[发明专利]一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机，涉及中低温地热发电系统领域，特别涉及一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统。

背景技术

地热发电是地热能利用的主要方式。目前国内外地热发电主要以高温地热源为主，而世界上只有不足1/4的地热源属于高温地热源，因此对中低温地热资源发电领域研究具有重要理论意义和经济价值。

目前地热发电系统主要分为干蒸汽地热发电系统、闪蒸地热发电系统、有机朗肯循环地热发电系统和干热岩地热发电系统，其中有机朗肯循环地热发电系统因能够利用低品位、盐量大、腐蚀性强和不凝气体含量高的地热资源而适用于中低温地热资源发电，该系统能显著降低地热资源开采和回灌难度，适应资源不稳定性。原动机效率是影响发电系统性能重要因素，传统汽轮机单机功率不能太小，进口气体需为过热蒸汽或饱和蒸汽，而地热发电系统对汽轮机运行条件要求比较苛刻，所以传统汽轮机只适用于大型发电系统。在部分有机朗肯循环中，若采用改进过的汽轮机，那么汽轮机末级叶片高度、排气管道尺寸及空冷冷凝器中的管道直径均较小，导致与有机朗肯循环的匹配效果并不理想。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统。单螺杆膨胀机具有适合中低温地热发电功率范围、适应湿蒸汽进入膨胀机带液膨胀进而减少膨胀机内泄漏的特点；该系统基于此充分利用中低温地热源，选择有机朗肯循环并在单螺杆膨胀机外部增加润滑油循环回路；通过采用低沸点有机工质，将中低温地热源加热下产生的高压有机工质蒸汽进入单螺杆膨胀机膨胀做功，进而带动发电机组发电以此获得较高的热效率并提高发电量；同时在符合中低温地热发电系统工作过程中的膨胀机内工质温度范围内，控制工质工作温度增加单螺杆膨胀机润滑油循环回路系统，可使单螺杆膨胀机的输出功率和扭矩增加、工质气耗率减小，单螺杆膨胀机出口压力降低、膨胀比增加，进而提高整个中低温地热源发电系统热效率、降低不可逆损失。

发明内容

本发明的目的在于提出一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统。该系统由单螺杆膨胀机有机朗肯循环回路模块、单螺杆膨胀机润滑油循环回路模块、地热源循环回路模块、冷却系统循环回路模块和发电系统模块五个部分组成；针对地热资源的地理位置及温度范围分布对地热发电制约，着眼于分布较广的中低温地热资源在发电过程中不易利用特点，解决膨胀机工作性能的缺陷以及提高膨胀机效率，进而提高地热发电系统循环热效率、降低循环不可逆损失并增加系统运行的可靠性。

为实现上述目的，本发明采用的技术解决方案是一种增加润滑油循环回路的单螺杆膨胀机中低温地热发电系统。系统的五个部分模块由以下几个装置组成：单螺杆膨胀机有机朗肯循环回路模块包括工质泵、预热器、蒸发器、单螺杆膨胀机和冷凝器；单螺杆膨胀机润滑油循环回路模块包括单螺杆膨胀机、油路阀门、气液分离器、过滤器、储气罐、润滑油循环泵和油路阀门；地热源循环回路模块包括生产井、地热水供给泵、蒸发器、预热器、注入泵、过滤器和回灌井；冷却系统循环回路模块包括冷凝器、空气冷却器和冷水泵；发电系统模块包括单螺杆膨胀机、发电机组及负载。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

1、该系统有效地利用了分布广泛的中低温地热资源，克服了地热资源分布对地热发电的制约，降低了地热温度对地热资源勘探的高风险及地热资源开采和回灌难度。

2、单螺杆膨胀机具有适合中低温地热发电功率范围、适应湿蒸汽进入膨胀机带液膨胀进而减少膨胀机内泄漏的特点，且其工作过程平稳、振动小、噪音低、寿命长，在中低温小规模热源发电系统中，能够有效利用工质的潜热提升能源利用率。

3、在单螺杆膨胀机外部通过增加润滑油循环回路，能够显著提高单螺杆膨胀机的工作性能、提高地热发电系统循环热效率和降低循环不可逆损失。

附图说明

图1为单螺杆膨胀机有机朗肯循环中低温地热发电系统结构图

图2为单螺杆膨胀机有机朗肯循环系统示意图

图3为单螺杆膨胀机润滑油循环回路示意图

图4为中低温地热源循环回路示意图

图5为冷却系统循环回路示意图

图中：1、工质泵；2、预热器；3、蒸发器；4、单螺杆膨胀机；5、冷凝器；6、油路阀门；7、气液分离器；8、过滤器；9、润滑油循环泵；10、油路阀门；11、储气罐；12、生产井；13、地热水供给泵；14、注入泵；15、过滤器；16、回灌井；17、空气冷却器；18、冷水泵；19、发电机组；20、负载。