根据热负荷需求确定。具体的，可以根据取热部1所使用的热水量以及汽轮机单元2需求蒸汽供应量决定热泵机组的使用数量。
39.本实施例中，汽轮机单元2可以采用单缸、低压凝汽式汽轮机，可选的，主蒸汽初压为0.75mpa，进汽温度为150℃到250℃之间。
40.本实施例中，冷凝器单元3通过管道连接有冷却塔单元4，用于使汽轮机单元2排出的高温蒸汽被冷凝器单元3冷却为液态，且多余的热量经由冷却塔单元4排放，能够进一步减少热能散失，进而减少了碳排放。
41.本实施例中，冷凝器单元3可以选用一台固定板管壳式换热器，采用水冷却式的冷
却方式，对蒸汽进行冷凝，冷却塔单元4的冷却能力根据冷凝器单元3所需进行确定。
42.本实施例中，工质泵单元6可以选用一台或多台变频工质泵，变频工质泵的频率为50-100hz。
43.本实施例中，蒸发器单元7可以选用一台管壳式换热器，换热器的介质为专用导热油和水。
44.本实施例中，冷凝器单元3与工质泵单元6之间通过管道连通有除氧器单元5。将水加热到对应除氧器单元5工作压力下的饱和温度，能够除去溶解于给水的氧及其它气体，防止和降低锅炉给水管、省煤器和其它附属设备的腐蚀。
45.作为一种可选的实施方式，在确定需求所需汽轮机单元2的工作效率后，可将利用智能运算软件为整体的地热能发电系统进行模拟运算，确保系统达到最优化，可使整个系统达到高效，高寿命，高节能的运行。
46.进一步的，本实用新型实施例所公开的地热能发电系统可进一步结合大数据分析的智能调控系统进行运行；在实际运行过程中，充分结合发电需求，实现各能源的高效搭配与协同运行。当其使用量具有一定规模后，可以基于大数据分析的云平台智能调控系统，将实现本实用新型实施例所公开的地热能发电系统能够基于市政清洁电力发电规律的整体调度，实现电力需求侧响应，消纳更多清洁低碳电力。
47.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
48.在本实用新型实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
49.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“第一方面实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
50.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：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；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。