一种地热水连续高效利用系统的制作方法

文档序号:14563553发布日期:2018-06-01 18:25阅读:221来源:国知局

本实用新型涉及地热水利用领域,特别涉及一种地热水连续高效利用系统。



背景技术:

地热水是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源,具有储量大、分布广、清洁环保、温定可靠等特点,是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。

目前,地热水的热能主要应用在发电系统和原油集输伴热系统上,即110-120℃的地热水沿管线先通过一级换热器为发电系统提供热能,进行发电,然后,从一级换热器出来的80-90℃的地热水继续沿管线进入二级换热器,为原油集输伴热系统提供所需热能,最后将换热后的地热水直接外排或者回注进地层。

在实现本实用新型的过程中,设计人发现现有技术至少存在以下问题:经二级换热器换热后的地热水的温度在70℃左右,将该温度较高的地热水直接外排或者回注进地层会造成地热资源的严重浪费,不利于地区的清洁发展。



技术实现要素:

为解决上述技术问题,本实用新型提供一种能够充分利用地热资源的地热水连续高效利用系统。

具体而言,包括以下的技术方案:

一种地热水连续高效利用系统,包括地热水管线、依次连接在所述地热水管线上的一级换热器和位于所述一级换热器的下游的二级换热器、以及连接在所述一级换热器上的发电机循环系统和连接在所述二级换热器上的原油集输伴热循环系统,在所述地热水管线上还连接有位于所述二级换热器的下游的三级换热器,且所述三级换热器上连接有民用供暖循环系统。

进一步地,在所述一级换热器和所述发电机循环系统之间还设置有板式换热器循环系统,所述板式换热器循环系统通过所述一级换热器与所述地热水管线连接,且通过板式换热器与所述发电机循环系统连接。

优选地,所述板式换热器循环系统包括冷却塔。

优选地,所述发电机循环系统包括依次连接的蒸发器、发电机、冷凝器和工质泵,所述板式换热器位于所述蒸发器和所述工质泵之间。

进一步地,在所述地热水管线上还连接有位于所述三级换热器的下游的四级换热器,且所述四级换热器上连接有温室基地循环系统。

进一步地,在所述地热水管线上还连接有位于所述四级换热器的下游的油水分离器;所述油水分离器的出油口连接收油装置,且所述油水分离器的出水口连接回注井。

优选地,所述板式换热器循环系统、所述原油集输伴热循环系统、所述民用供暖循环系统和所述温室基地循环系统中均设置有清水罐。

优选地,在所述一级换热器的上游的所述地热水管线上设置有地热井和电潜泵,所述电潜泵位于所述地热井和所述一级换热器之间。

优选地,该系统还包括多个控制阀。

本实用新型实施例提供的技术方案的有益效果是:提供了一种能够充分利用地热资源的地热水连续高效利用系统。具体地,该系统在现有技术的基础上还设置有三级换热器,且三级换热器与民用供暖循环系统连接,使得从二级换热器流出的地热水经三级换热器为民用供暖循环系统供热,从而实现对地热水能量的进一步利用,避免地热资源的浪费,有利于地区的清洁发展。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案,下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型提供的一种地热水连续高效利用系统的结构示意图。

图中的附图标记分别表示:

1、地热水管线;

11、一级换热器;12、二级换热器;13、三级换热器;14、四级换热器;15、油水分离器;16、地热井;17、电潜泵;18、收油装置;19、回注井;

2、发电机循环系统;

21、蒸发器;22、发电机;23、冷凝器;24、工质泵;

3、原油集输伴热循环系统;

31、原油集输伴热装置;

4、民用供暖循环系统;

41、民用供暖装置;

5、温室基地循环系统;

51、温室基地;

6、板式换热器循环系统;

61、板式换热器;62、冷却塔。

具体实施方式

为使本实用新型的技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种地热水连续高效利用系统,如图1所示,该系统包括地热水管线1、依次连接在地热水管线1上的一级换热器11和位于一级换热器11的下游的二级换热器12、以及连接在一级换热器11上的发电机循环系统2和连接在二级换热器12上的原油集输伴热循环系统3,在地热水管线1上还连接有位于二级换热器12的下游的三级换热器13,且三级换热器13上连接有民用供暖循环系统4。

需要说明的是,发电机循环系统2包括发电机22,发电机22可利用地热水的热量气化工质,进行发电;原油集输伴热循环系统3包括原油集输伴热装置31,可利用地热水的热量对原油进行加热,避免原油在集输过程中凝固,以便于输送;民用供暖循环系统4包括民用供暖装置41,例如可以为地暖装置,可利用地热水的热量加热民用供暖装置41,以满足民用供暖需求。

另外,发电机循环系统2、原油集输伴热循环系统3和民用供暖循环系统4分别为独立的循环系统,且分别通过一级换热器11、二级换热器12、三级换热器13连接在地热水管线1上。

本实用新型实施例提供的地热水连续高效利用系统的工作原理为:采出的地热水首先通过地热水管线1经一级换热器11与发电机循环系统2换热,使得地热水的一部分能量进入发电机循环系统2,通过气化工质进行发电;然后从一级换热器11流出的地热水继续通过地热水管线1进入二级换热器12与原油集输伴热循环系统3换热,使得地热水的又一部分能量进入原油集输伴热循环系统3,用于原油集输系统伴热;最后从二级换热器12流出的地热水通过地热水管线1进入三级换热器13,对民用供暖循环系统4供热,用于民用供暖。

本实用新型实施例的地热水连续高效利用系统在现有技术的基础上还设置有三级换热器13,且三级换热器13与民用供暖循环系统4连接,使得从二级换热器12流出的地热水经三级换热器13为民用供暖循环系统4供热,从而实现对地热水能量的进一步利用,避免地热资源的浪费,有利于地区的清洁发展。

其中,地热水管线1可选用直径为273mm,壁厚为7mm钢质管线。

且一级换热器11、二级换热器12、三级换热器13可选用北京福海达设备有限公司生产的,型号为BJC-5.85R-1.6/1.6,热负荷为5.85MW,设计温度为150℃,工作压力为0.2MPa的换热器。

在上述的地热水连续高效利用系统中,为了防止地热水进入发电机循环系统2对设备造成腐蚀,在一级换热器11和发电机循环系统2之间还可设置有板式换热器循环系统6,板式换热器循环系统6通过一级换热器11与地热水管线1连接,且通过板式换热器61与发电机循环系统2连接。即,地热水先通过一级换热器11将热量传递给板式换热器循环系统6的清水管线,板式换热器循环系统6的清水管线再通过板式换热器61将热量传递给发电机循环系统2,从而避免了发电机循环系统2与地热水管线1接触,防止地热水进入发电机循环系统2腐蚀设备。

在上述的地热水连续高效利用系统中,板式换热器循环系统6包括冷却塔62,板式换热器循环系统6的工作原理为:板式换热器循环系统6中的清水管线通过一级换热器11吸收地热水的热量,并通过板式换热器61将热量传递给发电机循环系统2,进而再使清水管线经过冷却塔62冷却后,再进入一级换热器11,进行下一个循环。

在上述的地热水连续高效利用系统中,发电机循环系统2为蒸汽发电,具体地,可设置发电机循环系统2包括依次连接的蒸发器21、发电机22、冷凝器23和工质泵24,板式换热器61位于所述蒸发器21和工质泵24之间。

其中,发电机22的进口管线和发电机22的出口管线可为直径219mm,壁厚6mm的钢管;冷凝器23、蒸发器21、板式换热器61的进口管线可为直径159mm,壁厚5mm的钢制管材。

且发电机22中的膨胀机可选用由江西华电责任有限公司生产的,型号可为SEPG300-300/3000,动力机型号为SEPG500-400-1500-1.65-SS的膨胀机;

冷凝器23可选用由上海彦野工业设备有限公司生产的型号为2010R005,设计压力(管程/壳程)为0.2/0.3MPa的冷凝器;

工质泵24可选用由威隆机械科技有限公司生产的型号为ZLQJR的泵。

发电机循环系统2的工作原理为:发电机循环系统2的管线经过板式换热器61吸收热量,使管线内的工质受热并经过蒸发器21气化,气化的工质进入发电机22,带动发电机22转动发电,进一步从发电机22出来的工质进入冷凝器23冷凝,冷凝后的工质经工质泵24,在工质泵24的驱动作用下再次进入板式换热器61,进行下一个循环。

在上述的地热水连续高效利用系统中,为了进一步充分利用地热水的能量,还可设置在地热水管线1上还连接有位于三级换热器13的下游的四级换热器14,且四级换热器14上连接有温室基地循环系统5,使得地热水管线1可通过四级换热器14将热量传递给温室基地循环系统5。其中,温室基地循环系统5包括温室基地51。

在上述的地热水连续高效利用系统中,为了避免直接外排地热水造成环境污染,还可设置在地热水管线1上连接有位于四级换热器14的下游的油水分离器15;油水分离器15的出油口连接收油装置18,且油水分离器15的出水口连接回注井19。即,油水分离器15将地热水进行油水分离,分离出来的油通过收油装置18回收,分离出来的水回注到地层中,由此避免了环境污染和对资源的充分利用。

在上述的地热水连续高效利用系统中,板式换热器循环系统6、原油集输伴热循环系统3、民用供暖循环系统4和温室基地循环系统5均为独立的循环系统,且均设置有清水罐(如图1所示),用于补充循环所需的水。

在上述的地热水连续高效利用系统中,在一级换热器11的上游的地热水管线1上设置有地热井16和电潜泵17,电潜泵17位于地热井16和一级换热器11之间。电潜泵17用于从地热井16中抽取地热水。

在上述的地热水连续高效利用系统中,各系统或管线上均还包括多个控制阀(如图1所示),控制阀可为市场上通常所售的通用阀门,用于控制各管线和循环系统的启闭。

在上述的地热民用供暖梯级利用系统中,具体的实施方式可为:

依次打开电潜泵17、控制阀,110-120℃地热水从地热井16出来后,在一级换热器11中与板式换热器循环系统6的清水换热,换热后的清水与发电机循环系统2中的工质进行热交换,气态工质进入发电机22发电,发电后的工质进入冷凝器23冷却,冷却后的工质,通过工质泵24再次进板式换热器61换热,开始下一次循环。

打开控制阀、80-90℃地热水从一级换热器11出来后,进入二级换热器12与原油集输伴热循环系统3的清水换热,换热后的清水用于原油集输系统伴热,伴热后的清水再次回到二级换热器12进行换热,开始下一次循环。

打开控制阀、70℃地热水从二级换热器12出来后,进入三级换热器13与民用供暖循环系统4的清水换热,换热后的清水用于民用供暖,供暖后的清水再次回到三级换热器13进行换热,开始下一次循环。

打开控制阀、40-50℃地热水从三级换热器13出来后,进入四级换热器14与温室基地循环系统5的清水换热,换热后的清水用于温室基地51的种养殖供暖,供暖后的清水再次回到四级换热器14进行换热,开始下一次循环。

打开控制阀,四次换热后的地热水在油水分离器15中进行油水分离,分离后的油进入收油装置18,分离后的水通过回注井19回注地层。

当系统中清水量不足时,打开控制阀,通过清水罐补充水量。

华北油田地热资源丰富,市场潜力巨大,发展前景广阔,采用该地热水连续高效利用系统,可以实现清洁能源的发电、原油集输伴热、民用供暖、地热农业等连续利用,在油田生产中节能减耗,清洁发展以及京津冀地区的环境改善有重要意义,是促进生态文明建设的重要举措。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本实用新型的技术方案,并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。

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