CN103423108B - 一种利用太阳能和地热能的联合发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种利用太阳能和地热能的联合发电装置，该联合发电装置包括：太阳能采集器，其用于采集太阳热能加热第一工作流体；蓄热储存器，其用于储存从地热井通过流体泵抽出的地热水；热交换器，其用于热交换第一工作流体和第二工作流体；汽轮机，其用于接收加热后的第二工作流体来推动做功发电，将动能输送到发电装置；冷凝器，其连接到汽轮机的出口，用于冷却从汽轮机流出的第二工作流体；冷凝塔，其连接到冷凝器上；工作源，其用于通过循环泵输送第二工作流体到循环过程中。其中，该联合发电装置还包括第一节流阀，该第一节流阀能够旁通太阳能采集器，与蓄热储存器和热交换器连接；第二节流阀，其位于太阳能采集器的上游或下游，用于开启或关闭第一工作流体通过太阳能采集器。

Description

一种利用太阳能和地热能的联合发电装置
技术领域
本发明涉及一种太阳能发电装置，也涉及一种地热能发电装置，具体而言，涉及一种利用太阳能和地热能的联合发电装置以及操作该联合发电装置的方法。
背景技术
传统的燃料能源正在一天天减少，能源问题已经成为不容忽视的全球性问题。寻找新能源，已经成为当务之急。每天丰富的太阳辐射能是取之不尽、用之不竭的，无污染，廉价，是人类能够自由利用的能源，成为最先纳入人们视野的最佳选择。太阳能每秒钟到达地面的能量高达80万千瓦，如果把地球表面0.1%的太阳能转为电能，转变率为5%，每年发电量可达5.6×1012万千瓦时，相当于目前世界上能耗的40倍左右。我国是太阳能资源丰富的国家之一。我国有荒漠面积108万平方公里，主要分布在光照资源丰富的西部地区。
与此同时，西部地区（例如西藏地区）也是我国主要的地热资源分布区，利用地热发电是地热利用的最重要方式，地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，从15℃至180℃范围的地热水都可以利用。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。然而能否将太阳能和地热能两者联合起来发电日趋成为研究热点，现有技术中对两者的结合使用也并未多见，但其效果是可以预见的，其能够最大限度的利用绿色能源，增强发电效率，达到源源不断产生能量的目的。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种利用太阳能和地热能的联合发电装置，可实现既利用太阳能又利用地热能的技术效果。本发明的技术方案还能够实现全天候的发电供应，具有较强的应用前景。
本发明的技术方案为，一种利用太阳能和地热能的联合发电装置，其包括：太阳能采集器，其用于采集太阳热能以加热第一工作流体；蓄热储存器，其用于储存从地热井通过流体泵抽出的地热水；热交换器，其用于热交换第一工作流体和第二工作流体；汽轮机，其用于接收加热后的第二工作流体来推动做功发电，将动能输送到发电装置；冷凝器，其连接到汽轮机的出口，用于冷却从汽轮机流出的第二工作流体；冷凝塔，其连接到冷凝器上；工作源，其用于通过循环泵输送第二工作流体到循环过程中，其特征在于该装置还包括：第一节流阀，该第一节流阀能够旁通太阳能采集器，与蓄热储存器和热交换器连接；第二节流阀，其位于太阳能采集器的上游或下游，用于开启或关闭第一工作流体通过太阳能采集器。
上述第一工作流体为原始地热水或经过净化后的地热水。
上述第二工作流体优选低沸点物质，如氟里昂、异戊烷、异丁烷、正丁烷、氯丁烷等。
该装置还可以包括设置在太阳能采集器上方的透镜装置（未示出），用来反射或聚集尽可能多的太阳光能量，以用来加热工作流体。
该装置还可以包括过滤器，其位于流体泵下游，用于净化过滤抽出的地热水，防止化学杂质进入循环过程侵蚀设备。
一种操作上述的利用太阳能和地热能的联合发电装置的方法，在白天或晴天时，开启第二流体阀，关闭第一流体阀，而在夜间或雨天时，开启第一流体阀，关闭第二流体阀。
本发明技术方案的技术效果在于，可以利用温度大概30~50℃左右的低温位热能，实现全天候（白天或夜间）的发电要求，保证了***的稳定性，其热效率较高，设备紧凑，汽轮机的尺寸小，易于适应化学成分比较复杂的地下热水，大大节省了成本。
附图说明
接下来，通过优选的实施例并参照附图对本发明的技术方案加以说明。
图1表示根据本发明的利用太阳能和地热能的联合发电装置示意图；
具体实施方式
图1显示的是根据本发明的利用太阳能和地热能的联合发电装置100，其包括：太阳能采集器101，其用于采集太阳热能以加热第一工作流体；蓄热储存器102，其用于储存从地热井103通过流体泵201抽出的地热水；热交换器104，其用于热交换第一工作流体和第二工作流体；汽轮机105，其用于接收加热后的第二工作流体以推动做功发电，从而动能输送到发电装置108；冷凝器106，其连接到汽轮机105的出口，用于冷却从汽轮机流出的第二工作流体；冷凝塔107，其连接到冷凝器106上；工作源109，其用于通过循环泵202输送第二工作流体到循环过程中，其特征在于该装置还包括：节流阀301，该节流阀301能够旁通太阳能采集器101，与蓄热储存器102和热交换器104连接；节流阀302，其位于太阳能采集器101的上游或下游，用于开启/关闭第一工作流体通过太阳能采集器101。
本发明技术方案的工作过程为，在白天或晴天光照适合的时候，开启流体阀302，关闭流体阀301，使得第一工作流体即地热水（温度大概40~50℃左右）从地热井103抽出后经过蓄热储存器102后，再次进入太阳能采集器101继续加热，经过太阳能采集器101加热后的工作流体温度可达70~80℃之间，第一工作流体从太阳能采集器流出后进入热交换器104与第二工作流体进行热交换，该第二工作流体优选为低沸点物质，如氟里昂、异戊烷、异丁烷、正丁烷、氯丁烷等。热交换后的第一工作流体（温度大概15~30℃左右）流回地热井或另作它用，以上过程可概括为热量整合过程。下面再来看发电***循环过程：第二工作流体从工作源109中通过循环泵202输送到循环回路中，经过热交换器104的加热后形成直接形成或在附加的蒸汽发生器内汽化，所产生的低沸点工作蒸汽直接送入汽轮机105进行发电。做完功后的第二工作流体蒸汽，由汽轮机105排出，并在冷凝器106中冷凝成液体，然后经循环泵202再循环工作。
在夜间或雨天时没有太阳光，此时关闭流体阀302，开启流体阀301，使得第一工作流体即地热水（温度大概40~50℃左右）从地热井103抽出后经过蓄热储存器102后，再次进入太阳能采集器101继续加热，使得第一工作流体从地热井103抽出后经过蓄热储存器102后，不再进入太阳能采集器101继续加热，而是直接进入热交换器104与第二工作流体进行热交换，其他工作过程与白天或晴天时相同，虽然此时的第一工作流体温度没有白天或晴天时效率高，但仍可以满足发电需求。
除此之外，该装置还可以包括在太阳能采集器101上方设置透镜装置（未示出），用来反射或聚集尽可能多的太阳光能量，用来加热工作流体。
该装置还可以过滤器200，其位于流体泵201下游，用于净化过滤抽出的地热水，防止化学杂质进入循环过程，侵蚀设备。
需要说明的是，为了更好的描述本发明的技术方案核心内容，并未过多提及其他的不必要的特征描述，有关本发明未提及的技术细节均为本领域内的公知技术，例如太阳能采集器的选择类型、过滤器的型号、流体泵及其他零部件。
上述技术方案中发电方法的优点是，可以利用低温位热能，实现全天候的发电要求，保证了***的稳定性，其热效率较高，设备紧凑，汽轮机的尺寸小，易于适应化学成分比较复杂的地下热水，大大节省了成本。本发明不限于上面的应用，各种可能的修改在从属权利要求的范围中。

Claims (6)

1.一种利用太阳能和地热能的联合发电装置，其包括：太阳能采集器，其用于采集太阳热能加热第一工作流体；蓄热储存器，其用于储存从地热井通过流体泵抽出的地热水；热交换器，其用于热交换第一工作流体和第二工作流体；汽轮机，其用于接收加热后的第二工作流体以推动做功发电，将动能输送到发电装置；冷凝器，其连接到汽轮机的出口，用于冷却从汽轮机流出的第二工作流体；冷凝塔，其连接到冷凝器上；工作源，其用于通过循环泵输送第二工作流体到循环过程中；其特征在于，该装置还包括：第一节流阀，该第一节流阀能够旁通太阳能采集器，与蓄热储存器和热交换器连接；第二节流阀，其位于太阳能采集器的上游或下游，用于开启或关闭第一工作流体通过太阳能采集器，所述第一工作流体为原始地热水或经过净化后的地热水，所述第二工作流体为低沸点物质。
2.如权利要求1所述的联合发电装置，其特征在于：所述低沸点物质为氟里昂、异戊烷、异丁烷、正丁烷、氯丁烷中的任意一种。
3.如权利要求1所述的联合发电装置，其特征在于：该装置还包括设置在太阳能采集器上方的透镜装置，其用来反射或聚集尽可能多的太阳光能量，用来加热所述第一工作流体。
4.如权利要求1所述的联合发电装置，其特征在于：该装置还包括过滤器，其位于流体泵下游，用于净化过滤抽出的地热水，防止化学杂质进入循环过程侵蚀设备。
5.一种操作上述权利要求1-4中任一项所述的联合发电装置的方法，其特征在于，在白天或晴天时，开启第二流体阀，关闭第一流体阀。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，在夜间或雨天时，开启第一流体阀，关闭第二流体阀。
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