[实用新型]基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统

权利要求书

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。