一种地热能ORC余热发电循环系统的制作方法

一种地热能orc余热发电循环系统
技术领域
1.本实用新型涉及能源利用技术领域，具体涉及一种地热能orc余热发电循环系统。


背景技术：

2.160℃，200t/h的高温地热水地热水作为热源驱动orc余热发电系统，分别经过过热、蒸发、预热器放热后变为85℃热水回地面系统。在orc系统中放热后的地热水温度下降至85℃左右，如果这部分热水直接排放或回灌将造成较大的能量浪费。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种地热能orc余热发电循环系统，旨在解决现有技术中的问题。
4.本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
5.一种地热能orc余热发电循环系统，包括由管路依次连通形成循环回路的地热井、orc发电机组和注水泵组，所述注水泵组将所述地热井内的高温热水送至所述orc发电机组进行发电，并将发电后低温热水送回所述地热井内；所述地热井和所述orc发电机组之间连通的管路上设有初始取样口，所述初始取样口处固定安装有初始取样阀；还包括加药装置，所述加药装置通过管路与所述地热井和所述orc发电机组之间连通的管路连通，用于加药以调整所述地热井送出水的酸碱度。
6.本实用新型的有益效果是：工作时，160℃、200t/h的高温地热水作为热源驱动orc发电机组发电，在orc发电机组内分别经过过热、蒸发、预热器放热后变为85℃热水送回地热井，实现地热水的循环使用；另外，通过加药装置对地热水进行酸碱度中和处理，避免管路结垢及腐蚀设备，延长设备的使用寿命。本实用新型结构简单，余热回收效率高，投资成本低，运行可靠，便于维护等优点；另外，可及时向地热井补水，保证地热井循环稳定运行，避免地面塌陷。
7.需要说明的是，上述orc发电机组采用的是现有技术，其具体结构在此不再进行赘述，且其原理为：有机工质经过orc发电机组中的预热器、蒸发器、过热器后变成1.57mpa(a)-115℃过热有机工质蒸汽，推动三台600kw高速直连磁悬浮orc透平发电机组做功发电，透平排汽在空冷器中冷凝成有机工质液体，由工质泵送回至预热器，从而完成有机工质的热力循环。
8.在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
9.进一步，所述地热井和所述orc发电机组之间连通的管路与所述注水泵组和所述orc发电机组之间连通的管路通过旁通管路连通，所述旁通管路上固定安装有旁通阀。
10.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，当orc发电机组出现故障无法运行时地热水可通过旁通管路实现循环，保证地热水正常的循环流动。
11.进一步，所述地热井和所述orc发电机组之间连通的管路上固定安装有过滤器。
12.采用上述进一步方案的有益效果是工作时，可通过过滤器对地热井送出的热水进
行处理，去除地热水中的杂质，避免地热水中的杂质影响其他设备的正常运行。
13.进一步，所述过滤器为旋流除砂器。
14.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，操作简便，除砂效果较佳，无需维护。
15.进一步，所述加药装置包括初始加药器，所述初始加药器通过管路与所述地热井和所述orc发电机组之间连通的管路连通。
16.采用上述进一步方案的有益效果是工作时，根据初始取样口取样检测的结果通过初始加药器进行加药，以调整地热水的酸碱度，避免管路结垢和腐蚀设备，延长设备的使用寿命。
17.进一步，还包括补水装置，所述补水装置通过管路与所述注水泵组和所述orc发电机组之间的管路连通，用于向所述地热井内补水。
18.采用上述进一步方案的有益效果是工作时，由于有部分的水分流失，因此可定期通过补水装置向地热井内进行补水，保证地热井内水资源的平衡，避免地面塌陷。
19.进一步，所述注水泵组和所述orc发电机组之间连通的管路上设有补水取样口，所述补水取样口处固定安装有补水取样阀；所述加药装置还包括补水加药器，所述补水加药器通过管路与所述注水泵组和所述orc发电机组之间连通的管路连通，用于加药以调整送入所述地热井水的酸碱度。
20.采用上述进一步方案的有益效果是工作时，根据补水取样口取样检测的结果通过补水加药器进行加药，以调整地热水的酸碱度，避免管路结垢和腐蚀设备，延长设备的使用寿命。
21.进一步，所述补水装置与所述注水泵组之间连通的管路上固定安装有水处理器，用于去除补水时水中的杂质。
22.采用上述进一步方案的有益效果是工作时，可通过水处理器去除补水时水中的杂质，避免管路结垢和设备腐蚀，延长设备的使用寿命。
23.进一步，所述补水装置与所述注水泵组之间连通的管路上还固定安装有储气罐，用于收集补水时水中的溶解氧。
24.采用上述进一步方案的有益效果是工作时，可通过储气罐回收水中的溶解氧，既可以实现溶解氧的回收利用，又可避免溶解氧影响其他部件的运行，保证整个系统的正常运行。
25.进一步，所述地热井为u形井，所述注水泵组和所述orc发电机组分别通过管路与所述u形井井口的两侧连通。
26.采用上述进一步方案的有益效果是结构简单，设计合理，保证地热井的取水和进水互不影响。
附图说明
27.图1为本实用新型的结构示意图。
28.附图中，各标号所代表的部件列表如下：
29.1、地热井；2、orc发电机组；3、初始取样阀；4、旁通管路；5、旁通阀；6、旋流除砂器；7、初始加药器；8、补水装置；9、补水取样阀；10、补水加药器；11、水处理器；12、储气罐；13、
注水泵。
具体实施方式
30.以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
31.实施例1
32.如图1所示，本实施例提供一种地热能orc余热发电循环系统，包括由管路依次连通形成循环回路的地热井1、orc发电机组2和注水泵组，注水泵组将地热井1内的高温热水送至orc发电机组2进行发电，并将发电后低温热水送回地热井1内；地热井1和orc发电机组2之间连通的管路上设有初始取样口，初始取样口处固定安装有初始取样阀3；还包括加药装置，加药装置通过管路与地热井1和orc发电机组2之间连通的管路连通，用于根据初始取样口取样检测的结果进行加药以调整地热井1送出水的酸碱度。
33.工作时，地热井1内的160℃、200t/h的高温地热水作为热源驱动orc发电机组2发电，在orc发电机组2内分别经过过热、蒸发、预热器放热后变为85℃热水送回地热井1，实现地热水的循环使用；另外，通过加药装置对地热水进行酸碱度中和处理，避免管路结垢及腐蚀设备，延长设备的使用寿命。
34.优选地，本实施例中，取样时，手动开启初始取样阀3，人工进行取样，并通过相应的仪器手动进行检测，检测水样的酸碱度、金属离子含量和放射性，从而根据检测的结果进行手动加药处理。
35.除上述实施方式外，还可以在取样口处固定安装酸碱度检测仪，酸碱度检测仪和加药装置分别通过线路与控制器连接。使用时，通过酸碱度检测仪检测管路中水的酸碱度，并将对应的检测结果发送给控制器；控制器接收对应的检测结果，并根据该检测结果启动加药装置进行自动加药。
36.本实施例结构简单，余热回收效率高，投资成本低，运行可靠，便于维护等优点；另外，可及时向地热井补水，保证地热井循环稳定运行，避免地面塌陷。
37.需要说明的是，上述orc发电机组2采用的是现有技术，其具体结构在此不再进行赘述，且其原理为：有机工质经过orc发电机组2中的预热器、蒸发器、过热器后变成1.57mpa(a)-115℃过热有机工质蒸汽，推动三台600kw高速直连磁悬浮orc透平发电机组做功发电，透平排汽在空冷器中冷凝成有机工质液体，由工质泵送回至预热器，从而完成有机工质的热力循环。
38.另外，上述有机工质可以为戊烷，也可以为其他适宜的有机工质。
39.优选地，本实施例中，注水泵组和orc发电机组2之间的管路与orc发电机组2和地热井1之间的管路相互连通且直接贯穿orc发电机组2内部，并与orc发电机组2内相应的设备进行换热。或者orc发电机组2内有一根换热管，注水泵组和orc发电机组2之间的管路和orc发电机组2和地热井1之间的管路分别与上述换热管的两端连通。
40.或者，上述换热管的根数可以为一根，也可以为多个并列分布，多个换热管与orc发电机组2内相应的设备进行换热，注水泵组和orc发电机组2之间的管路和orc发电机组2和地热井1之间的管路分别与上述多根换热管的两端连通，提高换热的效率。
41.优选地，本实施例中，注水泵组和orc发电机组2之间的管路和orc发电机组2和地
热井1之间的管路上分别安装有阀门和压力表。
42.优选地，本实施例中，注水泵组包括至少一个注水泵13；当注水泵13的数量为多个时，多个注水泵13并联分布，且与每个注水泵13两端连通的管路上分别固定安装有阀门和压力表。
43.需要说明的是，注水泵13启动的数量可根据管路中流动水流量的需求进行设计。
44.优选地，本实施例中，orc发电机组2可与物联网通讯模块通讯连接，可实现远程监控及app手机监控功能。
45.实施例2
46.在实施例1的基础上，本实施例中，地热井1和orc发电机组2之间连通的管路与注水泵组和orc发电机组2之间连通的管路通过旁通管路4连通，旁通管路4上固定安装有旁通阀5。该方案结构简单，设计合理，当orc发电机组2出现故障无法运行时地热水可通过旁通管路4实现循环，保证地热水正常的循环流动。
47.实施例3
48.在实施例1的基础上，本实施例中，地热井1和orc发电机组2之间连通的管路上固定安装有过滤器。工作时，可通过过滤器对地热井送出的热水进行处理，去除地热水中的杂质，避免地热水中的杂质影响其他设备的正常运行。
49.实施例4
50.在实施例3的基础上，本实施例中，过滤器为旋流除砂器6，结构简单，操作简便，除砂效果较佳，无需维护。
51.除上述实施方式外，也可以采用其他类型的过滤器，例如板式过滤器。
52.实施例5
53.在上述各实施例的基础上，本实施例中，加药装置包括初始加药器7，初始加药器7通过管路与地热井1和orc发电机组2之间连通的管路连通。
54.工作时，根据初始取样口取样检测的结果通过初始加药器7进行加药，以调整地热水的酸碱度，避免管路结垢和腐蚀设备，延长设备的使用寿命。
55.优选地，本实施例中，初始加药器7可以为在对应的管路上设置加药口，该加药口处固定安装有阀门。加药时，手动开启阀门即可进行手动加药。
56.或者初始加药器7采用加药盒，加药盒通过管路与对应的管路连通，该管路上固定安装有电子阀，该电子阀与控制器连接。加药时，控制器开启电子阀进行自动加药。
57.实施例6
58.在实施例5的基础上，本实施例还包括补水装置8，补水装置8通过管路与注水泵组和orc发电机组2之间的管路连通，用于向地热井1内补水。
59.工作时，由于有部分的水分流失，因此可定期通过补水装置8向地热井1内进行补水，保证地热井1内水资源的平衡，避免地面塌陷。
60.优选地，本实施例中，上述补水装置8可以为补水箱，补水箱通过补水管路与注水泵组和orc发电机组2之间的管路连通，且该补水管路上固定安装有补水泵。补水时，补水泵定期启动，并将补水箱内的水送至地热井1内。
61.基于上述方案，还可以在管路上固定安装流量计，流量计通过线路与控制器连接，用于检测管路中水的流量，并将对应的流量信号发送给控制器，控制器接收对应的流量信
号并根据该流量信号控制补水泵进行补水。
62.实施例7
63.在实施例6的基础上，本实施例中，注水泵组和orc发电机组2之间连通的管路上设有补水取样口，补水取样口处固定安装有补水取样阀9；加药装置还包括补水加药器10，补水加药器10通过管路与注水泵组和orc发电机组2之间连通的管路连通，用于根据补水取样口取样检测的结果进行加药以调整送入地热井1水的酸碱度。
64.工作时，根据补水取样口取样检测的结果通过补水加药器10进行加药，以调整地热水的酸碱度，避免管路结垢和腐蚀设备，延长设备的使用寿命。
65.优选地，本实施例中，补水加药器10可以为在对应的管路上设置加药口，该加药口处固定安装有阀门。加药时，手动开启阀门即可进行手动加药。
66.或者，还可以在补水取样口处固定安装酸碱度检测仪，酸碱度检测仪和加药装置分别通过线路与控制器连接。使用时，通过酸碱度检测仪检测管路中水的酸碱度，并将对应的检测结果发送给控制器；控制器接收对应的检测结果，并根据该检测结果启动加药装置进行自动加药。
67.或者补水加药器10采用加药盒，加药盒通过管路与对应的管路连通，该管路上固定安装有电子阀，该电子阀与控制器连接。加药时，控制器开启电子阀进行自动加药。
68.优选地，本实施例中，取样时，手动开启补水取样阀9，人工进行取样，并通过相应的仪器进行检测，检测水样的酸碱度、金属离子含量和放射性，从而根据检测的结果进行加药处理。
69.实施例8
70.在实施例6至实施例7任一项的基础上，本实施例中，补水装置8与注水泵组之间连通的管路上固定安装有水处理器11，用于去除补水时水中的杂质。工作时，可通过水处理器11去除补水时水中的杂质，避免管路结垢和设备腐蚀，延长设备的使用寿命。
71.优选地，本实施例中，注水泵组和orc发电机组2之间的管路对应水处理器11两端的位置分别固定安装有阀门。
72.另外，水处理器11的旁边设有旁通管路，该旁通管路的两端分别与注水泵组和orc发电机组2之间的管路对应水处理器11两端的位置连通，且其上固定安装有旁通阀；上述两个阀门位于旁通管路的两端之间。
73.而且注水泵组和orc发电机组2之间的管路对应旁通管路两端的位置分别固定安装有压力表。
74.优选地，本实施例中，水处理器11优选全程水处理器，全程水处理器采用现有技术，其具体结构及原理在此不再进行赘述。
75.实施例9
76.在实施例8的基础上，本实施例中，补水装置8与注水泵组之间连通的管路上还固定安装有储气罐12，用于收集补水时水中的溶解氧。工作时，可通过储气罐12回收水中的溶解氧，既可以实现溶解氧的回收利用，又可避免溶解氧影响其他部件的运行，保证整个系统的正常运行。
77.除上述实施方式外，也可以在对应的管路上设置排气口，该排气口处固定安装有排气阀，可人工手动定期开启排气阀以进行排气。该方式溶解氧直接排放至大气中，无法实
现溶解氧的利用。
78.实施例10
79.在上述各实施例的基础上，本实施例中，地热井1为u形井，注水泵组和orc发电机组2分别通过管路与u形井井口的两侧连通，结构简单，设计合理，保证地热井1的取水和进水互不影响，即注水泵组将水从地热井1井口的一侧送入地热井1内，并由地热井1井口的另一侧送至orc发电机组2。
80.除上述实施方式外，地热井1也可以采用竖井，即注水泵组和orc发电机组2均直接通过管路与竖井的井口连通，这种设计方式地热井1的取水和进水会相互干扰，影响orc发电机组2发电的效率。
81.本实用新型的工作原理如下：
82.工作时，地热井1内的160℃、200t/h的高温地热水作为热源驱动orc发电机组2发电，在orc发电机组2内分别经过过热、蒸发、预热器放热后变为85℃热水送回地热井1，实现地热水的循环使用；另外，通过加药装置对地热水进行酸碱度中和处理，避免管路结垢及腐蚀设备，延长设备的使用寿命。
83.本实用新型的优势在于：
84.1、orc发电机组采用高速直连发电系统，通过整流逆变实现并网，热源负荷适应范围更广，达到30％～110％；
85.2、orc发电机组采用磁悬浮轴承全封闭结构，无润滑油系统，结构紧凑，效率高，工质对外零泄露；
86.3、orc发电机组具有较高的自动化程度，可实现一键启机，变负荷自动调节，无人值守运行；
87.4、orc发电机组可与物联网通讯模块通讯连接，可实现远程监控及app手机监控功能；
88.5、orc余热发电机组长期运行5年低(免)维护，成本低。
89.需要说明的是，本实用新型所涉及到的各个部件均采用现有技术，并且上述各个部件与控制器(型号tc-scr)电连接，控制器与各个部件之间的控制电路为现有技术。
90.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，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。