[发明专利]地热电站及其运行方法

说明书

本发明是关于一种地热电站及其运行方法，该电站具有生产热的地热流体的生产井，该电站使用地热流体产生有用功，以及接收已热量耗尽的地热流体的舍弃井，下文称之为已述类型的地热电站。

一个简单的地热电站包括一个热机，由生产井提取的地热流体所驱动，把流体中的一部分热量转变成有用的功。如果从热机排出的已热量耗尽的地热流体能直接排到环境里的话，那建造和运行就简单了。然而，地热流体中几乎总含有大量的不凝性气体，像二氧化碳和硫化氢，有时也含有大量的其他气体。在这种情况下，为保护环境通常严禁从热机直接排到环境里。

因为环境法规的约束和为了从地热流体中提取更多的功，通常的途径是从热机排到一个冷凝器里，其中的冷却水间接地被用来提高通过热交换器时的温降，借以增加热机上的热位差。这种情况下，冷凝器必须在真空下运行，为此，需要一个容量相当大的真空泵，因为地热流体中存在不凝性气体，需要由泵将其送回到舍弃井里，而不是排放到大气里。除了真空泵外还需要一个冷凝液体泵，以把冷凝液体送到舍弃井里。这样，利用水冷却器可获得更大热效率，但需要更复杂和昂贵的设备，而热机产生的有用功大部分被用去直接驱动真空泵。此外，在井的使用期间，随着井的使用期限的增加，从生产井提取的地热流体中所含各种气体的量常常会增加，从而，所需真空泵的容量也随之增加。

因此，本发明的一个目的是提供一种新的改进的已述类型的地热电站，及其运行的方法，其中电站的总效率也得到改进。

根据本发明，已述类型的地热电站包括一个为产生动力而由热的地热流体所驱动的热机，一个用以吸热的吸热装置，和一个与吸热装置联合运行并且接受热机排出的地热流体的第一冷凝器，它在大于或等于大气压下运行，并产生热量耗尽的地热流体。本发明也包括把来自第一冷凝器热量耗尽的地热流体送返回到舍弃井里的装置，和把来自第一冷凝器的不凝性气体排放到舍弃井里的装置（如单级压缩机）。

通过维持第一冷凝器中压力大于或等于大气压力，可避免在第一冷凝器中形成真空。此外，因为只需要一个压缩机，而不需真空泵和压缩机，所以简化了把来自冷凝器的不凝性的气体排放到舍弃井里的过程。因为第一冷凝器中的压力增加，超过它的常规值时，第一冷凝器中的不凝性气体对于热传递系数的不利影响减少，因此，第一冷凝器的热传递面可以减小到常规值以下，这样，第一冷凝器中不凝性气体量的改变对于系统正常运行的影响就减小了。

吸热装置最好包括一个封闭式的兰金循环有机流体电站。有机流体电站包括一个与第一冷凝器联合运行并且含有有机流体用以产生蒸汽的蒸发器，一个由蒸汽驱动产生动力和热量耗尽的蒸汽的汽轮机，一个使来自汽轮机的蒸汽凝成冷凝液体的第二冷凝器，以及一个把冷凝液体送返回到蒸发器里的装置，第二冷凝器用来自冷却塔的冷却水或者用空气间接冷却。

虽然第一冷凝器在大于或等于大气压力下运行，限制了电站的地热液体热机可以产生的功，但是使用封闭式兰金循环有机流体电站从第一冷凝器中提取热量，并把该热量提供给一个汽轮机，因此，使得如此建造的这种混合电站更为有效。

本发明除了适用于地热电站外，也适用于其他电站，以去除蒸汽中的不凝性气体。除此之外，本发明也适用于利用蒸汽的工业过程中以及利用地热井产生蒸汽的工业生产中。

如下附图表明了本发明的实施方案，其中：

图1表示一种现有技术中的地热电站;

图2为已述类型的普通地热电站的示意图;

图3为本发明地热电站的方块流程示意图;

图4为本发明另一实施方案的地热电站方块流程示意图。

现在参照流程图，图1中标号10表示一个简单的地热电站，它适合于利用含有少量允许排向大气的不凝性气体的地热流体。因此电站10包括生产地热蒸汽的生产井11，和驱动发电机（未画出）产生有用功的并由来自生产井的蒸汽所驱动的汽轮机12。正如图1指出的，汽轮机12的蒸汽直接排向大气。