本发明专利技术涉及一种中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统及方法。它解决了现有技术设计不够合理等技术问题。包括中深层水热地热井采灌系统、地热发电系统、具有至少四个板式换热器的地热板换供暖系统与建筑室内系统相连，地热板换供暖系统的各个板式换热器依次首尾相连且均与建筑室内系统并联接，还包括具有至少两个地热热泵的地热热泵供暖系统，且地热热泵供暖系统的地热热泵分别与地热板换供暖系统的板式换热器一一对应且相互串联在建筑室内系统上。优点在于：本发明专利技术通过五级梯级利用地热能，可以根据实际项目地热水温度特点，进行部分梯级利用，但整体能源利用效率超过80％。
【技术实现步骤摘要】
中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统及方法
本专利技术属于中深层地热能高效开发利用
具体涉及利用150℃～15℃中低温地热水的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统及方法，为建筑和农业设施供电和集中供热。
技术介绍
地热能是蕴藏在地球内部的热能，是一种清洁低碳、分布广泛、资源丰富、安全优质的可再生能源。中深层地热能主要是指地下200米至3000米范围内的地层中蕴含的热能资源，中深层地热能以水热型开发为主，中国水热型地热资源储量巨大，总量折合标煤1.25万亿吨，主要是150℃以下中低温的地热类型。中低温地热开发利用技术有中低温地热发电技术和中低温地热供暖技术，适合中低温地热发电技术的有蒸汽闪蒸循环、Kalina循环发电技术和有机朗肯循环(ORC)发电技术，中低温地热供暖技术主要是水热地热供暖技术，根据水热温度品位不同，又分为水热直供供暖技术、水热板换间接供暖技术、水热热泵供暖技术。常规的地热梯级利用在能源利用上，由于发电技术和热泵技术的成熟度问题，并没有根据能源的品位高低，最大程度地实现能量的“温度匹配、梯级利用、品位对口”从而减少能量损失。为了解决现有技术存在的问题，人们进行了长期的探索，提出了各种各样的解决方案，例如中国专利文献公开了一种梯级利用中低温余热的热电联供方法与装置[申请号：CN201710330949.1]：包括：一级蒸发器；膨胀机，凝汽器，储罐一，工质泵，散热器，二级蒸发器，压缩机，换热器，储罐二等，本专利技术将中低温余热分为三级进行梯级利用，将中低温余热降低到15度左右，扩大中低温余热的利用温区，大幅提升中低温余热的利用效率，其中第一级为有机朗肯循环，第二级为暖气片或地暖，第三级为电热泵循环供暖，专利技术可回收中低温余热同时进行发电和供热，实现热电联产。上述方案虽然实现了地热发电与地热供暖装置的集成，形成地热热电联供的梯级利用形式，但是上述方案只是将地热等余热进行三级梯级利用，其第二级利用及第三级利用还可以细分梯级利用，才能充分实现“温度匹配、品位对口、梯级利用"的原则，提高整个系统的能源利用效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述问题，提供一种中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统。本专利技术的另一个目的是针对上述问题，提供一种中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热方法。为达到上述目的，本专利技术采用了下列技术方案：本中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，包括中深层水热地热井采灌系统，所述的中深层水热地热井采灌系统连接有地热发电系统，所述的地热发电系统连接有具有至少四个板式换热器的地热板换供暖系统，且所述的地热板换供暖系统与建筑室内系统相连，且所述的地热板换供暖系统的各个板式换热器依次首尾相连且均与建筑室内系统并联接，本热电联供装置还包括具有至少两个地热热泵的地热热泵供暖系统，且地热热泵供暖系统的地热热泵分别与地热板换供暖系统的板式换热器一一对应且相互串联在建筑室内系统上。本专利技术可回收中低温余热同时进行发电和供热，实现热电联产，采用有机朗肯循环发电技术和水热板换及热泵供暖技术的梯级利用技术，这样实现结合我国中低温地热资源特征，提供一种适用于中低温地热发电供暖五级梯级利用系统，通过高效的地热发电和热泵技术，最大程度地实现能量的梯级高效利用。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统中，所述的地热发电系统包括与中深层水热地热井采灌系统相连的地热ORC朗肯发电机组，所述的地热ORC朗肯发电机组与冷却塔相连。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统中，所述的建筑室内系统包括依次设置的室内散热器和/或采暖地板。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统中，所述的地热板换供暖系统包括与地热ORC朗肯发电机组相连的一级板换，所述的一级板换依次逐级串联有二级板换、三级板换与四级板换，且所述的一级板换与室内散热器相连，所述的二级板换、三级板换和四级板换均与采暖地板相并联接。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统中，所述的地热热泵供暖系统包括一级地热热泵和二级地热热泵，所述的一级地热热泵串联设置在三级板换和采暖地板之间，所述的二级地热热泵串联设置在四级板换和采暖地板之间。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统中，所述的中深层水热地热井采灌系统包括地热水采水井，所述的地热水采水井通过除砂器与地热ORC朗肯发电机组相连，所述的四级板换通过回灌水处理装置与地热水回灌井相连。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统中，所述的一级地热热泵为气悬浮热泵，且所述的二级地热热泵为螺杆压缩机热泵。上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热方法如下所述：本中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热方法，包括以下步骤：S1.地热发电系统通过中深层水热地热井采灌系统内的地热水进行发电，地热水尾水供应给地热板换供暖系统和/或地热热泵供暖系统用以给建筑室内系统供暖；S2.地热板换供暖系统的至少两个板式换热器对地热水尾水进行逐级换热用以给建筑室内系统供暖，地热板换供暖系统的剩余板式换热器和地热热泵供暖系统的地热热泵串联对地热水尾水再次进行逐级换热继续用以给建筑室内系统供暖。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热方法中，在步骤S1中,地热ORC朗肯发电机组利用地热水进行发电，尾水供应给后续级别供暖使用。在上述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热方法中，在步骤S2中,一级板换的用户侧与建筑室内系统的室内散热器连接，供应循环热水进行供暖，二级板换的用户侧与建筑室内系统的采暖地板连接，三级板换与一级地热热泵连接，一级地热热泵采用气悬浮热泵，三级板换供应循环热水给一级地热热泵生产温度更高的热水供应给采暖地板进行室内供暖，四级板换与二级地热热泵连接，四级板换供应循环热水给二级地热热泵再次生产温度更高的热水供应给采暖地板进行室内供暖。与现有的技术相比，当本专利技术的优点在于：1、高效利用中低温地热所有温度范围，尤其是45度到25度的温度范围，将气悬浮热泵的高效工作区间与地热尾水工况进行匹配，提升了整个系统的利用效率。2、本专利技术通过五级梯级利用地热能，可以根据实际项目地热水温度特点，进行部分梯级利用，但整体能源利用效率超过80％。附图说明图1是本专利技术的原理图；图中，中深层水热地热井采灌系统1、地热水采水井11、除砂器12、回灌水处理装置13、地热水回灌井14，地热发电系统2、地热ORC朗肯发电机组21、冷却塔22、地热板换供暖系统3、一级板换31、二级板换32、三级板换33、四级板换34、地热热泵供暖系统4、一级地热热泵41、二级地热热泵42、建筑室内系统5、室内散热器51、采暖地板52。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。如图1所示，本中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，包括中深层水热地本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，包括中深层水热地热井采灌系统(1)，所述的中深层水热地热井采灌系统(1)连接有地热发电系统(2)，其特征在于，所述的地热发电系统(2)连接有具有至少四个板式换热器的地热板换供暖系统(3)，且所述的地热板换供暖系统(3)与建筑室内系统(5)相连，且所述的地热板换供暖系统(3)的各个板式换热器依次首尾相连且均与建筑室内系统(5)并联接，本热电联供装置还包括具有至少两个地热热泵的地热热泵供暖系统(4)，且地热热泵供暖系统(4)的地热热泵分别与地热板换供暖系统(3)的板式换热器一一对应且相互串联在建筑室内系统(5)上。/n
【技术特征摘要】
1.一种中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，包括中深层水热地热井采灌系统(1)，所述的中深层水热地热井采灌系统(1)连接有地热发电系统(2)，其特征在于，所述的地热发电系统(2)连接有具有至少四个板式换热器的地热板换供暖系统(3)，且所述的地热板换供暖系统(3)与建筑室内系统(5)相连，且所述的地热板换供暖系统(3)的各个板式换热器依次首尾相连且均与建筑室内系统(5)并联接，本热电联供装置还包括具有至少两个地热热泵的地热热泵供暖系统(4)，且地热热泵供暖系统(4)的地热热泵分别与地热板换供暖系统(3)的板式换热器一一对应且相互串联在建筑室内系统(5)上。
2.根据权利要求1所述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，其特征在于，所述的地热发电系统(2)包括与中深层水热地热井采灌系统(1)相连的地热ORC朗肯发电机组(21)，所述的地热ORC朗肯发电机组(21)与冷却塔(22)相连。
3.根据权利要求2所述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，其特征在于，所述的建筑室内系统(5)包括依次设置的室内散热器(51)和/或采暖地板(52)。
4.根据权利要求3所述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，其特征在于，所述的地热板换供暖系统(3)包括与地热ORC朗肯发电机组(21)相连的一级板换(31)，所述的一级板换(31)依次逐级串联有二级板换(32)、三级板换(33)与四级板换(34)，且所述的一级板换(31)与室内散热器(51)相连，所述的二级板换(32)、三级板换(33)和四级板换(34)均与采暖地板(52)相并联接。
5.根据权利要求4所述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供热系统，其特征在于，所述的地热热泵供暖系统(4)包括一级地热热泵(41)和二级地热热泵(42)，所述的一级地热热泵(41)串联设置在三级板换(33)和采暖地板(52)之间，所述的二级地热热泵(42)串联设置在四级板换(34)和采暖地板(52)之间。
6.根据权利要求4或5所述的中低温地热梯级开发利用的发电和集中供...
【专利技术属性】
技术研发人员：王贵玲，刘彦广，唐显春，金磊，
申请(专利权)人：中国地质科学院水文地质环境地质研究所，中国地质科学院，浙江陆特能源科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13
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