一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统技术方案

本技术公开了一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，包括超长重力热管、悬浮式汽轮机、发电机、冷凝器和增压泵；超长重力热管埋设在选定的地热井内，超长重力热管底部深入地下热储，超长重力热管的工质出口与悬浮式汽轮机的蒸汽入口相连，悬浮式汽轮机通过机械传动结构与发电机相连；悬浮式汽轮机的蒸汽出口与冷凝器相连，冷凝器通过增压泵与超长重力热管的工质回注口相连。本系统竖向安装汽轮机，利用汽轮机进出口之间的压力差来抵消汽轮机转动部件重力，实现汽轮机转动部件气动悬浮；汽轮机转动部件采用悬浮式设计，摩擦阻力极低，无需或只需很少的润滑机油进行润滑，避免润滑机油混入工质的情况，提高了汽轮机的工作效率。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及地热能发电，尤其涉及一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统。

技术介绍

1、实现碳达峰、碳中和，确保国家能源安全，最好的方法就是发展绿色可再生能源。地热能分布广泛、储量巨大且输出稳定，不易受环境的影响，具有成为基础负荷的潜力。然而地热资源往往温度较低，传统的开采利用技术发电效率很低，经济效益较差，限制了其发展；现有的超长蒸汽热管直驱地热发电系统效率仍旧需要进一步提高。

技术实现思路

1、本技术的目的是克服上述现有技术的不足，提供一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统。

2、本技术是通过以下技术方案来实现的：一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，包括超长重力热管、悬浮式汽轮机、发电机、冷凝器和增压泵；所述超长重力热管埋设在选定的地热井内，所述超长重力热管底部深入地下热储，所述超长重力热管的工质出口与所述悬浮式汽轮机的蒸汽入口相连，所述悬浮式汽轮机通过机械传动结构与所述发电机相连；所述悬浮式汽轮机的蒸汽出口与所述冷凝器相连，所述冷凝器通过所述增压泵与所述超长重力热管的工质回注口相连。

3、本系统根据电力需求和资源分布选定地热井，埋设超长重力热管，系统整体结构与朗肯循环相类似，热管在其中起到锅炉作用，既可以用于水热地热源的开发，也可以用于干热岩型地热资源的开发。

4、超长重力热管直驱地热发电系统内的工质选择氨或水，系统内地下采热和地面发电采用同一批工质。本系统中，工质以热力学适配性为主要筛选标准，一般为氨或水，也可以是其它适合的工质。

5、所述悬浮式汽轮机有两种情况，第一种情况为悬浮式汽轮机的转动部件采用气动悬浮式布置，所述悬浮式汽轮机轴向垂直于地面布置。转动部件的悬浮，使得转动部件摩擦阻力极低，无需或只需很少的润滑机油或润滑脂进行润滑；其采用垂直于地面的布置方式时，可利用汽轮机蒸汽入口和蒸汽出口之间的压力差来抵消汽轮机转动部件的重力，从而实现汽轮机转动部件的气动悬浮。

6、所述悬浮式汽轮机的转动部件的重力与所述悬浮式汽轮机内进出蒸汽力差大小相等。转动部件的重力与其进出蒸汽力差大小相等，以便在运行中实现悬浮。

7、所述悬浮式汽轮机的第二种情况为采用磁悬浮式汽轮机，所述悬浮式汽轮机的转动部件采用磁力驱动悬浮式布置。当气动悬浮式布置方式不能满足实际应用需求时，也可以采用常规的布置方式，但常规布置方式需要采用磁悬浮式汽轮机时，悬浮式汽轮机的转动部件是依靠磁力驱动来实现悬浮的。

8、与现有技术对比，本技术的优点在于：本系统提出悬浮式汽轮机和超长重力热管蒸气直驱发电系统的组合，利用汽轮机转动部件在悬浮情况下极低的摩擦阻力，来提升汽轮机效率，进而提高系统发电量，最终提升技术的市场竞争力。第一种情况下，利用汽轮机进出口之间的压力差来抵消汽轮机转动部件重力，从而实现汽轮机转动部件气动悬浮；无需进行额外的部件支持，可操作性强，还避免了汽轮机进出口之间压力引起的汽轮机轴向力过大的情况。在第一种情况不满足的情况下，利用磁力驱动，一样可以使得发动机转动部件悬浮。本系统中汽轮机旋转部件由于采用悬浮式设计，转动部件摩擦阻力极低，无需或只需很少的润滑机油或润滑脂进行润滑，可以极大的避免不利情况的出现，避免润滑机油混入工质中的情况出现。

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【技术保护点】

1.一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：包括超长重力热管、悬浮式汽轮机、发电机、冷凝器和增压泵；所述超长重力热管埋设在选定的地热井内，所述超长重力热管底部深入地下热储，所述超长重力热管的工质出口与所述悬浮式汽轮机的蒸汽入口相连，所述悬浮式汽轮机通过机械传动结构与所述发电机相连；所述悬浮式汽轮机的蒸汽出口与所述冷凝器相连，所述冷凝器通过所述增压泵与所述超长重力热管的工质回注口相连。

2.根据权利要求1所述的采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：超长重力热管直驱地热发电系统内的工质选择氨或水，系统内地下采热和地面发电采用同一批工质。

3.根据权利要求1所述的采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：所述悬浮式汽轮机的转动部件采用气动悬浮式布置，所述悬浮式汽轮机轴向垂直于地面布置，并且所述悬浮式汽轮机位于所述超长重力热管上方。

4.根据权利要求1所述的采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：所述悬浮式汽轮机的转动部件的重力与所述悬浮式汽轮机内进出口蒸汽力差大小相等。

5.根据权利要求1所述的采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：所述悬浮式汽轮机采用磁悬浮式汽轮机，所述悬浮式汽轮机的转动部件采用磁力驱动悬浮式布置。

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【技术特征摘要】

1.一种采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：包括超长重力热管、悬浮式汽轮机、发电机、冷凝器和增压泵；所述超长重力热管埋设在选定的地热井内，所述超长重力热管底部深入地下热储，所述超长重力热管的工质出口与所述悬浮式汽轮机的蒸汽入口相连，所述悬浮式汽轮机通过机械传动结构与所述发电机相连；所述悬浮式汽轮机的蒸汽出口与所述冷凝器相连，所述冷凝器通过所述增压泵与所述超长重力热管的工质回注口相连。

2.根据权利要求1所述的采用悬浮式汽轮机的超长重力热管直驱地热发电系统，其特征在于：超长重力热管直驱地热发电系统内的工质选择氨或水，系统内地下采热和地面发电采用同一批...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋方明，马青山，黄文博，陈娟雯，李志斌，李昂，
申请(专利权)人：中国科学院广州能源研究所，
类型：新型
国别省市：