中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置及方法

文档序号:9414679阅读:656来源:国知局
中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种地热水梯级利用的发电、制冷和采暖建筑供能系统,具体涉及地热有机朗肯循环发电系统、地热两级溴化锂吸收式制冷系统和地热直接换热系统等地热利用子系统的集成。并针对建筑物不同季节的不同负荷需求,切换阀门,设置不同的级联运行模式,实现中低温地热能在建筑供能上的梯级综合利用。
【背景技术】
[0002]世界经济的不断快速增长,带来了煤、石油、天然气等化石资源的日益短缺。同时,能源的过度消耗过程产生的温室效应等环境问题日益突出。因此,寻找新能源及提高能源利用效率已成为应对能源和环境问题的重要策略。近年来,建筑的供冷、供热和用电能耗占全社会的能源消费的比例不断增大,发展洁净、高效的建筑供能系统成为关注的焦点。可再生能源因其优良的环境效益受到广泛关注、其中,地热能因极好的稳定性,逐渐得到了重视。
[0003]我国是地热资源广泛分布的国家。据统计,在距地表2000m以内,约有13711亿吨标煤的地热能储量,若按照I %的开采率,则可供开发的地热能相当于137亿吨标准煤。经过近几十年来的地质勘查,我国已发现地热区超过3000多处,且主要以低于150°C的中低温地热能为主。我国地热利用形式多样,尽管我国对地热水的开发利用已经取得了不小的发展,但是,地热利用技术手段同国外相比还存在较大差距,主要表现在我国地热利用多数以采暖和洗浴等直接利用为主,地热利用弃水温度高、弃水量大、热能利用率低和地热利用的装备水平比较落后。
[0004]随着冷热电联产、联供系统在电力供应等方面较为成功的应用,以“梯级开发,综合利用”为基本设计原则的梯级利用系统逐渐在地热利用方面有了拓展,即所谓的地热梯级综合利用,该系统的最大优势就是能够最大限度的降低地热水弃水温度,减小弃水量,最大程度地提高地热水的利用率。
[0005]同时,有机朗肯循环发电技术的发展,使中低温地热能发电成为可能。另外,两级溴化锂吸收式制冷技术,则可以实现较低温的热能的制冷利用。
[0006]那么,若将地热有机朗肯循环发电技术、两级溴化锂吸收式制冷技术和地热直接采暖技术有机地结合,用于中低温的地热能的梯级综合利用,则可在满足建筑冷热电负荷需求的同时,最大程度地提高地热水的利用率、有效地减少化石能源的消耗、减少二氧化碳排放,具有重要的节能减排效果。

【发明内容】

[0007]针对传统的地热水建筑供暖系统的功能单一、地热水利用率低和较低的系统火用效率,本发明从热力学和系统拓扑的角度出发,提出一种地热水梯级利用的发电、制冷和采暖建筑供能系统,具体涉及地热有机朗肯循环发电系统、地热两级溴化锂吸收式制冷系统和地热直接换热系统等地热利用子系统的集成。并针对建筑物不同季节的不同负荷需求,切换阀门,设置不同的级联运行模式,实现中低温地热能在建筑供能上的梯级综合利用。weile
[0008]为了解决上述技术问题,本发明提出的一种中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置,包括地热水生产子系统、地热直接换热子系统和地热水回灌子系统,所述地热水生产子系统由与地热生产井连接的潜水栗组成;所述地热水直接换热子系统由板式换热器组成;所述地热水回灌子系统由地热回灌井组成;该供能系统还包括地热有机朗肯循环发电子系统和地热两级溴化锂吸收式制冷子系统;所述地热有机朗肯循环发电子系统包括第一蒸发器、膨胀机、第一冷凝器、工质栗和发电机;所述地热两级溴化锂吸收式制冷子系统由高压发生器、高压溶液交换器、高压吸收器、高压溶液栗、高压节流阀、低压发生器、低压溶液交换器、低压吸收器、低压溶液栗、低压节流阀、第二冷凝器、节流阀和第二蒸发器组成。
[0009]本发明一种中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能方法,是利用上述中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置,其供能方法如下:
[0010]所述地热有机朗肯循环发电子系统运行时,所述地热有机朗肯循环发电子系统的有机工质自第一蒸发器依次进入膨胀机、第一冷凝器和工质栗,所述工质栗出口与所述第一蒸发器的工质侧进口相连,所述膨胀机通过联轴带动配套的发电机,产生的电力供建筑使用;所述地热两级溴化锂吸收式制冷子系统运行时,由地热电站流出的地热尾水并联分为两路进入溴化锂吸收式制冷子系统的高压发生器和低压发生器以加热溴化锂水溶液;冷剂水在第二蒸发器内蒸发吸热变成水蒸气,产生的冷冻水进入建筑供冷回路供建筑夏季使用;此后,依此通过低压吸收器、低压发生器、高压吸收器和高压发生器,在第二冷凝器中水蒸气被冷凝为液态水,通过节流膨胀阀节流阀降压后回到第二蒸发器,完成冷剂水的一个循环过程;与此同时,溴化锂水溶液在两个相互独立的低压级循环回路和高压级循环回路中分别完成各自的周期循环,其中:所述低压级循环回路在低压吸收器和低压发生器之间循环,即自低压吸收器并依次经过低压溶液栗、低压发生器、低压溶液节流阀和低压吸收器后返回低压吸收器;所述高压级循环回路在高压吸收器和高压发生器之间循环,即自高压吸收器并依次经过高压溶液栗、高压发生器、高压溶液节流阀和高压吸收器后返回至高压吸收器。
[0011]与现有技术相比,本发明的有益效果是:最大程度的提高了地热水的利用率和系统的火用效率,匹配建筑不同周期上得灵活供能和实现梯级利用系统冷却水回路和建筑供热回路的高度耦合。
【附图说明】
[0012]图1是本发明系统运行示意图
【具体实施方式】
[0013]下面结合附图和具体实施例对本发明技术方案作进一步详细描述,所描述的具体实施例仅对本发明进行解释说明,并不用以限制本发明。
[0014]如图1所示,本发明一种中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置,包括地热水生产子系统P、地热直接换热子系统DH和地热水回灌子系统R,所述地热水生产子系统P由与地热生产井Pl连接的潜水栗P2组成;所述地热水直接换热子系统DH由板式换热器PHE组成;所述地热水回灌子系统R由地热回灌井Rl组成。
[0015]该供能系统还包括地热有机朗肯循环发电子系统ORC和地热两级溴化锂吸收式制冷子系统TSARS ;所述地热有机朗肯循环发电子系统ORC包括第一蒸发器EVA _ 0RC、膨胀机TUR、第一冷凝器CON — 0RC、工质栗PUP和发电机GE ;所述地热两级溴化锂吸收式制冷子系统TSARS由高压发生器HPG、高压溶液交换器HPE、高压吸收器HPA、高压溶液栗HPP、高压节流阀HPV、低压发生器LPG、低压溶液交换器LPE、低压吸收器LPA、低压溶液栗LPPjg压节流阀LPV、第二冷凝器C0N、节流阀VAL和第二蒸发器EVA组成。
[0016]利用上述中低温地热水的发电、制冷和采暖建筑的供能装置实现供能的方法如下:
[0017]所述地热有机朗肯循环发电子系统ORC运行时,所述地热有机朗肯循环发电子系统的有机工质自第一蒸发器EVA _ ORC依次进入膨胀机TUR、第一冷凝器CON — ORC和工质栗PUP,所述工质栗出口 PUP与所述第一蒸发器EVA —ORC的工质侧进口相连,所述膨胀机TUR通过联轴带动配套的发电机GE,产生的电力供建筑使用;
[0018]所述地热两级溴化锂吸收式制冷子系统TSARS运行时,由地热电站流出的地热尾水并联分为两路进入溴化锂吸收式制冷子系统的高压发生器HPG和低压发生器LPG以加热溴化锂水溶液;冷剂水在第二蒸发器EVA内蒸发吸热变成水蒸气,产生的冷冻水进入建筑供冷回路供建筑夏季使用;
[0019]此后,依此通过低压吸收器LPA、低压发生器LPG、高压吸收器HPA和高压发生器HPG,在第二冷凝器CON中水蒸气被冷凝为液态水,通过节流膨胀阀节流阀VAL降压后回到第二蒸发器EVA,完成冷剂水的一个循环过程;
[0020]与此同时,溴化锂水溶液在两个相互独立的低压级循环回路和高压级循环回路中分别完成各自的周期循环,其中:
[0021]所述低压级循环回路在低压吸收器LPA和低压发生器LPG之间循环,即自低压吸收器LPA并依次经过低压溶液栗LPP、低压发生器LPG、低压溶液节流阀LPV和低压吸收器LPG后返回低压吸收器LPA ;
[0022]所述高压级循环回路在高压吸收器HPA和高压发生器HPG之间循环,即自高压吸收器HPA并依次经过高压溶液栗HPP、高压发生器HPG、高压溶液节流阀HPV和高压吸收器HPG后返回至高压吸收器ΗΡΑ。
[0023]当地热水温度在90°C?100°C的中低温时,将所述地热有机朗肯循环发电子系统0RC、地热两级溴化锂吸收式制冷子系统TSARS和地热直接换热子系统DH进行级联,即:地热有机朗肯循环发电子系统ORC的第一蒸发器EVA —ORC通过管道分两路分别与地热两级溴化锂吸
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1