发电方法技术

本发明专利技术涉及一种用于发电的方法，包括以下步骤：从地热地层提取温盐流，并且借助于穿过渗透发电机组将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧。借助于穿过热力发电机组，所述温盐流的温度在所述流进入所述渗透发电机组之前降低，在所述热力发电机组中所述流中存在的热能被转换为电能。

Power generation methods

【技术实现步骤摘要】
发电方法本申请是2015年9月8日提交的专利技术名称为“发电方法”、申请号为“201580048193.0”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及用于发电的方法。具体地，本专利技术涉及从地热源获得的温盐流的发电。
技术介绍
目前正在致力于不依赖化石燃料的新型和可再生能源。一种此类研究领域为被称为压力延迟渗透(PRO)的方法。在所述方法中，使用半透膜将较低浓度的溶液与较高浓度的溶液分离。膜使得溶剂通过渗透从较低浓度的溶液(具有低渗透压)传送至较高浓度的溶液(具有高渗透压)，并且这致使溶剂所扩散到的膜侧的压力增加。所述压力可以用来发电。少数PRO工厂在世界各地运行，并且这些PRO工厂通常使用盐度的差异以作为渗透的驱动因素，通常，使用来自河流或湖泊的淡水作为较低浓度溶液的进料流，以及海水用作较高浓度的溶液。Heifer等人的J.MembraneSci.453(2014)337-358是描述PRO的评论文章。通常，迄今为止的PRO方案已经使用海水和河水混合，并且在试点规模的工厂中，由于实现了低功率密度，已经发现所述方法是不经济的。已有人提出约5W/m2膜的功率密度表示一种发电水平，高于此发电水平PRO可以变得经济上可行。在实验室外，在河流/海水混合方案中使用现有膜技术通常不可能实现这种水平的功率密度。已经进行了许多尝试以通过涉及渗透的方法利用在地下地层中发现的能量。WO2013/164541描述了通过直接渗透发电的方法，其中，较高浓度的溶液为“生产用水”，而较低浓度的溶液为淡水或海水。生产用水为在烃生产期间从烃流分离后获得的水。WO2013/164541还提到从地下地层获得的盐水流可以被用作更高浓度的溶液。然而，大多数通过渗透发电以及利用地热流中存在的能量的尝试使用完全不同的方法。这在许多文献中描述，其设想使用可从地热源获得的热量作为闭环渗透系统的驱动器。US2010/0024423解释了“开环”PRO系统和“闭环”系统之间的差异，其中，在“开环”PRO系统中，进料通常为淡水和海水，并且废溶液被排放回环境中，以及在“闭环”系统中，例如通过蒸发，将单一溶液分离为较高浓度和较低浓度的溶液。此类分离需要能量，其可由诸如工业废热的低级热源或诸如地热源的可再生热源提供。US2010/0024423的具体专利技术为汲取溶液为氨和二氧化碳的闭环渗透系统。描述闭环系统的其它文献包括US2014/0026567和Lin等人的Environ.Sci.Technol.2014,48,5306-53113，其中，热传递步骤被用于将溶液分离为较高浓度的溶液和较低浓度的溶液，热量从地热源供应。然而，没有已知的方法获得在地下地热地层中存在的温盐流中潜在的最大可用能量。我们现在已经发现了能够提高从存在于地下地热地层中的温盐流中提取能量的效率的方法。
技术实现思路
在一方面，本专利技术提供了用于发电的方法，所述方法包括以下步骤：-从地热地层中提取温盐流，并且-借助于穿过渗透发电机组将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧，并且其中借助于穿过热力发电机组，所述温盐流的温度在所述流进入所述渗透发电机组之前降低，在所述热力发电机组中所述流中存在的热能被转换为电能。在另一方面，本专利技术提供了用于发电的方法，所述方法包括以下步骤：-从地热地层中提取温盐流，并且-借助于穿过热力发电机组将存在于所述流中的热能转换为电能，并且其中-借助于穿过渗透发电机组，所述温盐流的盐度在所述流进入所述热力发电机组之前降低，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过而不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧，从而将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能。在另一方面，本专利技术提供了用于发电的方法，其包括从地热地层提取温盐流，以及：(a)将存在于所述流中的热能转换为电能；以及(b)借助于穿过渗透发电机组将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧。在另一方面，本专利技术提供发电系统，包括：-与从地热地层提取的温盐流的连接装置，-被布置成通过使用高盐度输入流和低盐度输入流之间的盐度差的压力滞后渗透(PRO)来发电的渗透发电机组，以及-被布置成通过从温盐流提取热能从而产生冷却的输出流来发电的热力发电机组，并且其中所述系统被布置成使得热力发电机组的冷却输出流被传送给渗透发电机组以用作高盐度输入流。在另一方面，本专利技术提供了用于发电的方法，其包括从地热地层提取温盐流，以及：-借助于穿过渗透发电机组将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧，以及其中，所述渗透发电机组包含超过一个的渗透机组，每个渗透机组包括允许水通过但不允许盐通过的半透膜。附图说明图1示出了本专利技术的一个实施例的示意图，其中，温盐地热流首先通过热交换器，其次通过渗透发电机组。图2示出了本专利技术的替代实施例的示意图，其中，温盐地热流首先通过渗透发电机组，其次通过热交换器。图3示出了图1的使用了多个渗透机组的变型。图4示出了具有替代输入流的图3的变型。图5示出了具有替代输出流的图4的变型。图6示出了图1和图2的渗透发电机组6。具体实施方式本专利技术的方法可使用来自地热地层的盐流提高能量生成的效率。本专利技术的方法从获自地热地层的相同的温盐流中提取热能和潜在渗透能。除了可从同一源提取两种不同类型的能量所预期的发电增加之外，这两种能量提取过程可以彼此互补以减少由来自地热地层的温盐蒸汽的某些特性引起的每种过程的低效率。与例如海水相比，来自地热地层的盐流可提供增加的盐浓度。渗透发电机组的高盐度输入流中增加的盐浓度可允许在压力延缓渗透(PRO)期间增加功率密度。与海水或其它现有技术的高盐度源相比，来自地热地层的盐流还可以具有较低的渗透膜结垢的风险和/或减少所需的预处理量，因为来自地热地层的盐流通常与更广泛的环境隔离。然而，此类水流的高温可能降低当前可用的渗透膜的工作效率和/或降低当前可用的渗透膜的使用寿命。来自地热地层的盐流可提供用于发电的有用的热能源。然而，在发电过程中温度下降时，此类地热流的非常高的盐含量可能产生固体盐的沉淀。此类沉淀可能导致热发电机组的结垢和/或降低热发电过程中的效率。在热力发电机组位于地热地层和渗透发电机组的入口之间的流动路径上的情况下，热力发电机组的输出为冷却的盐流，其被传送给渗透发电机组。与从地热地层获得的温流相比，较冷的(与来自地热地层的温流相比)盐流可更好地适合于渗透发电过程。例如，较冷的盐流可产生渗透膜的效率和/或膜的寿命的增加。如果渗透发电机组位于地热地层和热力发电机组的入口之间的流动路径上，则渗透发电机组的输出为盐度降低的温流，其被传送给热力发电机组。在渗透发电过程期间发生的温流的盐度的降低可能意味着随着热发电过程中的温度下降，固体盐的沉淀减少，从而减少结垢和/或提高热发电过程的效率。为了方便起见，将从地热地层提取的温盐流中存在的热能转换为电能的过程在下文中可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于发电的方法，包括从地热地层提取温盐流，以及：‑借助于穿过渗透发电机组将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧，以及其中，所述渗透发电机组包含超过一个的渗透机组，每个渗透机组包括允许水通过但不允许盐通过的半透膜。

【技术特征摘要】
2014.09.08 GB 1415847.1;2015.06.12 GB 1510307.01.一种用于发电的方法，包括从地热地层提取温盐流，以及：-借助于穿过渗透发电机组将存在于所述流中的潜在渗透能转换为电能，在所述渗透发电机组中所述流穿到允许水通过但不允许盐通过的半透膜的一侧，与所述流相比盐度较低的含水流穿到所述膜的另一侧，以及其中，所述渗透发电机组包含超过一个的渗透机组，每个渗透机组包括允许水通过但不允许盐通过的半透膜。2.根据权利要求1所述的方法，其中，来自一个渗透机组的输出流用作第二渗透机组的输入流。3.根据权利要求2所述的方法，其中，初始较高盐度的第一流和初始较低盐度的第二流通过第一膜，并且任一产生的输出流作为第一流或第二流在第二膜上重复使用。4.根据权利要求3所述的方法，其中，重复使用的流被单独使用，或与其他输入流合并。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，取决于每次通过时初始输入流之间的盐度差，每个渗透机组具有不同的压力和/或通量设置。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述温盐流具有至少45℃的温度。7.根据权利要求6所述的方法，其中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·S·尼森，J·M·克劳森，
申请(专利权)人：应用仿生学有限公司，
类型：发明
国别省市：丹麦,DK