基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统的制作方法

文档序号:15010886发布日期:2018-07-24 22:24阅读:来源:国知局

技术特征:

1.基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:包括:翅片套管,为同轴套管,分为内外两层即外层管和内回流管,外层管提供S-CO2流至井底吸收地热能的通道,外层管分为外层下降管段和外层强化换热管段;外层下降管段,提供循环工质从井口到热干岩层的流动通道;外层强化换热管段,位于热干岩层,外表面有沿圆周和竖直方向均匀分布的强化换热翅片,可显著提升翅片套管的换热面积,工质主要在外层强化换热管段吸热升温;内回流管,提供循环工质从井底到井口的流动通道;气轮机,位于井口处,与内回流管出口相连接,将S-CO2的热能转化为机械能,带动发电机发电;工质检测单元,位于气轮机出口,检测CO2中的杂质含量,适时投入阻垢剂或防腐剂并更换部分变质CO2;回热器,位于工质检测单元之后,预热压缩机出口的S-CO2流体;冷凝器,位于回热器之后,将CO2充分降温,以减少压缩功;压缩机,位于冷凝器之后,将CO2压缩至超临界态,并提供循环动力,控制CO2的流量和压力。

2.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:所述翅片套管采用S-CO2作为取热循环工质。

3.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:所述外层下降管段从井口一直到热干岩层,根据地质条件选用石油套管钢或不锈钢;外层下降管段长度占外层管总长度的70%以上。

4.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:所述外层强化换热管段外表面沿圆周与竖直方向均匀分布着翅片,翅片能够增加换热面积,使用导热优良的耐高温水泥将外层强化换热管段固定在地热井中;翅片根部与外层强化换热管段外表面相连,通过热传导方式吸收热干岩中的热量;翅片选用板翅或针翅,采用焊接方式固定在外表面,板翅固定在竖直方向上,以免影响固井水泥的流动;翅片选用铝硅合金类耐腐蚀导热性能优良的金属材料。

5.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:所述外层强化换热管段底部设置了底部抗冲击加厚层,热干岩取热井底部承受的循环工质静压达30MPa以上;采用厚壁锻件封头和外层强化换热管段采用宽U形或窄U形坡口对接焊接在一起,从而将取热井管底部密封且承受超临界压力,形成取热井管内部的闭路循环。

6.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:所述内回流管入口在地热井底部,出口和地面的S-CO2气轮机相连;内回流管的入口设置稳流单元,采用管端扳边方式将入口扳成12-15°的喇叭口。

7.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:所述内回流管采用钢塑复合管。

8.根据权利要求1所述的基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统,其特征在于:为确保翅片套管的良好连接与固定,每段翅片套管之间采用螺纹连接;每一段外层管中设置3片以上的板状支架以固定内回流管。

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