CN111306016A - 一种地热能发电***和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了地热能发电***和方法，包括地热发电模块、干热层发电模块、汽轮机发电模块，设有一号井、二号井及与之相连发电模块，循环模块，本发明通过中间介质从液态吸热成为气态，通过气体推动转子转动将动能转化成电能外，另外通过二号井内干热底层的温差使用温差发电模块产生一部分的电量，将电量存储在地面负载内，并且在气体通过汽轮机时，由于汽轮机内外部温度不一致，在汽轮机外壳上设置温差发电模块进行发电，充分利用中间介质吸收的热量进行发电并存储在地面负载上，通过底面负载带动一号冷凝器、二号冷凝器进行工作，提高一号井内的能量利用率。

Description

一种地热能发电***和方法
技术领域
本发明涉及地热发电领域，具体是一种地热能发电***和方法。
背景技术
众所周知，随着世界人口经济的迅速增长，能源消耗急剧增加。在环境污染日加严峻、生存环境日趋遭受危害的今天，人们渴望绿色、保护环境的愿望也在日趋强烈。近些年来，人类在不断探索研究再生能源的利用，虽然我们已经发现了如：太阳能、核聚变能、生物能、风力能、水利能、波涛能、潮汐能、地下热能等新能源，但是由于这些能源在开发和利用这些能源均需要不同的技术和设备。现有技术中对这些能源的转化率不高，在对这些能源开采的同时如果能够提高能源的转化效率，则能够让这些能源更好的服务于人们的生活。
在这些绿色能源中，干热岩越来越受到人们的重视，干热岩也称增强型地热能***，我国的干热岩资源总量相当于188亿吨吨标准煤，如果合理的开发利用，则对我国的环境保护和能源利用起到非常积极的作用。
发明内容
本发明目的是提供一种地热能发电***和方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种地热能发电***，包括地热发电模块、干热层发电模块、汽轮机发电模块，所述地热发电模块包括一号井、汽轮机组、发电机组，所述一号井、汽轮机组、发电机组之间通过管道连接，所述管道内设有中间介质，所述干热层发电模块包括二号井、温差发电模块、负载线、地面负载，所述温差发电模块位于二号井内，所述地面负载与温差发电模块通过负载线连接，所述地面负载电压输出端分别电性连接在一号冷凝器、二号冷凝器电源输入端，所述一号冷凝器一端连接有气液分离器、另一端连接有储液罐，所述气液分离器输入口与一号井内管道连接，所述气液分离器蒸汽出口连接在汽轮机组进气口内，所述二号冷凝器进口连接在汽轮机出口上，二号冷凝器出口连接在储液罐进口上。
进一步的，所述一号井内设有介质循环管道，所述介质循环管道进口连接在储液罐出口上，所述介质管道出口连接在气液分离器进口上。
进一步的，所述二号井包括表层地面、干热岩储层；所述温差发电模块上部设在表层地面内，底部设在干热岩储层内。
进一步的，所述负载线包括正极线、负极线，所述正极线负极线分别连接在地面负载正负极接口上。
进一步的，汽轮机发电模块包括外壳、转子，所述转子转动连接在外壳内部，所述外壳从内至外包括导热层、高温层、低温层，所述低温层通过负极线连接在地面负载上，所述高温层通过正极线连接在地面负载上。
进一步的，所述中间介质为低环氧乙烷、氯乙烷、乙胺、乙醛、甲酸甲酯、***、二氯甲烷之中的一种物质或几种的混合物。
本发明并提供一种地热能发电方法，该地热能发电方法包括以下步骤：
S1：一号井内的介质管道内注入中间介质，介质受到热量传导膨胀，汽化，进入气液分离器内；
S2：气液分离器内的中间介质，汽化的进入到汽轮机内推动转子转动，通过发电机组将动能转化成电能；
S3：二号井内通过温差发电模块发电，将电量储存在地面负载内，将汽轮机上通过高温层和低温层产生的温差发电电量传输到地面负载内，并通过地面负载将电压传输给一号冷凝器、二号冷凝器；
S4：将步骤S1中气液分离器内剩余的气液混合物通过管道传送给一号冷凝器，一号冷凝器将混合物冷凝至液态传输到储液罐内；
S5：将步骤S2中汽轮机内排出的气体通过二号冷凝器，冷凝至液态传输到储液罐内；
S6：将储液罐内的液态中间介质输送给一号井内的介质管道，完成循环。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明除了通过中间介质从液态吸热成为气态，通过气体推动转子转动将动能转化成电能外，另外通过二号井内干热底层的温差使用温差发电模块产生一部分的电量，将电量存储在地面负载内，并且在气体通过汽轮机时，由于汽轮机内外部温度不一致，在汽轮机外壳上设置温差发电模块进行发电，充分利用中间介质吸收的热量进行发电并存储在地面负载上，通过底面负载带动一号冷凝器、二号冷凝器进行工作，提高一号井内的能量利用率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例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简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明汽轮机结构示意图；
具体实施方式
以下将描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。应当可以理解的是，在任意一种实施方式的实际实施过程中，正如在任意一个工程项目或者设计项目的过程中，为了实现开发者的具体目标，为了满足***相关的或者商业相关的限制，常常会做出各种各样的具体决策，而这也会从一种实施方式到另一种实施方式之间发生改变。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本发明公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本公开揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本公开的内容不充分。
除非另作定义，权利要求书和说明书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。“一个”或者“一”等类似词语并不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同元件，并不排除其他元件或者物件。“设置”或者“连接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，也不限于是直接的还是间接的连接。
如图1、图2所示，地热能发电***，包括地热发电模块、干热层发电模块、汽轮机4发电模块，所述地热发电模块包括一号井1、汽轮机4组、发电机组5，所述一号井1、汽轮机4组、发电机组5之间通过管道连接，所述管道内设有中间介质，所述干热层发电模块包括二号井13、温差发电模块11、负载线、地面负载7，所述温差发电模块11位于二号井13内，所述地面负载7与温差发电模块11通过负载线连接，所述地面负载7电压输出端分别电性连接在一号冷凝器2、二号冷凝器6电源输入端，所述一号冷凝器2一端连接有气液分离器3、另一端连接有储液罐14，所述气液分离器3输入口与一号井1内管道连接，所述气液分离器3蒸汽出口连接在汽轮机4组进气口内，所述二号冷凝器6进口连接在汽轮机4出口上，二号冷凝器6出口连接在储液罐14进口上。
本实施例中，所述一号井1内设有介质循环管道，所述介质循环管道进口连接在储液罐14出口上，所述介质管道出口连接在气液分离器3进口上。
本实施例中，所述二号井13包括表层地面、干热岩储层12；所述温差发电模块11上部设在表层地面内，底部设在干热岩储层12内。
本实施例中，所述负载线包括正极线9、负极线8，所述正极线9负极线8分别连接在地面负载7正负极接口上。
本实施例中，汽轮机发电模块包括外壳、转子18，所述转子18转动连接在外壳内部，所述外壳从内至外包括导热层17、高温层15、低温层16，所述低温层16通过负极线8连接在地面负载7上，所述高温层15通过正极线9连接在地面负载7上。
本实施例中，所述中间介质为低环氧乙烷、氯乙烷、乙胺、乙醛、甲酸甲酯、***、二氯甲烷之中的一种物质或几种的混合物。
地热能发电方法，其特征在于，包括以下步骤
S1：一号井1内的介质管道内注入中间介质，介质受到热量传导膨胀，汽化，进入气液分离器3内；
S2：气液分离器3内的中间介质，汽化的进入到汽轮机4内推动转子17转动，通过发电机组5将动能转化成电能；
S3：二号井13内通过温差在表层底面10和干热岩储层12之间的温差，从而使温差发电模块11发电，将电量储存在地面负载7内，将汽轮机4上通过高温层15和低温层16产生的温差发电电量传输到地面负载7内，并通过地面负载7将电压传输给一号冷凝器2、二号冷凝器6；
S4：将步骤S1中气液分离器3内剩余的气液混合物通过管道传送给一号冷凝器2，一号冷凝器2将混合物冷凝至液态传输到储液罐14内；
S5：将步骤S2中汽轮机4内排出的气体通过二号冷凝器6，冷凝至液态传输到储液罐14内；
S6：将储液罐14内的液态中间介质输送给一号井1内的介质管道，完成循环。
本发明除了通过中间介质从液态吸热成为气态，通过气体推动转子转动将动能转化成电能外，另外通过二号井内干热底层的温差使用温差发电模块产生一部分的电量，将电量存储在地面负载内，并且在气体通过汽轮机时，由于汽轮机内外部温度不一致，在汽轮机外壳上设置温差发电模块进行发电，充分利用中间介质吸收的热量进行发电并存储在地面负载上，通过底面负载带动一号冷凝器、二号冷凝器进行工作，提高一号井内的能量利用率。

Claims (7)

1.一种地热能发电***，其特征在于，包括地热发电模块、干热层发电模块、汽轮机发电模块，所述地热发电模块包括一号井、汽轮机组、发电机组，所述一号井、汽轮机组、发电机组之间通过管道连接，所述管道内设有中间介质，所述干热层发电模块包括二号井、温差发电模块、负载线、地面负载，所述温差发电模块位于二号井内，所述地面负载与温差发电模块通过负载线连接，所述地面负载电压输出端分别电性连接在一号冷凝器、二号冷凝器电源输入端，所述一号冷凝器一端连接有气液分离器、另一端连接有储液罐，所述气液分离器输入口与一号井内管道连接，所述气液分离器蒸汽出口连接在汽轮机组进气口内，所述二号冷凝器进口连接在汽轮机出口上，二号冷凝器出口连接在储液罐进口上。
2.根据权利要求1所述的地热能发电***，其特征在于，所述一号井内设有介质循环管道，所述介质循环管道进口连接在储液罐出口上，所述介质管道出口连接在气液分离器进口上。
3.根据权利要求1所述的地热能发电***，其特征在于，所述二号井包括表层地面、干热岩储层；所述温差发电模块上部设在表层地面内，底部设在干热岩储层内。
4.根据权利要求1所述的地热能发电***，其特征在于，所述负载线包括正极线、负极线，所述正极线负极线分别连接在地面负载正负极接口上。
5.根据权利要求1所述的地热能发电***，其特征在于，汽轮机发电模块包括外壳、转子，所述转子转动连接在外壳内部，所述外壳从内至外包括导热层、高温层、低温层，所述低温层通过负极线连接在地面负载上，所述高温层通过正极线连接在地面负载上。
6.根据权利要求1所述的地热能发电***，其特征在于，所述中间介质为低环氧乙烷、氯乙烷、乙胺、乙醛、甲酸甲酯、***、二氯甲烷之中的一种物质或几种的混合物。
7.一种地热能发电方法，其特征在于，包括以下步骤
S1：一号井内的介质管道内注入中间介质，介质受到热量传导膨胀，汽化，进入气液分离器内；
S2：气液分离器内的中间介质，汽化的进入到汽轮机内推动转子转动，通过发电机组将动能转化成电能；
S3：二号井内通过温差发电模块发电，将电量储存在地面负载内，将汽轮机上通过高温层和低温层产生的温差发电电量传输到地面负载内，并通过地面负载将电压传输给一号冷凝器、二号冷凝器；
S4：将步骤S1中气液分离器内剩余的气液混合物通过管道传送给一号冷凝器，一号冷凝器将混合物冷凝至液态传输到储液罐内；
S5：将步骤S2中汽轮机内排出的气体通过二号冷凝器，冷凝至液态传输到储液罐内；
S6：将储液罐内的液态中间介质输送给一号井内的介质管道，完成循环。
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