本发明专利技术涉及一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统及方法，利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统包括地源热循环传输系统、多级发电系统及余热利用系统，所述地源热循环传输系统的输出端和输入端之间设有热循环管路，所述热循环管路依次通过多级发电系统和余热利用系统进行热交换，多级发电系统以及余热利用系统串联布置，余热利用系统设置在多级发电系统的下游；相邻两级发电系统的导热介质入口温度的温差为5℃～25℃。本发明专利技术的利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，使每级发电系统之间的导热介质入口温度相差5℃～25℃，利用较低的温度差进行多级发电，使能耗密度相对密集，发电效率高。发电效率高。发电效率高。
【技术实现步骤摘要】
一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统及方法
[0001]本专利技术涉及中深层地能利用相关
，具体涉及一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统及方法。
技术介绍
[0002]目前世界上主要的发电形式是水力发电、火力发电和核能发电。全世界火力发电所占比重约为63％，水利发电所占比重约为20％，核能发电所占比重约为15％。美、俄、英、意、日、德、中国等国以火力发电为主。
[0003]火力发电一般是指利用可燃物(主要为煤炭和天然气)燃烧时产生的热能来加热水，使水变成高温、高压水蒸气，然后再由水蒸气推动发电机来发电的方式的总称。火力发电采用朗肯循环，进入发电机的蒸汽温度为540℃至550℃，热效率(发电机组的发电量折算成热量与输入热量之比)可达到45％。卡琳娜循环是在朗肯循环基础上的一种“改进”，是将“纯”的循环介质(通常为水)变成了氨同水的“混合物”，循环对于热源温度降低到149℃
‑
204℃，从而实现低温(一般指200℃以下)发电。
[0004]地热发电系统主要有3种类型：干蒸汽发电系统、扩容蒸汽发电系统、双循环式(中间介质法)发电系统。
[0005]干蒸汽就是从地下喷出的无热水的纯蒸汽。干蒸汽从蒸汽井中引出，经过分离器分离出固体杂质(≥10μm)后，就直接进入汽轮机做功，驱动发电机发电。干蒸汽电站所用发电设备基本上与常规火电设备相同。干蒸汽发电系统的工作原理就是从蒸汽井中直接导出160℃或更高的地热蒸汽(纯蒸汽)，经过分离器将杂志大于10μm的固体杂质分离后引入汽轮机，高压蒸汽在汽轮机中驱动汽轮机运转将热能转换为动能，通过发电机将动能转换为电能。蒸汽做功冷却后排放到冷凝器，蒸汽变回冷却水，沿管道将冷凝水导回深井，重新加热循环生产。
[0006]干蒸汽发电系统存在以下局限性：由于干蒸汽发电所需的蒸汽温度较高，所以地热埋藏深度较深，且干蒸汽地热资源十分有限，开采技术难度较大，开采中所用钻进泥浆需要能耐高温和高压，钻进成井较困难，目前利用较少。干蒸汽发电的热效率通常约为10～15％，厂内用电率约为12％。
[0007]扩容蒸汽发电系统是将地下高压热水吸入低压罐，形成闪蒸蒸汽，闪蒸蒸汽进入汽轮机做功带动发电机发电。扩容蒸汽发电系统的工作原理为，发电需要的地下热水或蒸汽一般都要再150℃以上，地热水导入闪蒸器，使其降压闪蒸并产生低压蒸汽，蒸汽送入汽轮机膨胀做功，带动发电机发电，做功冷却后的水导回地下重新加热循环生产。
[0008]扩容蒸汽发电系统存在以下局限性：适用于压力、温度较高的地热资源，要求地热井输出的汽水混合物的温度较高，地热能利用率低。扩容蒸汽发电系统需要排放尾水，因此存在一定的环境污染，如果不进行地热水回灌，会导致地热田的枯竭和产生地面塌陷及沉降问题。由于该系统直接以地下热水、蒸汽为工质，资源相对有限，常用提取手段热损失大，对于地下热水的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求。扩容蒸汽发电的热效率
很低，热效率仅为1.5～4％，厂内用电率约为16％。
[0009]双循环式(中间介质法)发电系统是利用地下热水来加热某种低汽化点工质，使其进入汽轮机工作的地热发电系统，又称中间介质法或低汽化点工质循环。它是为克服闪蒸地热发电系统的缺点而出现的一种循环系统。工作原理为：地下热水用深井泵抽到地面进入电站内的蒸发器，加热某一种低汽化点介质(如氟里昂11)，使之变为低汽化点介质蒸汽，然后通入汽轮机做功发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽器冷凝成液体，用工质泵再打回蒸发器重新加热，循环使用。
[0010]双循环式(中间介质法)发电系统存在以下局限性：双循环指地热水提升至地面自循环和工质采热、蒸发、发电、冷却的自循环。其地热提取仍然需要寻找地下热水，受限于地下热水资源相对有限的影响。双循环发电系统的热效率约为10％～13％。
[0011]综上，全世界利用地热能发电站，对地热能温度的要求为≥150℃，采取地热方式为直接提取地热水、地热蒸汽，或利用提取地热水将地热转换给特定工质。
技术实现思路
[0012]本专利技术为解决现有技术存在技术问题的一种或几种，提供了一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统及方法。
[0013]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，包括地源热循环传输系统、多级发电系统及余热利用系统，所述地源热循环传输系统的输出端和输入端之间设有热循环管路，提取中深层低温地热能。所述热循环管路通过多级发电系统利用低温差地热能发电。发电后的余热通过余热利用系统进行热交换，供给生活用热。多级发电系统以及余热利用系统串联布置，余热利用系统设置在多级发电系统的下游；相邻两级发电系统的导热介质入口温度的温差为5℃～25℃。
[0014]本专利技术所用能源来自于中深层(深度不大于4000m)低温地能，地源热循环传输系统提取的低温地能的温度范围一般为140至110℃，地源热循环传输系统将低温地热能经高效的地热管将热能提升至地面，利用低温差(温差5至15℃)发电机组进行发电，发电机组可连续多级设置。
[0015]本专利技术的利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，使每级发电系统之间的导热介质入口温度相差5℃～25℃，利用较低的温度差进行多级发电，使能耗密度相对密集，发电效率高。
[0016]在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。
[0017]进一步，多级发电系统中，每一级都实现了低温差利用，每一级所利用的温差范围为：导热介质入口温度和导热介质出口温度的温差为5℃～15℃。
[0018]采用上述进一步方案的有益效果是：每一级发电机组用于发电的温度差值都很低，能够实现热能的多级发电利用，从而增加发电次数，提高了整个系统的热电转换效率。
[0019]进一步，沿地源热循环传输系统中导热介质的流向，多级发电系统的导热介质入口温度依次降低；每一级发电系统中的导热介质均为特殊专用介质，其汽化点均特别设定，下一级发电系统中工质的汽化点低于邻近的上一级发电系统中工质的汽化点。
[0020]采用上述进一步方案的有益效果是：经过每一级发电，热循环传输系统中的导热介质温度降低后，仍满足下一级发电系统的温度要求，在下一级发电系统中做功发电。多级
发电的各级之间发电温度不同，使得同一初始温度热源在多级发电系统中对热能做最大利用。
[0021]进一步，沿地源热循环传输系统中导热介质的流向，多级发电系统依次包括一级发电系统、二级发电系统、三级发电系统，地源热循环传输系统采取的为低温地热能，所利用的低温地热能的温度范围在140℃～110℃之间，一级发电系统的导热介质入口温度为140℃～110℃，二级发电的导热介质入口温度为130℃～100℃，三级发电的导热介质入口温度为120℃～80℃，所述余热利用系统的导热介质入口温度为90℃～60℃。
[0022]采用上述进一步方案的有益效果是：多级发电入口温度依次降低，使同一热源多次发电，加大热能利用空间，提高发电本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，其特征在于，包括：地源热循环传输系统、多级发电系统及余热利用系统，所述地源热循环传输系统的输出端和输入端之间设有热循环管路，所述热循环管路依次通过多级发电系统和余热利用系统进行热交换，多级发电系统以及余热利用系统串联布置，余热利用系统设置在多级发电系统的下游；相邻两级发电系统的导热介质入口温度的温差为5℃～25℃。2.根据权利要求1所述一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，所述发电系统的能源来源为中深层地能，所述地源热循环传输系统提取的地热温度范围为140至110℃。3.根据权利要求1所述一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，其特征在于，多级发电系统中，每一级所利用的温差范围为：导热介质入口温度和导热介质出口温度的温差为5℃～15℃。4.根据权利要求1所述一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，其特征在于，沿地源热循环传输系统中导热介质的流向，多级发电系统的导热介质入口温度依次降低；下一级发电系统中工质的汽化点低于邻近的上一级发电系统中工质的汽化点。5.根据权利要求1所述一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，其特征在于，沿地源热循环传输系统中导热介质的流向，多级发电系统依次包括一级发电系统、二级发电系统、三级发电系统，所述余热利用系统的导热介质入口温度为90～60℃。6.根据权利要求1所述一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，其特征在于，所述发电系统包括发电热泵热交换器、蒸汽发生器、工质循环系统以及外循环冷却系统，多级发电系统的发电热泵热交换器均设置在所述热循环管路上；所述蒸汽发生器与所述发电热泵热交换器之间通过热泵循环管路连接，所述热泵循环管路上设有油泵；所述蒸汽发生器与所述工质循环系统连接，所述工质循环系统与所述外循环冷却系统连接。7.根据权利要求6所述一种利用中深层低温地能实现低温差多级发电系统，其特征在于，所述工质循环系统包括工质分离器、高温回热器、发电机，所述工质分离器分别通过第一工质输入管路和第二工质输入管路与外循环冷却系统的输入端连接，所述第一工质输入...
【专利技术属性】
技术研发人员：张鸣，汪强，
申请(专利权)人：等熵循环北京新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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