本發(fā)明涉及低碳與清潔能源技術(shù)領(lǐng)域，具體是涉及一種以二氧化碳為工質(zhì)，利用地?zé)豳Y源為能源，用于超臨界co2循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的蓄集地?zé)崮艿亩趸夹钅苎b置。

背景技術(shù)：

氣候變化已成為影響人類生存和發(fā)展的問題之一，而大量的二氧化碳排放被認(rèn)為是導(dǎo)致氣候變暖的主要原因，我國作為世界上最大的發(fā)展中國家，是以煤炭為主的一次能源和以火力發(fā)電為主的二次能源結(jié)構(gòu)，隨著經(jīng)濟(jì)總量的迅速增長，一次能源和二次能源的co2排放具有增長快、總量大的特點，為應(yīng)對氣候變化發(fā)展低碳能源尤其是可再生能源和新能源已成為人們的共識，地?zé)豳Y源利用與發(fā)電及超臨界二氧化碳發(fā)電等已受到廣泛關(guān)注。

地?zé)嶂饕堑厍騼?nèi)部長壽命放射性同位素?zé)岷朔磻?yīng)產(chǎn)生的熱能。離地球表面5000米深，15℃以上的巖石和液體的總含熱量，據(jù)推算約為14.5×10^21kj，約相當(dāng)于4948萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤的熱量。按照其儲存形式，地?zé)豳Y源可分為蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和熔巖型5大類。我國將地?zé)豳Y源按溫度劃分為高溫地?zé)幔ǜ哂?50℃）和中低溫地?zé)幔ǖ陀?50℃），高溫地?zé)嶂饕糜诎l(fā)電，中低溫地?zé)嵬ǔＶ苯佑糜诓膳?、工農(nóng)業(yè)加溫、水產(chǎn)養(yǎng)殖及醫(yī)療和洗浴等。

我國地?zé)豳Y源分布廣泛，資源豐富。全國地?zé)峥砷_采資源量為每年68億立方米，所含地?zé)崃繛?73萬億千焦耳。據(jù)河北省地礦局計算，僅河北平原可采地?zé)豳Y源量達(dá)4.93x10^20kj，相當(dāng)于168147億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。該區(qū)域地?zé)豳Y源主要賦存于上第三系砂巖和古生界及中上元古界的古潛山碳酸鹽巖儲水層，主要分布在華北斷坳構(gòu)造沉降區(qū),熱儲層埋藏深度較淺，埋深3000m以淺地?zé)豳Y源分布廣泛,出水口熱水溫度最高達(dá)96℃。雖說有各種梯級開發(fā)應(yīng)用方案，但目前地?zé)豳Y源開發(fā)利用類型單一，棄水溫度過高,地?zé)豳Y源遠(yuǎn)未得到充分利用，浪費嚴(yán)重。迫切需要新的技術(shù)方案實現(xiàn)地?zé)豳Y源的可持續(xù)利用，發(fā)揮地?zé)豳Y源在發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)和節(jié)能減排中的作用。

為此，國內(nèi)外科技工作者進(jìn)行了大量的研究，其中由中國華能集團(tuán)清潔能源技術(shù)研究院有限公司申請的中國專利cn204672103u提供的“一種利用地?zé)岬亩趸疾都?、發(fā)電與封存裝置”代表了先進(jìn)技術(shù)水平，其將經(jīng)冷卻器冷卻的co2壓縮液化壓入地?zé)釋樱徊糠侄趸加谰梅獯嬖诘叵?，一部分二氧化碳在地?zé)釋又屑訜嵩鰤汉笸ㄟ^管道輸送至地面，在二氧化碳膨脹機(jī)中轉(zhuǎn)化為機(jī)械能帶動二氧化碳發(fā)電機(jī)產(chǎn)生電力。但該方案存在以下問題：其一，將液化co2壓入地?zé)釋釉購牧硪惶庛@井用管道引出，投資大、耗能大；其二，液化co2壓入地?zé)釋?，除風(fēng)險大、且客觀上不可控、易發(fā)生安全事故外，壓入的co2還將酸化地質(zhì)并置換出地質(zhì)層大量的烴類如甲烷等，該烴類進(jìn)入大氣生態(tài)圈，造成不可預(yù)期的環(huán)境危害。

而隨ccs（co2的捕集與封閉）技術(shù)應(yīng)用發(fā)展起來的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)較傳統(tǒng)的熱能發(fā)電系統(tǒng)的系統(tǒng)熱效率、總重及占地面積、污染物排放等方面表現(xiàn)出顯著的優(yōu)勢，現(xiàn)行的超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)包括熱源、高速渦輪機(jī)、高速發(fā)電機(jī)、高速壓氣機(jī)、冷卻器等，而其高效換熱器是超臨界發(fā)電系統(tǒng)工程應(yīng)用的基礎(chǔ)，客觀上要求用高效換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)，因此，現(xiàn)行超臨界二氧化碳試驗環(huán)路的熱交換大多使用印制電路板熱交換器（ｐｃｈｅ），它適用于高工作溫度和高工作壓力，并具有良好的擴(kuò)展能力，能滿足用換熱器等壓加熱二氧化碳工質(zhì)的要求，但機(jī)構(gòu)復(fù)雜，投資大，一套獲取熱能的換熱裝置高達(dá)數(shù)千萬美元，嚴(yán)重影響了超臨界二氧化碳發(fā)電系統(tǒng)的推廣應(yīng)用。

為有效利用我國廣闊的可再生低碳地?zé)崴茉矗枰_發(fā)一種利用地?zé)崴Y源對超臨界co2流體蓄能的一種占地小，又不影響生態(tài)環(huán)境的運行穩(wěn)定、自耗能低、投資低、運行成本低的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，占地小，不影響生態(tài)環(huán)境的運行穩(wěn)定，自耗能低，投資低，運行成本低的蓄集地?zé)崮艿亩趸夹钅苎b置，可直接利用中低溫地?zé)幔ǖ陀?50℃）和高溫地?zé)幔ǜ哂?50℃）將液態(tài)co2流體蓄集能量為高壓熱態(tài)超臨界co2流體供co2發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案是，一種蓄集地?zé)崮艿亩趸夹钅苎b置，包括co2流體蓄能機(jī)構(gòu)、逆止閥和調(diào)節(jié)閥；所述co2流體蓄能機(jī)構(gòu)包括熱交換器、進(jìn)口管道和出口管道，所述進(jìn)口管道設(shè)于熱交換器的進(jìn)口端，所述出口管道設(shè)于熱交換器的出口端；所述逆止閥設(shè)于co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道上，所述調(diào)節(jié)閥設(shè)于co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道上，所述co2流體蓄能機(jī)構(gòu)固定在地?zé)崴谏喜炕蚺R近地?zé)崴慕?gòu)筑物上；或co2流體蓄能機(jī)構(gòu)設(shè)于殼體內(nèi)，殼體一端設(shè)有地?zé)崴M(jìn)口管道，另一端設(shè)有地?zé)崴隹诠艿?，所述地?zé)崴M(jìn)口管道、地?zé)崴隹诠艿琅c殼體內(nèi)連通，所述地?zé)崴M(jìn)口管道與co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道設(shè)于同一端，所述地?zé)崴隹诠艿琅cco2流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道設(shè)于同一端，所述地?zé)崴M(jìn)口管道上設(shè)有地?zé)崴M(jìn)口管道閥，所述地?zé)崴隹诠艿郎显O(shè)有地?zé)崴隹诠艿篱y。

進(jìn)一步，所述熱交換器為螺旋繞管式熱交換器，工作介質(zhì)為co2流體。

進(jìn)一步，所述熱交換器為列管式熱交換器，工作介質(zhì)為co2流體。

進(jìn)一步，所述熱交換器為板式換熱器，工作介質(zhì)為co2流體。

進(jìn)一步，所述熱交換器為排管式換熱器，工作介質(zhì)為co2流體。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點如下：結(jié)構(gòu)簡單，占地小，不影響生態(tài)環(huán)境的運行穩(wěn)定，自耗能低，投資低，運行成本低，蓄能高效、應(yīng)用安全，可有效地將co2經(jīng)逆止閥送入co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的熱交換器中，直接以co2為工作介質(zhì)吸收蓄集地?zé)崴驓んw內(nèi)地?zé)崴母邷責(zé)崮?，熱交換器中的co2蓄能轉(zhuǎn)化為高能量密度的高壓熱態(tài)超臨界co2流體，經(jīng)co2流體蓄能機(jī)構(gòu)出口的調(diào)節(jié)閥控制穩(wěn)定排出，可供應(yīng)超臨界co2發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電；可直接利用中低溫地?zé)幔ǖ陀?50℃）和高溫地?zé)幔ǜ哂?50℃）將液態(tài)co2流體蓄集能量為高壓熱態(tài)超臨界co2流體供co2發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

附圖說明

圖1是本發(fā)明實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明實施例3的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明實施例4的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本發(fā)明實施例5的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。

實施例1

參照圖1，本實施例包括支架1、co2流體蓄能機(jī)構(gòu)、逆止閥25、調(diào)節(jié)閥26；co2流體蓄能機(jī)構(gòu)包括熱交換器、進(jìn)口管道和出口管道，進(jìn)口管道設(shè)于熱交換器的進(jìn)口端，出口管道設(shè)于熱交換器的出口端；逆止閥25設(shè)于co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道上，調(diào)節(jié)閥26設(shè)于co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道上，co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道外設(shè)有保溫層，co2流體蓄能機(jī)構(gòu)通過支架1固定在地?zé)崴谏喜炕蚺R近地?zé)崴慕?gòu)筑物上，熱交換器為螺旋繞管式熱交換器2a，工作介質(zhì)為co2流體。

實施例2

參照圖2，本實施例與實施例1的區(qū)別僅在于：熱交換器為列管式熱交換器2b，工作介質(zhì)為co2流體。其余同實施例1。

實施例3

參照圖3，本實施例包括支架1、殼體21、co2流體蓄能機(jī)構(gòu)、逆止閥25、調(diào)節(jié)閥26；co2流體蓄能機(jī)構(gòu)包括熱交換器、進(jìn)口管道和出口管道，進(jìn)口管道設(shè)于熱交換器的進(jìn)口端，出口管道設(shè)于熱交換器的出口端，熱交換器設(shè)于殼體21內(nèi)，支架1設(shè)于殼體21底部；逆止閥25設(shè)于co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道上且設(shè)于殼體21外一端，調(diào)節(jié)閥26設(shè)于co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道上且設(shè)于殼體21外另一端；殼體21一端設(shè)有地?zé)崴M(jìn)口管道，另一端設(shè)有地?zé)崴隹诠艿?，地?zé)崴M(jìn)口管道、地?zé)崴隹诠艿琅c殼體21內(nèi)連通，地?zé)崴M(jìn)口管道與co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的出口管道設(shè)于同一端，地?zé)崴隹诠艿琅cco2流體蓄能機(jī)構(gòu)的進(jìn)口管道設(shè)于同一端，地?zé)崴M(jìn)口管道上設(shè)有地?zé)崴M(jìn)口管道閥22，地?zé)崴隹诠艿郎显O(shè)有地?zé)崴隹诠艿篱y23；熱交換器為板式換熱器2c，工作介質(zhì)為co2流體。

實施例4

參照圖4，本實施例與實施例3的區(qū)別僅在于：熱交換器為螺旋繞管式換熱器2d，工作介質(zhì)為co2流體。其余同實施例3。

實施例5

參照圖5，本實施例與實施例3的區(qū)別僅在于：熱交換器為排管式換熱器2e，工作介質(zhì)為co2流體。其余同實施例3。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單，占地小，不影響生態(tài)環(huán)境的運行穩(wěn)定，自耗能低，投資低，運行成本低，蓄能高效、應(yīng)用安全，可有效地將co2經(jīng)逆止閥25送入co2流體蓄能機(jī)構(gòu)的熱交換器中，直接以co2為工作介質(zhì)吸收蓄集地?zé)崴驓んw21內(nèi)地?zé)崴母邷責(zé)崮?，熱交換器中的co2蓄能轉(zhuǎn)化為高能量密度的高壓熱態(tài)超臨界co2流體，經(jīng)co2流體蓄能機(jī)構(gòu)出口的調(diào)節(jié)閥26控制穩(wěn)定排出，可供應(yīng)超臨界co2發(fā)電系統(tǒng)發(fā)電；可直接利用中低溫地?zé)幔ǖ陀?50℃）和高溫地?zé)幔ǜ哂?50℃）將液態(tài)co2流體蓄集能量為高壓熱態(tài)超臨界co2流體供co2發(fā)電機(jī)組發(fā)電。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本發(fā)明進(jìn)行各種修改和變型，倘若這些修改和變型在本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則這些修改和變型也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書中未詳細(xì)描述的內(nèi)容為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。