[发明专利]一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统在审
申请号: | 201811573490.9 | 申请日: | 2018-12-21 |
公开(公告)号: | CN109779860A | 公开(公告)日: | 2019-05-21 |
发明(设计)人: | 谢永慧;施东波;张荻 | 申请(专利权)人: | 西安交通大学 |
主分类号: | F03G4/00 | 分类号: | F03G4/00;F01K25/10;F01D15/10;F04D25/06;F04D17/10;F04D17/12;F04D29/58;F24T10/10;F25B9/00;F25B27/00 |
代理公司: | 西安通大专利代理有限责任公司 61200 | 代理人: | 徐文权 |
地址: | 710049 陕*** | 国省代码: | 陕西;61 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 超临界二氧化碳 岩层 地热能 发电系统 压缩机 透平 连通 海水 换热器出口 换热器入口 冷却器出口 冷却器入口 压缩机出口 低温高压 环境压力 清洁环保 驱动电机 透平入口 系统热源 旋转做功 换热器 发电机 穿出 隔水 冷源 穿过 驱动 出口 | ||
1.一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,包括驱动电机(2)、超临界二氧化碳压缩机(3)、海底热岩层换热器(6)、超临界二氧化碳透平(7)、发电机(8)和冷却器(9);其中,
驱动电机(2)、超临界二氧化碳压缩机(3)、超临界二氧化碳透平(7)、发电机(8)和冷却器(9)均布置在充满低温高压海水(1)的海底,海底下方依次为海底隔水岩层(4)和海底热岩层(5),海底热岩层换热器(6)设置在海底热岩层(5)内;
驱动电机(2)用于带动超临界二氧化碳压缩机(3)旋转,超临界二氧化碳压缩机(3)出口穿过海底隔水岩层(4),与处于海底热岩层(5)的海底热岩层换热器(6)入口相连通,海底热岩层换热器(6)出口穿出海底热岩层(5)和海底隔水层(4),与超临界二氧化碳透平(7)入口连通,超临界二氧化碳透平(7)旋转做功驱动发电机(8),超临界二氧化碳透平(7)出口与冷却器(9)入口相连,冷却器(9)出口连通超临界二氧化碳压缩机(3)。
2.根据权利要求1所述的一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,该发电系统布置在500m~3000m的海底。
3.根据权利要求2所述的一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,该海底深度范围的海水(1)压力为4.9MPa~29.4MPa,温度为1℃~10℃,所处的海底热岩层(5)温度在100℃~350℃之间。
4.根据权利要求1所述的一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,超临界二氧化碳压缩机(3)采用单级或双级的离心式压缩机,其入口压力范围为7.5MPa~10MPa,入口温度范围为31.5℃~40℃,转速在30000rpm~80000rpm之间。
5.根据权利要求1所述的一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,超临界二氧化碳透平(7)采用向心式透平,其入口压力范围为16.5MPa~25MPa,入口温度范围为80℃~330℃,转速在30000rpm~80000rpm之间。
6.根据权利要求1所述的一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,使用时,该发电系统中填充有超临界状态的二氧化碳工质,且超临界二氧化碳的压力为7.5MPa~25MPa。
7.根据权利要求6所述的一种利用海底地热能的超临界二氧化碳发电系统,其特征在于,工作时,驱动电机(2)带动超临界二氧化碳压缩机(3)工作,驱动电机(2)工作时产生的热量由低温海水(1)带走,保障驱动电机(2)安全稳定运行,低温低压的超临界二氧化碳工质流经超临界二氧化碳压缩机(3)后被压缩至低温高压状态,随后通过输送管道穿过海底隔水岩层(4),流入置于海底热岩层(5)的海底热岩层换热器(6),吸收海底地热能后达到高温高压的状态,由海底热岩层换热器(6)出口管道经海底隔水岩层(4)流出海底热岩层(5),到达超临界二氧化碳透平(7)入口,高温高压的超临界二氧化碳工质在超临界二氧化碳透平(7)中膨胀做功,将内能转化为机械能传递至发电机(8)进行发电,做完功的超临界二氧化碳工质流出超临界二氧化碳透平(7)进入冷却器(9),与低温海水(1)进行热量交换达到超临界二氧化碳压缩机(3)所需的低温状态,最后满足超临界二氧化碳压缩机(3)入口需求的低温低压超临界二氧化碳工质再由冷却器(9)出口输送到超临界二氧化碳压缩机(3)入口。
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