[发明专利]一种用于地热能的全流循环发电装置

说明书

本发明公开一种用于地热能的全流循环发电装置，由第一阀(1)、预处理器(2)、第二阀(3)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、第一联轴器(5)、第二联轴器(6)、第三阀(7)、负压冷凝器(8)、第四阀(9)、水泵(10)、第五阀(11)、双螺杆真空泵(12)、一对同步齿轮(13)、第三联轴器(14)和发电机(15)组成；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)进行全流循环，螺杆转子具有变螺距和锥形的特点；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、双螺杆真空泵(12)和发电机(15)同轴串联；提高了本装置的热能利用率，整个发电装置具有结构紧凑、干式无油、力矩变化均匀的优点。

技术领域

本发明涉及一种用于地热能的发电装置，特别是涉及一种采用大膨胀比全流双螺杆膨胀机和双螺杆真空泵的发电装置。

背景技术

地热能是指储藏在地下以岩石或流体作为载体的热量，储量丰富，清洁低污染，是一种理想的用于发电的可再生能源；地热能发电可分为地热水发电、地热湿蒸汽发电和地热干蒸汽发电三种方式。我国的地热资源以中低温型为主；在低焓能源利用中，螺杆膨胀机作为气液两相全流动力机具有很大优势，同时具备效率高、适用于汽水两相工质和自洁除垢的能力。

中国专利，公布号CN206129323U，公开了一种用于低温余热回收系统的双螺杆膨胀机；该装置的双螺杆膨胀机的特点为：双螺杆膨胀机的螺杆转子等螺距，并且沿轴向位置各截面的端面型线不变，面积利用系数不变，齿间容积变化不够大，膨胀比小。

为了最大程度的利用地热能中的气相和液相所包含的热能，提高热能的利用率，采用全流循环将气相和液相混合物完全膨胀至气相，能够最大程度的利用地热能中的气相和液相所包含的热能。但是实现全流循环需要具有大膨胀比的膨胀机；因此研究具有大膨胀比的双螺杆膨胀机，并实现全流循环具有重要的意义。

发明内容

为了提高地热能的热能利用率，能够实现全流循环，本发明提出一种用于地热能的全流循环发电装置，采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)进行全流循环，将气相和液相混合物完全膨胀至气相；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)采用变螺距、锥形的螺杆转子；采用负压冷凝器(8)将水蒸汽冷凝至液态水；采用双螺杆真空泵维持负压冷凝器(8)中的负压，并将其内的不凝气抽出；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、双螺杆真空泵(12)和发电机(15)同轴串联。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于地热能的全流循环发电装置，由第一阀(1)、预处理器(2)、第二阀(3)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、第一联轴器(5)、第二联轴器(6)、第三阀(7)、负压冷凝器(8)、第四阀(9)、水泵(10)、第五阀(11)、双螺杆真空泵(12)、一对同步齿轮(13)、第三联轴器(14)和发电机(15)组成；地热井产生的地热水和水蒸汽，经过第一阀(1)，进入预处理器(2)除去杂质后，变成饱和汽液混合物；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀，膨胀后变为全气相水蒸汽，由具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口流出并进入负压冷凝器(8)内进行等压冷凝，被冷凝成液态水，双螺杆真空泵(12)抽取负压冷凝器(8)中的不凝气，使得负压冷凝器(8)保持恒定的真空度，液态水被水泵(10)从负压冷凝器(8)中抽出；工作过程中，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)带动双螺杆真空泵(12)和发电机(15)一起转动，进行发电。

所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，经过预处理器(2)预处理后的饱和汽液混合物的气液体积比范围为：90％～99.9％；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀的膨胀比范围为：20～25；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)入口的饱和汽液混合物的温度范围为：95～100℃，压力范围为：84.56～101.13kPa；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口的水蒸汽温度范围为25～30℃，压力范围为3.23～4.24kPa；经过负压冷凝器(8)冷凝后的液态水温度范围为20～25℃，负压冷凝器(8)的真空度为3.23～4.24kPa。