一种利用地源热发电的系统技术方案

本发明专利技术涉及一种利用地源热发电的系统，包括柯来浦单元、地源热提取设备、建筑物、加热机和冷气机。有机工质压缩机、有机工质膨胀机与发电机同轴连接。地源热提取设备通过介质管路连接到有机工质压缩机的入口，有机工质膨胀机出口通过介质管路分为两路，一路连接到地源热提取设备，一路通过冷气机连接到地源热提取设备。冷空气管路通过加热机连接到建筑物的供暖空调，热空气管路通过冷气机连接到建筑物的供冷空调。本发明专利技术通过地源热提取设备与柯来浦单元相结合，将低温地源热转化为电力，并将部分余热为建筑物中用户提供热水、热风和冷风，充分利用了地源热，提高了低温热源的利用率。

A power generation system using geothermal power

The invention relates to a system for utilizing ground source heat to generate electricity, comprising a Kelaipu unit, a ground source heat extraction device, a building, a heater and an air conditioner. Organic refrigerant compressor and organic refrigerant expander are coaxial with generator. The geothermal extraction equipment is connected to the entrance of the organic refrigerant compressor through the medium pipeline, and the outlet of the organic refrigerant expander is divided into two ways through the medium pipeline, one way connected to the geothermal extraction equipment, the other way connected to the geothermal extraction equipment through the air conditioner. The cold air pipeline is connected to the building's heating and air-conditioning through the heater, and the hot air pipeline is connected to the building's cooling and air-conditioning through the air-conditioner. The invention combines the ground source heat extraction equipment with the Kelaipu unit, converts the low-temperature ground source heat into electric power, and provides hot water, hot air and cold air for the users in the building with part of the waste heat, which makes full use of the ground source heat and improves the utilization ratio of the low-temperature heat source.

【技术实现步骤摘要】
一种利用地源热发电的系统
本专利技术属于新能源设备
，涉及一种利用地源热发电的系统。
技术介绍
能源短缺、环境污染、全球气候变化，令开发清洁、高效、安全和可持续的能源迫在眉睫，其中氢能正在受到越来越多国家的重视。进入二十一世纪，发动机工业得到了迅速地发展，然而目前汽油机和柴油机依然是车用发动机的主要机种。汽油和柴油都是不可再生资源，为了减缓石油资源的匮乏所带来的一系列负面影响以及减少大气污染和发动机尾气排放，需要寻找发动机的代用燃料，而氢能源是目前最理想的清洁燃料。随着世界各国环境保护的措施越来越严格，氢能源车辆由于其节能、低排放等特点成为发动机研究与开发的一个重点，并已经开始商业化。地源热提取设备是陆地浅层能源通过输入少量的高品位能源实现由低品位热能向高品位热能转移的装置。尚未发现利用地热源泵与余热利用系统相结合进行发电和其它利用的专利文献报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用地源热发电的系统，充分利用地源热源，将低温热能转化为电力或通过其它方式进行利用，提高低温热源的利用率。本专利技术的技术方案是：利用地源热发电的系统，包括柯来浦单元、热空气管路和冷空气管路，所述柯来浦单元设有有机工质压缩机、有机工质膨胀机、发电机、蓄电池和加热机。有机工质压缩机、有机工质膨胀机与发电机同轴连接，发电机输出电路一路连接到蓄电池，一路连接到外部电力系统。系统设有地源热提取设备、建筑物和冷气机，建筑物中设有供暖空调或供冷空调。地源热提取设备通过介质管路连接到有机工质压缩机的入口，有机工质膨胀机出口通过介质管路分为两路，一路连接到地源热提取设备，一路通过冷气机连接到地源热提取设备。冷空气管路通过加热机连接到建筑物的供暖空调，所述热空气管路通过冷气机连接到建筑物的供冷空调。地源热提取设备为地源热泵。地源热或用太阳能热源或其他热源或环境热源或电厂余热或冷凝器冷凝热代替，建筑物或用交通工具或汽车或穿戴设备或衣服代替。有热源和温差能使柯来浦系统循环发电，供热供冷，所采用的压力、温度等中间参数和具体设备配置根据在不同环境、不同热源条件下，不同装置具体情况合理调配。系统设有换热器和软水系统，建筑物的高温用户替换为热水用户，冷空气管路替换为软水管路。地源热提取设备与换热器循环连接，软水系统通过软水管路、加热机与热水用户循环连接。有机工质膨胀机出口通过介质管路分为两路，一路连接到冷气机，一路连接到换热器的壳程，换热器的壳程出口连接到有机工质压缩机的入口，冷气机出口连接到有机工质膨胀机出口。柯来浦单元为Ⅰ型改进式柯来浦单元，Ⅰ型改进式柯来浦单元包括升压床结构、低压氢气缓冲罐、高压氢气缓冲罐、低压氢气循环泵、氢气泵、有机工质压缩机、有机工质膨胀机、发电机、蓄电池和加热机，有机工质膨胀机设有中段抽出口和中段入口。升压床结构包括1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床，1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床设有换热介质入口、换热介质出口、低压氢气入口和低压氢气出口，低压氢气入口、低压氢气出口、换热介质入口和换热介质出口分别设有阀门。有机工质压缩机的出口通过高压氢气缓冲罐分别连接到1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口，加热机并联安装在有机工质压缩机至高压氢气缓冲罐的管路上。1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口通过三通阀和氢气泵连接到有机工质膨胀机的入口。有机工质膨胀机的中段出口通过低压氢气缓冲罐、低压氢气循环泵和四通阀连接到1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的低压氢气入口，1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的低压氢气出口连接到有机工质膨胀机的中段入口。柯来浦单元为Ⅱ型改进式柯来浦单元，Ⅱ型改进式柯来浦单元包括两级升压床结构、低压氢气缓冲罐、高压氢气缓冲罐、级间换热器、低压氢气循环泵、氢气泵、有机工质压缩机、有机工质膨胀机、发电机、蓄电池和加热机，有机工质膨胀机设有中段抽出口和中段入口。两级升压床结构分分别包括1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床，1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床设有换热介质入口、换热介质出口、低压氢气入口和高压，低压氢气入口、高压、换热介质入口和换热介质出口分别设有阀门。有机工质压缩机的出口通过高压氢气缓冲罐和三通阀分别连接到一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口，加热机并联安装在有机工质压缩机至高压氢气缓冲罐的管路上。一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口通过级间换热器的管程和三通阀连接到一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口。二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口与级间换热器的壳程出口连接，二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口通过三通阀、氢气泵连接到级间换热器的壳程入口，三通阀的另一口分为两路，一路连接到有机工质膨胀机的中段入口，另一路通过低压氢气循环泵和四通阀连接到一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的低压氢气入口。一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的高压连接到二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口。有机工质膨胀机的中段出口通过低压氢气缓冲罐和四通阀连接到二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的低压氢气入口。二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的高压通过高压氢气缓冲罐连接到有机工质膨胀机的入口。柯来浦单元为Ⅲ型改进式柯来浦单元，Ⅲ型改进式柯来浦单元包括两级升压床结构、低压氢气缓冲罐、一级膨胀机、二级膨胀机、1号有机工质换热器、2号有机工质换热器、3号有机工质换热器、级间换热器、低压氢气循环泵、氢气泵、有机工质压缩机、有机工质膨胀机、发电机、蓄电池和水换热。两级升压床结构分别包括1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床，1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床设有换热介质入口、换热介质出口、低压氢气入口和高压。一级膨胀机、二级膨胀机、有机工质压缩机、有机工质膨胀机和发电机同轴连接，有机工质膨胀机设有中段抽出口和中段入口。有机工质压缩机的出口依次通过3号有机工质换热器和1号有机工质换热器的壳程连接到有机工质膨胀机的入口，循环介质为二氧化碳，加热机并联安装在有机工质压缩机至3号有机工质换热器的管路上。有机工质膨胀机的中段抽出口通过2号有机工质换热器的壳程连接到有机工质膨胀机的中段间抽入口。一级膨胀机的出口连接到低压氢气缓冲罐，低压氢气缓冲罐通过一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床连接到一级膨胀机的入口。二级膨胀机的出口连接到低压氢气缓冲罐，低压氢气缓冲罐通过二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床连接到二级膨胀机的入口。一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口通过三通阀一路经3号有机工质换热器的管程、氢气泵和三通阀连接到1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口，另一路经级间换热器、低压氢气循环泵和三通阀连接到1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口。二级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用地源热发电的系统，包括柯来浦单元（10）、热空气管路（8）和冷空气管路（9），所述柯来浦单元设有升压床结构、有机工质压缩机（84）、有机工质膨胀机（85）、发电机（15）、蓄电池（5）和加热机（4），所述有机工质压缩机（84）、有机工质膨胀机（85）与发电机（15）同轴连接，发电机输出电路一路连接到蓄电池（5），一路连接到外部电力系统；其特征是：所述系统设有地源热提取设备（3）、建筑物（1）、冷气机（2），所述建筑物中设有供暖空调或供冷空调；所述地源热提取设备（3）通过介质管路（7）连接到有机工质压缩机（84）的入口，所述有机工质膨胀机（85）出口通过介质管路（7）分为两路，一路连接到地源热提取设备（3），一路通过冷气机（2）连接到地源热提取设备（3）；所述冷空气管路（9）通过加热机（4）连接到建筑物的供暖空调，所述热空气管路（8）通过冷气机（2）连接到建筑物（1）的供冷空调。

【技术特征摘要】
1.一种利用地源热发电的系统，包括柯来浦单元（10）、热空气管路（8）和冷空气管路（9），所述柯来浦单元设有升压床结构、有机工质压缩机（84）、有机工质膨胀机（85）、发电机（15）、蓄电池（5）和加热机（4），所述有机工质压缩机（84）、有机工质膨胀机（85）与发电机（15）同轴连接，发电机输出电路一路连接到蓄电池（5），一路连接到外部电力系统；其特征是：所述系统设有地源热提取设备（3）、建筑物（1）、冷气机（2），所述建筑物中设有供暖空调或供冷空调；所述地源热提取设备（3）通过介质管路（7）连接到有机工质压缩机（84）的入口，所述有机工质膨胀机（85）出口通过介质管路（7）分为两路，一路连接到地源热提取设备（3），一路通过冷气机（2）连接到地源热提取设备（3）；所述冷空气管路（9）通过加热机（4）连接到建筑物的供暖空调，所述热空气管路（8）通过冷气机（2）连接到建筑物（1）的供冷空调。2.根据权利要求1所述的利用地源热发电的系统，其特征是：地源热或用太阳能热源或其他热源或环境热源或电厂余热或冷凝器冷凝热代替，建筑物或用交通工具或汽车或穿戴设备或衣服代替；有热源和温差能使柯来浦系统循环发电，供热供冷，所采用的压力、温度等中间参数和具体设备配置根据在不同环境、不同热源条件下，不同装置具体情况合理调配。3.根据权利要求1所述的利用地源热发电的系统，其特征是：所述系统设有换热器（100）和软水系统，所述建筑物的供暖空调系统替换为热水用户，所述冷空气管路替换为软水管路（6）；所述地源热提取设备（3）与换热器（100）、泵循环连接，所述软水系统通过软水管路（6）、加热机（4）与热水用户循环连接；所述有机工质膨胀机（85）出口通过介质管路（7）分为两路，一路连接到冷气机（2），一路连接到换热器（100）的壳程，所述换热器的壳程出口连接到有机工质压缩机（84）的入口，所述冷气机（2）出口连接到有机工质膨胀机（85）的出口。4.根据权利要求1或3所述的利用地源热发电的系统，其特征是：所述柯来浦单元（10）为Ⅰ型改进式柯来浦单元，所述Ⅰ型改进式柯来浦单元包括升压床结构、低压氢气缓冲罐（56）、高压氢气缓冲罐（57）、低压氢气循环泵（66）、氢气泵（95）、有机工质压缩机（84）、有机工质膨胀机（85）、发电机（15）、蓄电池（5）和加热机（4），有机工质膨胀机（85）设有中段抽出口和中段入口；所述升压床结构包括1号氢反应床（A）、2号氢反应床（B）和3号氢反应床（C），1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床设有换热介质入口（87）、换热介质出口（42）、低压氢气入口（108）和低压氢气出口（109），低压氢气入口（108）、低压氢气出口（109）、换热介质入口（87）和换热介质出口（42）分别设有阀门（67）；所述有机工质压缩机（84）的出口通过高压氢气缓冲罐（57）分别连接到1号氢反应床（A）、2号氢反应床（B）和3号氢反应床（C）的换热介质入口（87），所述加热机（4）并联安装在有机工质压缩机（84）至高压氢气缓冲罐（57）的管路上；所述1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质出口（42）通过阀门（67）和氢气泵（95）连接到有机工质膨胀机（85）的入口；有机工质膨胀机（85）的中段出口通过低压氢气缓冲罐（56）、低压氢气循环泵（66）和四通阀（90）连接到1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的低压氢气入口（108），1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的低压氢气出口（109）连接到有机工质膨胀机（85）的中段入口。5.根据权利要求1或3所述的利用地源热发电的系统，其特征是：所述柯来浦单元（10）为Ⅱ型改进式柯来浦单元，所述Ⅱ型改进式柯来浦单元包括两级或两级以上升压床结构、低压氢气缓冲罐（56）、高压氢气缓冲罐（57）、级间换热器（140）、低压氢气循环泵（66）、氢气泵（95）、有机工质压缩机（84）、有机工质膨胀机（85）、发电机（15）、蓄电池（5）和加热机（4），有机工质膨胀机（85）设有中段抽出口和中段入口；所述两级或两级以上升压床结构分别包括1号氢反应床（A）、2号氢反应床（B）和3号氢反应床（C），1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床设有换热介质入口（87）、换热介质出口（42）、低压氢气入口（108）和高压氢气出口（110），低压氢气入口（108）、高压氢气出口（110）、换热介质入口（87）和换热介质出口（42）分别设有阀门（67）；所述有机工质压缩机（84）的出口通过高压氢气缓冲罐（57）和三通阀（61）分别连接到一级升压床结构的1号氢反应床、2号氢反应床和3号氢反应床的换热介质入口（87），所述加热机（4）并联安装在有机工质压缩机（84）至高压氢气缓冲罐（57）的管路上；所述一...

【专利技术属性】
技术研发人员：贾鹏，
申请(专利权)人：上海柯来浦能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31