[发明专利]一种高效的超临界二氧化碳干热岩发电系统

说明书

本发明公开了一种高效的超临界二氧化碳干热岩发电系统，包括水压取热系统及超临界二氧化碳发电系统，其中，水压取热系统包括水泵、注水井、回水井以及埋藏于地下的干热岩压裂带，其中，注水井的底部及回水井的底部均伸入到干热岩压裂带内，超临界二氧化碳发电系统的主换热器的放热侧出口经水泵与注水井相连通，回水井与超临界二氧化碳发电系统的主换热器的放热侧入口相连通，该系统的干热岩发电效率较高。

技术领域

本发明属于地热发电领域，涉及一种高效的超临界二氧化碳干热岩发电系统。

背景技术

地热是来自地球内部核裂变产生的一种能量资源。地球上火山喷出的熔岩温度高达1200℃-1300℃，天然温泉的温度大多在60℃以上，有的甚至高达100℃-140℃。地热能是一种清洁能源，是可再生能源，其开发前景十分广阔，可以用于供热、发电、烘干、洗浴等。地热资源按照介质的温度状况大致可以分为三种:高温(>150℃)，中温(90℃-150℃)，低温(<90℃)系统。其中最适合用来发电的只有高温地热系统。因为高温地热资源具有较高的值。尤其是一些直接产生蒸汽的热田，如果用来发电的话,效率相对较高。中低温地热系统大部分采取直接利用的方式(供暖、洗浴等)进行开发。

我国是地热资源相对丰富的国家，地热资源总量约占全球的7.9％，可采储量相当于4626.5亿t标准煤。我国的高温地热资源(热储温度≥150℃)主要分布在藏南、滇西、川西以及台湾省。环太平洋地热带通过我国的台湾省，高温温泉达90处以上；地中海喜马拉雅地热带通过西藏南部和云南、四川西部。西藏高温热田主要集中在羊八井裂谷带，其中藏南西部、东部及中部约有108个高温热田，构成中国高温热田最富集的地带；云南是全国发现温泉最多的省，高温热田主要分布在怒江以西的腾冲-瑞丽地区，约20处；川西分布着8个高温地热区，为藏滇高温地热带的一部分。我国主要以中低温地热资源为主，中低温地热资源分布广泛，几乎遍布全国各地，主要分布于松辽平原、黄淮海平原、江汉平原、山东半岛和东南沿海地区，其主要热储层为厚度数百米至数千米第三系砂岩、砂砾岩，温度在40℃-80℃左右。

由此可见，我国地热资源非常丰富，开采潜力巨大，尤其是干热岩的开发和高效利用，意义重大。干热岩的开发利用，主要是利用地下高温但又由于低孔隙度和渗透性而缺少流体的岩石(体)中储存的热量，需要通过人工压裂形成增强型地热系统(EnhancedGeothermal System)才能得以开采。通常采用高压水注入、压裂岩石、孔隙换热、产出蒸汽的方式开采。这意味着干热岩的开发利用，设备初投资非常大。如果能够提高下游发电系统的发电效率，则可显著降低整个系统的初投资。

发电系统发电效率的提升通常有两种途径，一种是提升发电循环的温度等主参数，另一种则是采用新型高效的动力循环形式。对于干热岩发电而言，提升发电循环的温度，受制于当地地理条件的限制以及干热岩开采深度的限制，难度较大。那么采用新型高效的动力循环形式，则是提升干热岩发电系统效率的一种重要途径。

然而经调研，目前采用新型高效的动力循环形式的干热岩发电研究相对较少，更是鲜有高效超临界二氧化碳干热岩发电技术的研究。因此，还需要大量的原创性工作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种高效的超临界二氧化碳干热岩发电系统，该系统的干热岩发电效率较高。

为达到上述目的，本发明所述的高效的超临界二氧化碳干热岩发电系统包括水压取热系统及超临界二氧化碳发电系统，其中，水压取热系统包括水泵、注水井、回水井以及埋藏于地下的干热岩压裂带，其中，注水井的底部及回水井的底部均伸入到干热岩压裂带内，超临界二氧化碳发电系统中主换热器的放热侧出口经水泵与注水井相连通，回水井与超临界二氧化碳发电系统中主换热器的放热侧入口相连通。

所述超临界二氧化碳发电系统包括主换热器、压缩机、回热器、低温加热器、高温加热器、透平及发电机；