一种多区域复合型原位地热发电系统的制作方法

技术特征：
1.一种多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：系统有地表工质冷凝区域、深部原位磁悬浮发电区域、深部原位热伏发电区域共三个区域，同时采用热伏发电和磁悬浮发电两个发电阶段进行原位地热发电；三区域均有不同的发电模块；深部原位热伏发电区域模块(1)设置在地热水中，地表工质冷凝区域模块(3)设置在地表或者河流、湖、海中，深部原位磁悬浮发电区域模块(2)设置在深部原位热伏发电区域模块(1)与地表工质冷凝区域模块(3)之间；深部原位热伏发电区域模块(1)由数个深部原位热伏发电管和深部底端盖板构成；各深部原位热伏发电管之间的电能采用并联、串联或并联串联组合后输出；深部原位磁悬浮发电区域模块(2)由下绝热段(210)、上绝热段(220)、磁悬浮发电段(230)构成，电能单独输出；地表工质冷凝区域模块(3)由地表工质冷凝区外壳(311)、地表工质冷凝区热伏发电模块(312)、地表工质冷凝区内层(313)、地表工质冷凝区密封圈(314
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1、314
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2)、地表工质冷凝区内螺纹(315)、工质注入管(316)、真空抽吸管(317)、肋片(318
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1、318
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2～318
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n)、地表工质冷凝区顶端盖板(320)构成，电能单独输出。2.如权利要求1所述的多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：所述深部原位热伏发电管由深部原位热伏发电管外壳(111)、深部原位热伏发电模块(112)、深部原位热伏发电模块内层(113)、深部原位热伏发电模块密封圈(114
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1～114
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2)构成：深部原位热伏发电管外壳(111)为管状结构，采用导热性好的金属材料制作；下端加工成内螺纹，称为深部原位热伏发电管内螺纹(115)；上端加工成外螺纹，称为深部原位热伏发电管外螺纹(116)；深部原位热伏发电管内螺纹(115)与深部原位热伏发电管外螺纹(116)匹配，使得相邻深部原位热伏发电管旋合，旋合后构成一个管状结构，旋合时加入密封圈，使得相邻深部原位热伏发电管旋合连接处密封连接；最下端的深部原位热伏发电管内螺纹旋合一个深部底端盖板，旋合时加入密封圈，使得底端盖板与最下端的深部原位热伏发电管密封连接；根据深部原位热伏发电区域模块长度确定深部原位热伏发电管的个数，相邻深部原位热伏发电管旋合，构成所需要长度的深部原位热伏发电区域模块；所述深部原位热伏发电模块(112)由多个温差发电芯片构成，温差发电芯片的热端焊接在深部原位热伏发电管外壳(111)内侧，温差发电芯片的冷端焊接在深部原位热伏发电模块内层(113)外侧；温差发电芯片在水平方向和垂直方向对齐排列，水平方向成行，垂直方向成列；每行温差发电芯片个数相同，每列温差发电芯片个数相同；每行温差发电芯片之间连接关系为串联；各行温差发电芯片之间串联后，两端有电源输出端子，根据电源输出端子的电压的不同，电位高的输出端子称为行正极，电位低的输出端子称为行负极，所有行的行正极短路连接，构成深部原位热伏发电管的发电管正极，所有行的行负极短路连接，构成深部原位热伏发电管的发电管负极，发电管正极与发电管负极为深部原位热伏发电管电源输出端；所有深部原位热伏发电管的电源输出端，采用串联或并联的方式连接；深部原位热伏发电模块内层(113)为管状结构，由金属材料构成，上端与深部原位热伏发电管外壳平齐；外径为深部原位热伏发电管外壳内径减去2倍热伏发电模块的管壁厚度。3.如权利要求2所述的多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：在深部原位热伏发电管上端和下端，有深部原位热伏发电模块密封圈(114
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1～114
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2)，嵌入深部原位热伏发电管外壳(111)和深部原位热伏发电模块内层(113)中间，用橡胶材料制作，用于将深部
原位热伏发电模块密封；深部底端盖板为金属圆柱状，外径与深部原位热伏发电管外壳外径相同，上端加工成外螺纹，与深部原位热伏发电管内螺纹匹配。4.如权利要求1所述的多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：所述深部原位磁悬浮发电区域模块(2)中，下绝热段(210)、上绝热段(220)为绝热管(201)结构，绝热管(201)采用导热系数低、弹性模量高的材料制作；绝热管(201)外径与深部原位热伏发电管外壳(111)外径相同，绝热管内径与深部原位热伏发电模块内层(113)内径相同；上端加工成绝热管上端外螺纹(202)，与深部原位热伏发电管外螺纹(116)规格相同，下端加工成绝热管下端内螺纹(203)，与深部原位热伏发电管内螺纹(115)规格相同；磁悬浮发电段(230)由磁悬浮发电管构成，旋合在下绝热段上端，磁悬浮发电管内设磁悬浮发电机(231)；磁悬浮发电机(231)置于在发电机主轴(232)上端，安装在发电机支撑架的发电机紧固支架(242)内，支撑磁铁(234)安装在支撑磁铁支撑架的支撑磁铁紧固支架(252)内；发电机支撑架的管壁支撑架(241)粘接在绝热管(201)内侧；支撑磁铁支撑架的管壁支撑架(251)粘接在绝热管(201)内侧；发电机主轴(232)为圆柱状,由磁导率低的金属材料构成，主轴下端安装叶轮；在发电机主轴上安装有上主轴磁铁(233)和下主轴磁铁(235)；上主轴磁铁(233)和下主轴磁铁(235)均为管状，内径与发电机主轴外径相同，紧固安装在发电机主轴上，极性方向为上下方向，且极性方向相同，同为上南下北，或者下北上南；在上主轴磁铁(233)和下主轴磁铁(235)间还有支撑磁铁(234)，支撑磁铁(234)为管状，内径大于主轴外径，小于上磁铁外径，并穿过主轴，处于上主轴磁铁(233)和下主轴磁铁(235)中间，极性方向为上下方向，且与上主轴磁铁(233)方向相反；叶轮(236)安装在发电机主轴最下边。5.如权利要求4所述的多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：所述磁悬浮发电机(231)由发电机支撑架支撑，发电机支撑架由管壁支撑架(241)、发电机紧固支架(242)，发电机支撑板(243
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1～243
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4)构成；管壁支撑架(241)、发电机紧固支架(242)为管状结构；管壁支撑架外径与绝热管(201)内径相同；发电机紧固支架内径与发电机外径相同；发电机支撑板有四个，成90度排列，连接管壁支撑架和发电机紧固支架，使之称为一个整体；所述支撑磁铁由支撑磁铁支撑架支撑，支撑磁铁支撑架由支撑磁铁管壁支撑架(251)、支撑磁铁紧固支架(252)，支撑磁铁支撑板(253
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1～253
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4)构成；支撑磁铁管壁支撑架(251)、支撑磁铁紧固支架(252)为管状结构；支撑磁铁管壁支撑架(251)外径与绝热管(201)内径相同；支撑磁铁紧固支架内径与支撑磁铁外径相同；四个支撑磁铁支撑板成90度排列，连接支撑磁铁管壁支撑架(251)和支撑磁铁紧固支架(252)，使之称为一个整体。6.如权利要求4所述的多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：所述深部原位磁悬浮发电区域模块(2)中，下绝热段(210)根据下绝热段长度需要，由若干根绝热管旋合而成，最下端绝热管旋合在最上端的深部原位热伏发电管上；所述上绝热段(220)根据上绝热段长度需要，由若干根绝热管旋合而成，最下端绝热管旋合在磁悬浮发电段上；所述磁悬浮发电段旋合在下绝热段上端；绝热管、磁悬浮发电段、深部原位热伏发电管之间旋合时，加入密封圈，使得相邻各类管旋合时，旋合处密封。
7.如权利要求1所述的多区域复合型原位地热发电系统，其特征在于：所述地表工质冷凝区域模块(3)中，地表工质冷凝区外壳(311)为管状结构，采用导热性好的金属材料制作，下端加工成地表工质冷凝区内螺纹(315)，地表工质冷凝区内螺纹与绝热管上端外螺纹(202)匹配，使得地表工质冷凝区域模块与绝热管之间旋合；所述地表工质冷凝区热伏发电模块(312)由多个温差发电芯片构成；温差发电芯片的热端焊接在地表工质冷凝区内层(313)外侧，温差发电芯片的冷端焊接在地表工质冷凝区外壳(311)内侧；温差发电芯片在水平方向和垂直方向对齐排列，水平方向成行，垂直方向成列；每行温差发电芯片个数相同，每列温差发电芯片个数相同；每行温差发电芯片之间连接关系为串联；各行温差发电芯片之间串联后，两端有电源输出端子，根据电源输出端子的电压的不同，电位高的输出端子称为行正极，电位低的输出端子称为行负极，所有行的行正极短路连接，构成地表工质冷凝区的电源输出正极，所有行的行负极短路连接，构成地表工质冷凝区的电源输出负极；所述地表工质冷凝区内层(313)为管状结构，由金属材料构成，上端与地表工质冷凝区外壳(311)平齐；外径为地表工质冷凝区外壳内径减去2倍地表工质冷凝区热伏发电模块(312)的厚度；所述地表工质冷凝区顶端盖板(320)为圆盘状，直径与地表工质冷凝区外壳(311)外径相同，焊接在地表工质冷凝区外壳上边，焊接后地表工质冷凝区顶端盖板(320)与地表工质冷凝区外壳(311)之间密封；地表工质冷凝区顶端盖板(320)上有工质注入管和真空抽吸管；所述肋片(318
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n)为环状，采用金属材料，肋片内径与地表工质冷凝区外壳(311)外径相等；多个肋片焊接在地表工质冷凝区外壳上；在地表工质冷凝区域模块(3)上端和下端，有地表工质冷凝区密封圈(314
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2)，嵌入地表工质冷凝区外壳(311)和地表工质冷凝区内层(313)中间，用橡胶材料制作，使得地表工质冷凝区热伏发电模块(312)密封。

技术总结
一种多区域复合型原位地热发电系统。有地表工质冷凝区域、深部原位磁悬浮发电区域、深部原位热伏发电区域三个区域、热伏发电和磁悬浮发电两个发电阶段进行原位地热发电。深部原位热伏发电区域模块设置在地热水中，地表工质冷凝区域模块设置在地表或者河流、湖、海中，深部原位磁悬浮发电区域模块设置在上述二者之间。深部原位热伏发电区域模块含数个深部原位热伏发电管，电能通过串联与并联的方式输出。深部原位磁悬浮发电区域模块电能单独输出。地表工质冷凝区域模块含地表工质冷凝区热伏发电模块，电能单独输出。本新型提高发电效率且可根据环境特征选择高效率发电模式；取热不取水，保护资源与环境；采用管状旋合结构设计，便于深地施工。于深地施工。于深地施工。


技术研发人员：莫思特 李碧雄
受保护的技术使用者：四川大学
技术研发日：2020.12.09
技术公布日：2021/10/18