一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统的制作方法

1.本实用新型涉及地热资源利用技术领域，具体涉及一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统。


背景技术：

2.我国的很多地区地热资源丰富，特别是华北地区水热型地热资源尤其丰富。
3.目前，国内地热利用技术应用已经非常普遍，比如中国专利 cn109607476a
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公开了一种地热驱动的甲醇重整制氢的热电氢三联供系统，其包括与地热井连接的地热加热单元、重整制氢单元和燃烧发电单元。整个系统直接采用地热作为热源加热工质，受热后的工质为甲醇重整制氢反应提供热量，工质释放热量后仍有一定的热能，用来加热提供家用热水，未反应完的甲醇在燃烧发电单元中燃烧发电，为用户提供电力。
4.该三联供系统利用地热能甲醇重整制得氢气的同时为用户发电和提供生活热水，实用性强并且能量利用率高，适用于地处地热资源丰富区域的小微型应用场合，满足用户多种用能需求；
5.但是，上述设计中应用地热加热单元、燃烧发电单元进行生产，使整个工艺过程变得相当复杂，并且生产成本较高，仅能用于小型生产使用，无法大规模进行生产。
6.另有，中国专利cn102398950a大型地热多级蒸发海水来获取淡水的装置及其方法，
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包括一级海水蒸发过滤稀释装置，二级海水蒸发过滤稀释装置，三级海水蒸发过滤稀释装置，四级海水蒸发过滤稀释装置，引水沟、海水过滤池、供电系统、沉淀杂质排污泵、淡水池，解决了传统的的蒸馏或提纯的过滤方法成本较高，且规模较小的问题。
7.该淡化海水的方法虽然能够对地热进行合理的利用，但是整个淡化步骤相当复杂、生产周期也较长；
8.因此实用新型想设计一种能够利用地下水进行发电，并将部分地下水进行电解制氢的联合生产系统，不仅将目前所用地热发电系统和淡化水系统进行简单化、合理化，而且对地热水源进行了二次利用，从而进一步提高地热水源的利用率，更加符合节能减排的联合生产需求。


技术实现要素：

9.本实用新型的目的就是针对现有技术存在的缺陷，提供一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，其结构简单、合理，不仅将目前所用地热发电系统和淡化水系统进行简单化、合理化，而且对地热水源进行了二次利用，从而进一步提高地热水源的利用率，更加符合节能减排的联合生产需求。
10.本实用新型的技术方案是：
11.一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，包括地热井、回灌井、潜水泵、闪蒸罐、汽轮机、发电机、电解槽、冷凝器、淡水储罐、第一动力泵、第二动力泵、热水管路、尾水管路、冷却水管路、蒸汽管路、排气管路和电缆；
12.所述潜水泵位于地热井内，所述潜水泵的出水口与闪蒸罐的进水口通过热水管路连通，所述闪蒸罐的出水口与第一动力泵的进水口通过尾水管路连通，所述第一动力泵的出水口并联有第一支路和第二支路，所述第一支路与回灌井连通，所述第二支路与电解槽连通，所述第二支路上安装有流量调节阀；
13.所述闪蒸罐的顶部设有蒸汽出口，所述蒸汽出口与汽轮机的进汽口通过蒸汽管路连通，所述汽轮机的出汽口与冷凝器的热源端进口通过排气管路连通，所述冷凝器热源端出口与淡水储罐连通，所述冷凝器的冷源端以及第二动力泵串联在冷却水管路上；
14.所述汽轮机的动力输出端与发电机的动力输入端连接，所述发电机的电力输出端与电解槽的电力输入端通过电缆进行电连接。
15.优选的，所述发电机与电解槽之间的电缆上串联有变压器。
16.优选的，所述电解槽的顶部安装有导气罩，所述导气罩的顶部设有氢气出口。
17.优选的，所述氢气出口通过导管连接有储氢容器。
18.优选的，所述储氢容器为压力罐。
19.优选的，所述热水管路和尾水管路上均包裹有保温隔热层。
20.优选的，所述地热井和回灌井的底部之间开设有将其连通的水平井。
21.一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统的联产方法，包括以下步骤：
22.1）地热井内的地热水经过潜水泵泵入闪蒸罐；
23.2）地热水经闪蒸罐内升温一部分形成水蒸汽，另一部分以尾水的形式经尾水管路排出，并分成两路支路；
24.3）第一支路回流至回灌井，第二支路用于电解槽电解制氢使用；
25.4）闪蒸罐内生成的水蒸汽经过蒸汽管路进入汽轮机，并推动汽轮机工作；
26.5）由汽轮机带动发电机进行发电，发电机所产生的电能一部分供给电解槽使用；
27.6）水蒸汽推动汽轮机工作后经排气管路进入冷凝器液化，最后收集在淡水容器中，供生活及生产使用。
28.本实用新型与现有技术相比较，具有以下优点：
29.本实用新型结构简单、合理，通过闪蒸罐将地热水进行汽化形成水蒸汽，再由水蒸汽推动汽轮机带动发电机工作，发电机产生的电能用于电解槽制氢使用；
30.同时，电解槽内所用的生产水来自地热水，这便对地热水进行了二次利用，从而实现电能、制氢的联合生产；
31.另外，水蒸汽推动汽轮机工作后，经排气管路进入冷凝器液化，形成淡水，从而为生产或生活提供丰富的淡水资源，进而使本实用新型形成一个更加合理、更加完整的生态圈。
附图说明
32.图1为本实用新型的结构示意图；
33.图中：1、地热井，2、回灌井，3、潜水泵，4、热水管路，5、闪蒸罐，6、蒸汽管路，7、汽轮机，8、发电机，9、电缆，10、变压器，11、储氢容器，12、导气罩，13、电解槽，14、第二支路，15、排气管路，16、冷凝器，17、冷却水管路，18、第二动力泵，19、淡水储罐，20、尾水管路，21、第一动力泵，22、第一支路，23、水平井，24、流量调节阀。
具体实施方式
34.下面是结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
35.实施例1
36.参见图1，一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，包括地热井1、回灌井2、潜水泵3、闪蒸罐5、汽轮机7、发电机8、电解槽13、冷凝器16、淡水储罐19、第一动力泵21、第二动力泵18、热水管路4、尾水管路20、冷却水管路17、蒸汽管路6、排气管路15和电缆9。
37.潜水泵3位于地热井1内，潜水泵3的出水口与闪蒸罐5的进水口通过热水管路4连通。
38.闪蒸罐5的出水口与第一动力泵21的进水口通过尾水管路20连通，第一动力泵21的出水口并联有第一支路22和第二支路14。
39.其中，第一支路22与回灌井2连通，第二支路14与电解槽13连通，第二支路14上安装有流量调节阀24。
40.闪蒸罐5的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口与汽轮机7的进汽口通过蒸汽管路6连通。
41.汽轮机7的出汽口与冷凝器16的热源端进口通过排气管路15连通，冷凝器16热源端出口与淡水储罐19连通，冷凝器16的冷源端以及第二动力泵18串联在冷却水管路17上，其中冷凝器16采用间壁式换热器。
42.汽轮机7的动力输出端与发电机8的动力输入端连接，发电机8的电力输出端与电解槽13的电力输入端通过电缆9进行电连接。
43.应用该系统的联产方法，包括以下步骤：
44.（1）地热井1内的地热水经过潜水泵3泵入闪蒸罐5，地热水在在闪蒸罐5内升温一部分形成水蒸汽，另一部分以尾水的形式经尾水管路20排出，并分成两路支路，其中第一支路22回流至回灌井2，第二支路14用于电解槽13电解制氢使用；
45.（2）闪蒸罐5内生成的水蒸汽经过蒸汽管路6进入汽轮机7，并推动汽轮机7工作，再由汽轮机7带动发电机8进行发电，发电机8所产生的电能一部分供给电解槽13使用，另一部分供给其它用电设备使用；
46.（3）水蒸汽推动汽轮机7工作后经排气管路15进入冷凝器16液化，最后收集在淡水容器中，供生活及生产使用。
47.在生产中：
48.选用地热井1内的地热水温度91℃，流量200t/h，闪蒸温度为71℃，91℃的地热水进入闪蒸器5发生闪蒸，闪蒸出的蒸汽量为7.2 t/h，未闪蒸的地热尾水温度为71℃，流量为192.8t/h；
49.发电机8的输出功率为300kw，淡水产量为7.2t/h，其中60%的电量也就是180kw用于电解制氢，则每小时制氢量约为30立方(标准工况)。
50.整个系统的输出电功率120kw可以用于其它设备使用，产氢量30 nm3/h，产淡水7.2t/h。
51.本实用新型结构简单、合理，通过闪蒸罐5将地热水进行汽化形成水蒸汽，再由水蒸汽推动汽轮机7带动发电机8工作，发电机8产生的电能用于电解槽13制氢使用；
52.同时，电解槽13内所用的生产水来自地热水，这便对地热水进行了二次利用，从而实现电能、制氢的联合生产；
53.另外，水蒸汽推动汽轮机7工作后，经排气管路15进入冷凝器16液化形成淡水，从而为生产或生活提供丰富的淡水资源，进而使本实用新型形成一个更加合理、更加完整的生态圈。
54.实施例2
55.参见图1，一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，包括地热井1、回灌井2、潜水泵3、闪蒸罐5、汽轮机7、发电机8、电解槽13、冷凝器16、淡水储罐19、第一动力泵21、第二动力泵18、热水管路4、尾水管路20、冷却水管路17、蒸汽管路6、排气管路15和电缆9。
56.潜水泵3位于地热井1内，潜水泵3的出水口与闪蒸罐5的进水口通过热水管路4连通。
57.闪蒸罐5的出水口与第一动力泵21的进水口通过尾水管路20连通，第一动力泵21的出水口并联有第一支路22和第二支路14。
58.其中，第一支路22与回灌井2连通，第二支路14与电解槽13连通，第二支路14上安装有流量调节阀24。
59.闪蒸罐5的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口与汽轮机7的进汽口通过蒸汽管路6连通。
60.汽轮机7的出汽口与冷凝器16的热源端进口通过排气管路15连通，冷凝器16热源端出口与淡水储罐19连通，冷凝器16的冷源端以及第二动力泵18串联在冷却水管路17上，其中冷凝器16采用间壁式换热器。
61.汽轮机7的动力输出端与发电机8的动力输入端连接，发电机8的电力输出端与电解槽13的电力输入端通过电缆9进行电连接。
62.作为本实施例进一步优选的方案：
63.发电机8与电解槽13之间的电缆9上串联有变压器10。
64.本实施例通过增加变压器10，能够对电压进行升高，进一步提高电解槽13生产的效率。
65.实施例3
66.参见图1，一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，包括地热井1、回灌井2、潜水泵3、闪蒸罐5、汽轮机7、发电机8、电解槽13、冷凝器16、淡水储罐19、第一动力泵21、第二动力泵18、热水管路4、尾水管路20、冷却水管路17、蒸汽管路6、排气管路15和电缆9。
67.潜水泵3位于地热井1内，潜水泵3的出水口与闪蒸罐5的进水口通过热水管路4连通。
68.闪蒸罐5的出水口与第一动力泵21的进水口通过尾水管路20连通，第一动力泵21的出水口并联有第一支路22和第二支路14。
69.其中，第一支路22与回灌井2连通，第二支路14与电解槽13连通，第二支路14上安装有流量调节阀24。
70.闪蒸罐5的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口与汽轮机7的进汽口通过蒸汽管路6连通。
71.汽轮机7的出汽口与冷凝器16的热源端进口通过排气管路15连通，冷凝器16热源端出口与淡水储罐19连通，冷凝器16的冷源端以及第二动力泵18串联在冷却水管路17上。
72.汽轮机7的动力输出端与发电机8的动力输入端连接，发电机8的电力输出端与电解槽13的电力输入端通过电缆9进行电连接。
73.作为本实施例进一步优选的方案：
74.电解槽13的顶部安装有导气罩12，导气罩12的顶部设有氢气出口，氢气出口通过导管连接有储氢容器11，储氢容器11为压力罐。
75.本实施例通过增加导气罩12，更加便于氢气的收集至压力罐内存储，这不仅能够满足氢气即产即用的需求，而且还能够将丰富的氢气资源进行储存。
76.实施例4
77.参见图1，一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，包括地热井1、回灌井2、潜水泵3、闪蒸罐5、汽轮机7、发电机8、电解槽13、冷凝器16、淡水储罐19、第一动力泵21、第二动力泵18、热水管路4、尾水管路20、冷却水管路17、蒸汽管路6、排气管路15和电缆9。
78.潜水泵3位于地热井1内，潜水泵3的出水口与闪蒸罐5的进水口通过热水管路4连通。
79.闪蒸罐5的出水口与第一动力泵21的进水口通过尾水管路20连通，第一动力泵21的出水口并联有第一支路22和第二支路14。
80.其中，第一支路22与回灌井2连通，第二支路14与电解槽13连通，第二支路14上安装有流量调节阀24。
81.闪蒸罐5的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口与汽轮机7的进汽口通过蒸汽管路6连通。
82.汽轮机7的出汽口与冷凝器16的热源端进口通过排气管路15连通，冷凝器16热源端出口与淡水储罐19连通，冷凝器16的冷源端以及第二动力泵18串联在冷却水管路17上。
83.汽轮机7的动力输出端与发电机8的动力输入端连接，发电机8的电力输出端与电解槽13的电力输入端通过电缆9进行电连接。
84.作为本实施例进一步优选的方案：
85.热水管路4和尾水管路20上均包裹有保温隔热层。
86.本实施例通过增加保温隔热层，能够降低热量的损失，从而提高热量的利用率。
87.实施例5
88.参见图1，一种利用地热发电制氢及淡化水的联产系统，包括地热井1、回灌井2、潜水泵3、闪蒸罐5、汽轮机7、发电机8、电解槽13、冷凝器16、淡水储罐19、第一动力泵21、第二动力泵18、热水管路4、尾水管路20、冷却水管路17、蒸汽管路6、排气管路15和电缆9。
89.潜水泵3位于地热井1内，潜水泵3的出水口与闪蒸罐5的进水口通过热水管路4连通。
90.闪蒸罐5的出水口与第一动力泵21的进水口通过尾水管路20连通，第一动力泵21的出水口并联有第一支路22和第二支路14。
91.其中，第一支路22与回灌井2连通，第二支路14与电解槽13连通，第二支路14上安装有流量调节阀24。
92.闪蒸罐5的顶部设有蒸汽出口，蒸汽出口与汽轮机7的进汽口通过蒸汽管路6连通。
93.汽轮机7的出汽口与冷凝器16的热源端进口通过排气管路15连通，冷凝器16热源端出口与淡水储罐19连通，冷凝器16的冷源端以及第二动力泵18串联在冷却水管路17上，其中冷凝器16采用间壁式换热器。
94.汽轮机7的动力输出端与发电机8的动力输入端连接，发电机8的电力输出端与电解槽13的电力输入端通过电缆9进行电连接。
95.作为本实施例进一步优选的方案：
96.地热井1和回灌井2的底部之间开设有将其连通的水平井23。
97.本实施例通过增加水平井23能够实现地热井1和回灌井2的快速循环流动，使回灌的水进行快速升温，进而更好的对地热资源的合理利用。