一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，包括超长重力热管、氨蒸气透平膨胀发电机组和冷凝器；氨蒸气透平膨胀发电机组包括一级透平膨胀机、二级透平膨胀机和高速发电机，高速发电机的发电机转子的两端分别与一级透平膨胀机和二级透平膨胀机的叶轮相连，一级透平膨胀机的工质出口与二级透平膨胀机的工质入口相连，二级透平膨胀机的工质出口经第二工质管道与冷凝器的工质入口相连，冷凝器的工质出口经第三工质管道与超长重力热管的工质入口相连。优点是：在地下设置超长重力热管，利用地热对其中的液氨进行换热使其变为氨蒸气，氨蒸气直接输入氨蒸气透平膨胀发电机组做功发电，解决了热量在地面间接换热产生不可逆损失的问题。生不可逆损失的问题。生不可逆损失的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统


[0001]本技术涉及透平发电
，尤其涉及一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统。

技术介绍

[0002]常见地热发电技术分为两大类，第一类是蒸气轮机发电，地热井开采出水蒸气后进入气轮机发电，做功后的乏气进入冷凝器冷凝为液态，最后冷凝液回灌到地下。此类技术要求取热品质较高，在地面上地热温度至少要达到100℃。但对于在地面上取热温度较低的地热，该技术无法回收地热热量。
[0003]第二类是地面间接换热低沸点工质发电，此类技术将热地热水抽到地面后，与低沸点工质换热，产生气态工质推动膨胀机做功发电，乏气通过冷凝器冷凝成液态后增压循环换热。此类技术可以回收温度较低的地热发电，但是间接换热又会产生不可逆热损失，降低热量品质，从而降低系统热电效率，同时，地热水成分复杂，管道和换热器极易结垢和腐蚀。
[0004]由于地下热源变化复杂，上述两种常规定转速机组无法及时根据地热负荷变化高效回收热量发电。

技术实现思路

[0005]本技术的目的在于提供一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，从而解决现有技术中存在的前述问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术采用的技术方案如下：
[0007]一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，包括超长重力热管、氨蒸气透平膨胀发电机组和冷凝器；所述氨蒸气透平膨胀发电机组包括一级透平膨胀机、二级透平膨胀机和高速发电机，所述高速发电机的发电机转子的两端分别与一级透平膨胀机和二级透平膨胀机的叶轮相连，所述一级透平膨胀机的工质出口经连接管道与二级透平膨胀机的工质入口相连，所述二级透平膨胀机的工质出口经第二工质管道与所述冷凝器的工质入口相连，所述冷凝器的工质出口经第三工质管道与所述超长重力热管的工质入口相连。
[0008]优选的，氨蒸气透平发电系统还包括冷却塔，所述冷却塔的冷却液出口与所述冷凝器的冷却液入口相连，所述冷凝器的冷却液出口与所述冷却塔的冷却液入口相连。
[0009]优选的，所述第三工质管道远离所述冷凝器的一端连接有两个并列设置的回流支管，各所述回流支管均与所述超长重力热管的工质入口相连，所述回流支管上均设置有支路阀门和工质泵。
[0010]优选的，所述第一工质管道上设置有第一阀门，所述第一阀门上游的第一工质管道上连接有透平旁路管，所述透平旁路管与所述冷凝器的工质入口相连；所述透平旁路管上设置有第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门均与选择器相连，所述选择器控制所述第一阀门和第二阀门的开闭。
[0011]优选的，所述第一工质管道上连接有真空管，所述真空管与抽真空设备相连，所述真空管与第一工质管道的连接点位于所述第一阀门的下游。
[0012]优选的，所述一级透平膨胀机与所述二级透平膨胀机均为高速向心透平膨胀机，高速向心透平膨胀机包括透平蜗壳、静叶、闭式叶轮、导流环、转接盘和排气管道；工质从所述透平蜗壳的进气端进入透平蜗壳的腔室内，所述排气管道连接在所述透平蜗壳的出气端，所述静叶、闭式叶轮、导流环、转接盘均设置在所述透平蜗壳的腔室内。
[0013]优选的，高速向心透平膨胀机还包括密封圈和机械密封，所述闭式叶轮和所述高速发电机的发电机定子之间采用密封圈实现密封，所述高速发电机的发电机转子与转接盘之间采用机械密封实现密封，防止工质进入高速发电机。
[0014]优选的，所述转接盘中部位置与高速发电机的法兰端面固定连接，所述转接盘的顶部位置与透平蜗壳的发电机侧法兰端面固定连接；
[0015]所述导流环与透平蜗壳的排气侧法兰端面固定连接，所述透平蜗壳的排气侧法兰与透平蜗壳的发电机侧法兰端面固定连接。
[0016]优选的，所述闭式叶轮的中心开设有中心孔，所述高速发电机的发电机转子穿过所述中心孔，并经锁紧螺母与所述叶轮固定连接。
[0017]优选的，所述氨蒸气透平膨胀发电机组还包括基座，所述一级透平膨胀机、二级透平膨胀机和高速发电机均设置在所述基座上，所述高速发电机位于一级透平膨胀机和所述二级透平膨胀机之间。
[0018]本技术的有益效果是：1、在地下设置超长重力热管，利用地热对其中的液氨进行换热使其变为氨蒸气，氨蒸气直接输入氨蒸气透平膨胀发电机组做功发电，解决了热量在地面间接换热产生不可逆损失的问题。2、系统无地热水进入，避免了通入组分复杂的地热水，导致设备腐蚀和结垢的问题。3、设置两条互为备用的回流支管，当其中一路支管需要检修或损坏时，也能保证系统正常运行。4、一级透平膨胀机的工质出口与二级透平膨胀机的工质入口直接连接，使氨蒸气能够在一级透平膨胀机中做功后再在二级透平膨胀机中做功，充分利用氨蒸气的能量。氨蒸气同时驱动两级透平膨胀机作用发电，提高发电效率。5、采用高速透平膨胀机和高速发电机，在机组适应范围内，机组可根据地热负荷调整转速，高效回收地热热量发电。6、机械密封的密封液压力随透平机内压力变化，在保证在高压前提下，透平机侧的密封压差最小，泄漏量最少。
附图说明
[0019]图1是本技术实施例中氨蒸气透平发电系统的结构示意图；
[0020]图2是本技术实施例中氨蒸气透平发电机组的安装示意图。
[0021]图中：1、超长重力热管；2、氨蒸气透平膨胀发电机组；3、冷凝器；4、冷却塔；5、第一工质管道；6、第二工质管道；7、第三工质管道；8、回流支管；9、支路阀门；10、工质泵；11、真空管；12、抽真空设备；13、透平旁路管；14、第一阀门；15、第二阀门；16、选择器；17、一级透平膨胀机；18、二级透平膨胀机；19、高速发电机；20、连接管道。
具体实施方式
[0022]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本实
用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0023]如图1和图2所示，本实施例中，提供了一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，包括超长重力热管1、氨蒸气透平膨胀发电机组2和冷凝器3；所述氨蒸气透平膨胀发电机组2包括一级透平膨胀机17、二级透平膨胀机18和高速发电机19，所述高速发电机19的发电机转子的两端分别与一级透平膨胀机17和二级透平膨胀机18的叶轮相连，所述一级透平膨胀机17的工质出口经连接管道20与二级透平膨胀机18的工质入口相连，所述二级透平膨胀机18的工质出口经第二工质管道6与所述冷凝器3的工质入口相连，所述冷凝器3的工质出口经第三工质管道7与所述超长重力热管1的工质入口相连。
[0024]氨蒸气透平膨胀发电机组2的工作原理为：液氨注入埋设于地下的超长重力热管1中，超长重力热管1吸收地热对液氨进行加热，使其变为氨蒸气(2.0MPa、50.6℃)，氨蒸气经第一工质管道5进入氨蒸气透平膨胀发电机组2做功发电，发出的电通过接入负载进行验证。做功后的乏气进入冷凝器3中与冷却液换热变为液氨，再次注入超长重力热管1中进行换热变为氨蒸气。
[0025]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，其特征在于：包括超长重力热管、氨蒸气透平膨胀发电机组和冷凝器；所述氨蒸气透平膨胀发电机组包括一级透平膨胀机、二级透平膨胀机和高速发电机，所述高速发电机的发电机转子的两端分别与一级透平膨胀机和二级透平膨胀机的叶轮相连，所述超长重力热管的工质出口经第一工质管道与所述一级透平膨胀机的工质入口相连，所述一级透平膨胀机的工质出口经连接管道与二级透平膨胀机的工质入口相连，所述二级透平膨胀机的工质出口经第二工质管道与所述冷凝器的工质入口相连，所述冷凝器的工质出口经第三工质管道与所述超长重力热管的工质入口相连。2.根据权利要求1所述的适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，其特征在于：氨蒸气透平发电系统还包括冷却塔，所述冷却塔的冷却液出口与所述冷凝器的冷却液入口相连，所述冷凝器的冷却液出口与所述冷却塔的冷却液入口相连。3.根据权利要求1所述的适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，其特征在于：所述第三工质管道远离所述冷凝器的一端连接有两个并列设置的回流支管，各所述回流支管均与所述超长重力热管的工质入口相连，所述回流支管上均设置有支路阀门和工质泵。4.根据权利要求1所述的适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，其特征在于：所述第一工质管道上设置有第一阀门，所述第一阀门上游的第一工质管道上连接有透平旁路管，所述透平旁路管与所述冷凝器的工质入口相连；所述透平旁路管上设置有第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门均与选择器相连，所述选择器控制所述第一阀门和第二阀门的开闭。5.根据权利要求4所述的适用于地热发电的氨蒸气透平发电系统，其特征在于：所述第一工质管道上连接有真空管，所述真空管与抽真空...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋本帅，樊鹏远，丁振东，张哲，关宜，武丹，
申请(专利权)人：浙江博旭新能源科技有限公司，
类型：新型
国别省市：