利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統的製作方法

2023-06-14 23:56:16 2

專利名稱：利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種利用烷烴類化合物將地熱能向其他能源形式轉化的系統，尤其是一種對中低溫地熱資源以不取水只取熱形式利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統。
背景技術：
地熱能與核能、風能、太陽能、潮汐能並列為五大新能源，是一種清潔、環保、可再生的新型能源，具有「零汙染、零排放」的特性。廣義上的地熱泛指蘊藏於地球內部的熱能資源；狹義上的地熱指目前經濟技術條件下能夠科學合理開發出來的地球內部的熱能資源。 上個世紀七十年代初以來，由於能源短缺，地熱能作為一種具有廣闊開發前景的新能源日益受到關注。地熱能除了用於發電之外，更為大量地直接用於採暖、製冷、醫療洗浴和各種形式的工農業用熱，以及水產養殖等。在利用地溫能的過程中，平均計算，地源熱採收過程中每消耗1度電的能量，可以得到相當於4度電左右的熱量或冷量，其採暖運行費用比傳統能源利用方式低60%以上。 合理開發利用地熱資源，可減少燃煤、燃油、燃氣對大氣環境的汙染，提高環境質量。同時減少燃料運輸及其廢棄物排放，減輕城市交通負擔和城市垃圾產生量。在世界上80多個直接利用地熱的國家中，在我國，易於開採且價值高的高溫地熱資源幾乎都集中在藏南、滇西、川西，而且在全國各個地區都有分布中低溫地熱資源，目前我國直接利用地熱裝置採熱的能力已經位居全球第一。但是我國利用地熱的技術目前仍然主要局限於對地熱能，地熱原水的直接利用，主要利用來進行採暖，在地熱發電裝機容量以及地熱能向多種能源形式轉換的利用上仍然落後於很多地熱利用的先進國家，尤其在雙工質循環利用地熱資源上存在很大的不足。
發明內容本實用新型的目的是研製一種解決上述問題，利用低沸點的烷烴類化合物結合目前成熟設備提取地熱能，成本低，佔地面積小，工質循環利用且無任何汙染物排放的利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統。本實用新型通過以下技術方案實現本實用新型主要由地下換熱器、熱油循環泵、熱油換熱器、冷卻塔、做功單元、工質換熱器和工質循環泵組成，其特徵在於地下換熱器一端通過熱油循環泵和熱油換熱器進熱液端接通，地下換熱器另一端和熱油換熱器出熱液端接通，形成導熱油循環系統，熱油換熱器取熱出液端和做單元接通，做工單元和工質換熱器進熱液端接通，工質換熱器出熱液端通過工質循環泵和熱油換熱器的取熱進液端接通，形成工質循環系統，冷卻塔頂部和工質換熱器的取熱出液端接通，冷卻塔底部和工質換熱器的取熱進液端接通，形成冷卻循環系統，達到設計目的。在使用時，導熱油在熱油循環泵推動下進入地下換熱器與工作井中的工質進行換熱，吸收地熱水的熱量後再進入熱油換熱器，將熱量交換給工質循環系統中的工質後再進入地下換熱器，工質在工質循環泵推動下進入熱油換熱器吸收來自導熱油循環系統中導熱油的熱量後體積膨脹，進入做功單元推動機械元件對外做功，實現地熱熱能向其他形式能量的轉化，做功後壓力，溫度降低，再進入工質換熱器與冷卻循環系統中的冷卻水進行換熱，低溫低壓下的工質進入熱油換熱器再次獲得來自導熱油循環系統中導熱油的熱量，低溫冷卻水進入工質換熱器與工質循環系統中的工質進行換熱，升溫後的冷卻水進入冷卻塔，高溫蒸汽向外排出，低溫冷卻水再次進入工質換熱器，外界不斷向冷卻塔中補充冷卻水，如此循環，達到設計目的。在實際應用時，當地熱熱源為熱幹巖時，地下換熱器1採用地下熱管。工質循環系統中使用的烷烴類化合物工質，通常採用氯乙烷、異丁烷、正丁烷、正戊烷等，其主要做功原理為利用上述物質沸點比水低，蒸汽壓力大，且其飽和蒸汽壓與溫度有嚴格一一對應關係，根據這一性質，使用導熱油加熱上述工質，使得其吸收熱量後體積膨脹，具有較高的蒸汽壓力從而推動汽輪機類做功單元對外做功。本實用新型具有以下優點1、經由本實用新型的實施，可以實現對地熱能的提取利用及熱能向機械能、電能等不同形式能量的轉化，相比傳統技術具有如下優點只取熱不取水，節約了抽取熱水所需要的運行成本，沒有地熱水的循環，省略了通常必須打的回灌井和相關回灌設備，降低一次投入成本的同時保護了環境。2、經由本實用新型的實施，烷烴類化合物具有良好的熱力學性質，熱效率高，在膨脹做功過程中從高壓至低壓始終保持乾燥，消除了小液滴衝擊管泵設備產生腐蝕，密度大， 比容小，可以用更小的管道直徑得到同樣的流量，單位功率輸出成本低。3、經由本實用新型的實施，烷烴類化合物冷凝壓力高，整個系統在接近和稍高於大氣壓力下工作，使得有機工質的漏失現象大為降低，有機工質凝固點很低(低於_73°C)， 在較低溫度下仍能釋放能量，在寒冷天氣可增加出力，冷凝器也不需要增加防凍設施。4、經由本實用新型的實施，通過導熱油作為中介導熱介質，提高了熱利用效率，免去了傳統技術下氣-氣兩相換熱往往要多級換熱的設備投入，一次投入成本低。5、經由本實用新型的實施，實現了地熱能向其他不同形式能量，諸如機械能，電能，的轉化，相比以往只單一利用地熱熱能進行取暖，地熱資源得到了更廣泛的利用。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明，但不作為對本實用新型的限制。


圖1是本實用新型的工作原理結構示意圖。在圖中，1地下換熱器、2熱油循環泵、3熱油換熱器、4冷卻塔、5做功單元、6工質換熱器、7工質循環泵
具體實施方式
圖1中所示，本實用新型主要由地下換熱器1、熱油循環泵2、熱油換熱器3、冷卻塔4、做功單元5、工質換熱器6和工質循環泵7組成，其特徵在於地下換熱器1 一端通過熱油循環泵2和熱油換熱器3進熱液端接通，地下換熱器1另一端和熱油換熱器3出熱液端接通，形成導熱油循環系統，熱油換熱器3取熱出液端和做單元5接通，做工單元5和工質換熱器6進熱液端接通，工質換熱器6出熱液端通過工質循環泵7和熱油換熱器3的取熱進液端接通，形成工質循環系統，冷卻塔4頂部和工質換熱器6的取熱出液端接通，冷卻塔4底部和工質換熱器6的取熱進液端接通，形成冷卻循環系統，達到設計目的。在
圖1中，箭頭所示方向是各循環系統中的工質流動方向。導熱油循環系統中的導熱油由熱油循環泵2提供動力，進入地下換熱器從工作井中的地熱水中得到熱量，再進入熱油換熱器3將熱量交換給工質循環系統中的工質，即異丁烷，工質由工質循環泵7提供動力，進入熱油換熱器3與導熱油循環系統中的導熱油進行換熱，溫度升高後壓力提高，體積膨脹，進入做功單元5對外做功，將地熱能向其他形式能量進行轉化，做功後壓力，溫度降低，再進入工質換熱器6與冷卻循環系統中的冷卻水進行換熱，冷卻循環系統中的冷卻水由外界補充，進入工質換熱器6與工質循環系統中的工質進行換熱後進入冷卻塔4冷卻，以水蒸氣形式向外界逸散，並帶走熱量。本實用新型結構簡單，利用低沸點的烷烴類化合物結合目前成熟設備提取地熱能，成本低，佔地面積小，工質循環利用且無任何汙染物排放，廣泛應用於利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統領域。
權利要求1. 一種利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統，主要由地下換熱器 (1)、熱油循環泵O)、熱油換熱器(3)、冷卻塔、做功單元(5)、工質換熱器(6)和工質循環泵(7)組成，其特徵在於地下換熱器(1) 一端通過熱油循環泵( 和熱油換熱器(3) 進熱液端接通，地下換熱器(1)另一端和熱油換熱器C3)出熱液端接通，形成導熱油循環系統，熱油換熱器C3)取熱出液端和做單元( 接通，做工單元( 和工質換熱器(6)進熱液端接通，工質換熱器(6)出熱液端通過工質循環泵(7)和熱油換熱器(3)的取熱進液端接通，形成工質循環系統，冷卻塔(4)頂部和工質換熱器(6)的取熱出液端接通，冷卻塔(4) 底部和工質換熱器(6)的取熱進液端接通，形成冷卻循環系統。
專利摘要一種利用烷烴類化合物的將地熱能向其他形式能源轉化的系統，主要由地下換熱器(1)、熱油循環泵(2)、熱油換熱器(3)、冷卻塔(4)、做功單元(5)、工質換熱器(6)和工質循環泵(7)組成，其特徵在於地下換熱器(1)一端通過熱油循環泵(2)和熱油換熱器(3)進熱液端接通，地下換熱器(1)另一端和熱油換熱器(3)出熱液端接通，熱油換熱器(3)取熱出液端和做單元(5)接通，做工單元(5)和工質換熱器(6)進熱液端接通，工質換熱器(6)出熱液端通過工質循環泵(7)和熱油換熱器(3)的取熱進液端接通，冷卻塔(4)頂部和工質換熱器(6)的取熱出液端接通，冷卻塔(4)底部和工質換熱器(6)的取熱進液端接通，達到設計目的。
文檔編號F03G4/02GK201982260SQ20112000511
公開日2011年9月21日 申請日期2011年1月10日 優先權日2011年1月10日
發明者徐毅 申請人:徐毅