[发明专利]一种利用地热能的超临界二氧化碳发电系统及其工作方法

权利要求书

1.一种利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，包括燃烧器(1)、二氧化碳透平(2)、第一回热器(3)、冷却器(5)、第一预热器(6)、间冷换热器(10)和地热单元；

燃烧器(1)的二氧化碳出口与二氧化碳透平(2)的入口相连，二氧化碳透平(2)的出口与第一回热器(3)的热端入口相连，第一回热器(3)的热端出口分别与冷却器(5)的入口和间冷换热器(10)的热端入口相连，冷却器(5)的出口与第一预热器(6)的二氧化碳入口相连，第一预热器(6)的二氧化碳出口和间冷换热器(10)的热端出口均与第一回热器(3)的冷端入口相连，第一回热器(3)的冷端出口与燃烧器(1)的二氧化碳入口相连；

间冷换热器(10)的冷端入口和第一预热器(6)热端入口均与地热单元的放热端连接，间冷换热器(10)的冷端出口和第一预热器(6)热端出口均与地热单元的吸热端连接。

2.根据权利要求1所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，第一预热器(6)和第一回热器(3)之间设置有第二预热器(8)，第一预热器(6)的二氧化碳出口与第二预热器(8)的二氧化碳入口相连，第二预热器(8)的二氧化碳出口和间冷换热器(10)的热端出口均与第一回热器(3)的冷端入口相连；间冷换热器(10)的冷端出口与第二预热器(8)的热端入口连接，第二预热器(8)的热端出口与地热单元的吸热端连接。

3.根据权利要求2所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，第一预热器(6)的二氧化碳出口与第二预热器(8)的二氧化碳入口之间连接有二氧化碳增压装置(7)，二氧化碳增压装置(7)的出口与第二预热器(8)的二氧化碳入口相连。

4.根据权利要求1所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，第一回热器(3)的热端出口连接有第二回热器(4)的热端入口，第二回热器(4)的热端出口分别与冷却器(5)的入口和第一压缩机(9)的入口相连，第一预热器(6)的二氧化碳出口与第二回热器(4)的冷端入口相连，第二回热器(4)的冷端出口和间冷换热器(10)的热端出口均与第一回热器(3)的冷端入口相连。

5.根据权利要求1所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，第一回热器(3)的热端出口连接有第一压缩机(9)的入口，第一压缩机(9)的出口与间冷换热器(10)的热端入口相连。

6.根据权利要求1所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，间冷换热器(10)的热端出口连接有第二压缩机(11)的入口，第二压缩机(11)的出口与第一回热器(3)的冷端入口相连。

7.根据权利要求1所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，燃烧器(1)入口连通有空气和天然气。

8.根据权利要求1所述的利用地热能的超临界二氧化碳发电系统，其特征在于，地热单元包括地热井(12)和回灌井(14)，地热井(12)的地热水出口连接有气液分离器(13)入口，气液分离器(13)的水蒸气出口连接间冷换热器(10)的冷端入口，间冷换热器(10)的冷端出口连接回灌井(14)的入口，气液分离器(13)的水出口连接第一预热器(6)的地热水入口，第一预热器(6)的地热水出口连接回灌井(14)的入口。

9.一种基于权利要求1-8任意一项所述利用地热能的超临界二氧化碳发电系统的工作方法，其特征在于，包括以下过程：

燃烧器(1)中产生热能，在第一回热器(3)中回热后的超临界二氧化碳工质进入燃烧器(1)被加热，然后超临界二氧化碳工质进入二氧化碳透平(2)做功发电，出口超临界二氧化碳工质在第一回热器(3)中进行余热回收后，一部分进入冷却器(5)被冷凝，一部分进入进入间冷换热器(10)；

从冷却器(5)出来的超临界二氧化碳工质在第一预热器(6)中被地热单元的放热端内的工质进行预热，预热后的超临界二氧化碳工质进入第一回热器(3)进行回热后，再进入燃烧器(1)完成一个循环；

从间冷换热器(10)放热后的超临界二氧化碳工质，进入第一回热器(3)进行回热后再进入燃烧器(1)完成循环。