[实用新型]一种五阶段梯级原位地热发电系统

说明书

一种五阶段梯级原位地热发电系统。系统由入水段、换向器、水流段、井内热伏发电模块、传热段、顶部热伏发电模块和透平发电模块构成。入水段由多跟入水管连接而成，换向器将水流段外管与内管之间的回灌水引入入水段，进而引入地下；水流段的井用潜水泵装在水流段内管正中间；井内热伏发电模块内设有相变型热伏发电基础模块和管壁型热伏发电基础模块。传热段设有磁悬浮发电段。顶部热伏发电模块顶部热伏发电模块底端与传热段连接管旋合。透平发电模块采用ORC有机朗肯发电机。本实用新型满足施工需求的深地原位地热发电；在原位地热发电过程中，地热水原地回灌；实现磁悬浮、透平、管壁、相变热伏、顶部热伏五阶段梯级地热发电，最大效率利用热能。

一、技术领域

本实用新型涉及地热发电领域，具体是一种五阶段梯级原位地热发电系统。

二、背景技术

地热是一种新型的洁净能源，分布广泛，蕴藏量丰富。用地热来进行发电和取热，产生的污染很少并且能源可再生，发电、取热单位成本低。因此，地热发电取热越来越多地受到关注和利用。申请号CN202010112988.6《一种原位地热发电系统》，提供了一种原位地热发电系统，包括热管、热电温差发电装置和磁悬浮发电装置。直接将热管深埋于地下，热管位于地热源处，一方面，位于热管下段的热电温差发电装置能够直接将地热能转化为电能，另一方面，循环工质在相变为气态工质的过程中，所形成向上的汽态工质会驱动位于热管中部的磁悬浮发电装置，将地热能转化为机械能再转化为电能，具有地热原位发电、能量损耗低和发电效率高等优点。申请号：CN201711393103.9《原位地热热电发电装置集成一体化系统》提供了一种原位地热热电发电装置集成一体化系统，由最外层的防护层、处于中间进行传热的高导热凝胶层和最内层的冷水循环管构成。热电装置无机械转动部分，工作无噪声，将热能直接转化为电能，不产生机械能损耗，在深地、地表温泉等不同品位热源处都能进行热电转换发电。虽然上述申请具有独到的优点，但是均存在下述共同的问题：

(1)没有考虑深地地热井施工需求；(2)没有考虑地热水回灌。

三、实用新型内容

本实用新型的目的，是针对现有技术的不足，提出一种能够满足施工需求，且在原位地热发电过程中，地热水原地回灌的深地原位地热发电系统。

本实用新型的目的是这样达到的：地热发电系统共有含磁悬浮发电、透平发电、管壁发电、相变热伏发电、顶部热伏发电五个阶段。系统由入水段、换向器、水流段、井内热伏发电模块、传热段、顶部热伏发电模块和透平发电模块构成。入水段、换向器、水流段、井内热伏发电模块、传热段均在地下，且按由深地到地表的顺序依次对接。顶部热伏发电模块部分安装在地下，部分安装在地面，透平发电模块安装在地面。

入水段由多跟入水管连接而成，每根入水管一端加工成入水外螺纹，另一端加工成入水内螺纹；两端的外螺纹和内螺纹大径、小径和螺距相等，相邻入水管通过两端外螺纹和内螺纹旋合连接，构成所需要长度的入水段；入水段顶端接口与换向器的入水段连接端口通过旋合紧密连接。入水段最低处为回灌入口，入水段最高处为入水段顶端接口；入水段顶端接口为外螺纹，回灌入口为内螺纹。

换向器由入水段连接端口、四个回灌水连通器、水流段连接接口三部分连接而成。换向器将水流段外管与内管之间的回灌水，通过回灌水连通器，引到入水段连接接口，通过与入水段顶端接口旋合连接，将回灌水引入入水段，并从回灌入口将回灌水引入地下。

水流段由轴流水泵段、水流段连接器和水流段管道构成，水流连接器连接相邻的水流段管道，根据需要连接成任意长度。

轴流水泵段由水流段内管和井用潜水泵构成，井用潜水泵装在水流段内管正中间，井用潜水泵吸入管与水流段内管之间轴流水泵密封圈密封。

水流段连接器由水流段外管连接器、水流段内管连接器、水流段卡固件构成；水流段管道由水流段内管和水流段外管构成；水流段内管和水流段外管长度相等，设其长度为Hn。