一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106996658A(43)申请公布日2017.08.01(21)申请号201710298632.4(22)申请日2017.05.02(71)申请人中能服能源科技股份有限公司地址100016北京市朝阳区酒仙桥十街坊1号院(72)发明人周世武孙桂祥叶郭波宋春节闫丽果赵曦华成龙张志强张晨李秀全郭振绪(51)Int.Cl.F25B27/00(2006.01)F22B1/00(2006.01)F24J3/08(2006.01)F01K11/02(2006.01)F01K17/06(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统(57)摘要一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，广泛适用于电厂余热回收，该系统主要由地下蒸汽生产系统和地上余热回收系统两部分组成；地下蒸汽生产系统主要由生产井、蒸汽热储、外护套管、外护套管保温层、蒸汽上升传热管、真空装置组成；地上余热回收系统主要由汽轮机、热泵压缩机、热泵蒸发器、热泵节流阀、热泵冷凝器、余热源进口管、余热源出口管、热水进口管、汽水换热器、热水出口管、凝水循环泵组成；本发明利用超深井干热岩产生的高温蒸汽推动汽轮机做功，带动热泵压缩机工作，避免耗费电厂燃煤锅炉产生的高品质蒸汽，节省大量能源，且深度回收电厂的冷却循环水(或乏汽)余热，具有良好的经济和社会效益；且本发明具有运行成本低，节能环保，系统可靠等优点。CN106996658ACN106996658A权利要求书1/1页1.一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，广泛适用于电厂余热回收，主要由地下蒸汽生产系统和地上余热回收供热系统组成，其特征在于：地下蒸汽生产系统包括：生产井(1)、蒸汽热储(2)、外护套管(3)、外护套管保温层(4)、蒸汽上升传热管(5)、真空装置(6)；地上余热回收系统组成包括：汽轮机(7)、热泵压缩机(8A)、热泵蒸发器(8B)、热泵节流阀(8C)、热泵冷凝器(8D)、余热源进口管(9)、余热源出口管(10)、热网水进口管(11)、汽水换热器(12)、热网水出口管(13)、凝水循环泵(14)；生产井(1)由超深井钻井机械钻探完成，通过人工压裂的方式获得蒸汽热储(2)，外护套管(3)位于生产井(1)的径向内侧，并通过钻井机械紧贴安放在生产井(1)的内壁，外护套管保温层(4)位于外护套管(3)径向外侧，蒸汽上升传热管(5)位于外护套管(3)径向内侧，其一端深入连接蒸汽热储(2)，另一端连接真空装置(6)，工作中的真空装置(6)不断抽引着高温蒸汽沿着蒸汽上升传热管(5)内壁高速上升，产生的高温蒸汽沿着管道进入汽轮机(7)中，推动汽轮机(7)带动热泵压缩机(8A)工作，热泵压缩机(8A)不断压缩来自热泵蒸发器(8B)循环工质，并且将循环工质输送到热泵冷凝器(8D)中，热泵蒸发器(8B)的工质因吸收来自余热源进口管(9)中余热源的余热后不断蒸发进入热泵压缩机(8A)中，温度降低后的余热源从余热源出口管(10)流出，起着节流降压作用的热泵节流阀(8C)不断调节着进入热泵蒸发器(8B)的流量，热泵冷凝器(8D)中的工质不断冷凝放热，释放的热量被热网水进口管(11)中的热水吸收，完成第一次温度提升，热水随后流入汽水换热器(12)中，吸收来自汽轮机(7)凝水余热和乏汽余热，完成第二次温度提升，并通过热网水出口管(13)流出，蒸汽凝水通过凝水循环泵(14)泵入到生产井(1)中，蒸汽凝水沿外护套管(3)内壁流入蒸汽热储(2)中，完成蒸汽的循环。2.根据权利要求1所述的一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的生产井(1)为干热岩井自循环式，深度为7000m-8000m，且井内一次性加入用以产生高温蒸汽的循环水。3.根据权利要求1所述的一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的蒸汽上升传热管(5)上部设置真空装置(6)，其下部开口形状为喇叭形。4.根据权利要求1所述的一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的蒸汽上升传热管(5)外表面涂刷抗高温隔热材料。5.根据权利要求1所述的一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的汽轮机(7)做功后的乏汽及凝水直接进入汽水换热器(12)与热水进行换热。6.根据权利要求1所述的一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的热泵蒸发器(8B)中的余热形式为冷却循环水(或乏汽)。7.根据权利要求1所述的一种超深井干热岩蒸汽透平式热泵余热回收供热系统，其特征在于：所述的热水经过热泵冷凝器(8D)进行初次温度提升，再进入汽水换热器(12)进行第二次温度