专利摘要

本实用新型实施例提供一种地热发电系统，地热发电系统包括地热采集总成、热蒸汽发生总成和地热发电总成；地热采集总成包括石墨烯导热棒、碳纳米粉、支撑骨架和热传导管；石墨烯导热棒固定在支撑骨架上，碳纳米粉填充在石墨烯导热棒与支撑骨架的空隙中，热传导管一端与石墨烯导热棒连接，另一端与热蒸汽发生总成连接；热蒸汽发生总成和地热发电总成之间通过蒸汽输送管道连接。本实用新型提供的一种地热发电系统，通过在地热采集总成中将导热系数更高、比表面积更大、杨氏模量更大和拉伸强度更好的石墨烯材料作为导热棒以及热传导管。该地热采集总成能适应地下深层的高温高压环境，可采集深层热效率更高的地热资源，提高地热资源的经济效益。

权利要求

1.一种地热发电系统，其特征在于，所述地热发电系统包括地热采集总成、热蒸汽发生总成和地热发电总成；

所述地热采集总成包括石墨烯导热棒、碳纳米粉、支撑骨架和热传导管；所述石墨烯导热棒固定在所述支撑骨架上，所述碳纳米粉填充在所述石墨烯导热棒与所述支撑骨架的空隙中，所述热传导管一端与所述石墨烯导热棒连接，另一端与所述热蒸汽发生总成连接；其中，所述热传导管为石墨烯复合热传导管；

所述热蒸汽发生总成和所述地热发电总成之间通过蒸汽输送管道连接。

2.根据权利要求1所述的地热发电系统，其特征在于，

所述热蒸汽发生总成包括储水室、热蒸汽室、储能室、产气井、回灌井和补给井；

所述储水室中储存有用于产生蒸汽的水，所述储能室与所述储水室之间通过散热伸缩棒连接，所述水以外的空腔部分为所述热蒸汽室，其中，所述储能室中储放有纳米银胶储能填充材料；

所述产气井的入口与所述热蒸汽室通过管道连接，收集所述热蒸汽室的蒸汽；

所述回灌井和所述补给井的出水口均与所述储水室连接。

3.根据权利要求2所述的地热发电系统，其特征在于，

所述热蒸汽发生总成和所述地热发电总成之间设置有水汽分离塔和蒸汽罐；

所述水汽分离塔的入口与所述产气井的出口连接，所述水汽分离塔的蒸汽出口与所述蒸汽罐的入口连接，所述水汽分离塔的冷凝水出口与所述回灌井的入口连接；

所述蒸汽罐的出口与所述地热发电总成连接。

4.根据权利要求3所述的地热发电系统，其特征在于，

所述地热发电总成包括蒸汽涡轮机与发电机，所述蒸汽涡轮机的蒸汽入口与所述蒸汽罐的出口连接，所述蒸汽涡轮机的转轴与所述发电机的转子连接。

5.根据权利要求2所述的地热发电系统，其特征在于，

所述储能室上固定有散热伸缩棒支撑架，所述散热伸缩棒与所述散热伸缩棒支撑架活动连接，所述散热伸缩棒与伸缩机构固定连接，所述伸缩机构驱动所述散热伸缩棒的伸缩运动。

说明书

技术领域

本实用新型涉及地热应用领域，特别是涉及一种地热发电系统。

背景技术

随着化石能源的减少以及人们环保意识的提升，地热资源越来越受到人们的重视。地热资源利用已被列入面向2030国家重大科技项目，规划到2030年，地热利用在一次能源消费中占3％，地热总产值占全国GDP的4％。地热发电是利用地下热水和蒸汽作为动力源驱动发电机发电的一种环保无污染发电技术。

目前对地热资源的利用受限于采集地表以下浅层深度的热能，最大开采深度不超过2500m，所能利用的地下热水的温度为70℃～90℃。

然而，对于上述温度区间的地热利用的成本较高，经济效益较低，因此，需要研究一种能够适应地下更深处高温高压环境的地热开采方案用于地热发电系统中，提高地热资源的经济效益。

实用新型内容

本实用新型提供一种地热发电系统，以便解决现有地热发电系统无法适应高温高压环境的地热开采环境的问题。

本实用新型提供了一种地热发电系统，所述地热发电系统包括地热采集总成、热蒸汽发生总成和地热发电总成；

所述地热采集总成包括石墨烯导热棒、碳纳米粉、支撑骨架和热传导管；所述石墨烯导热棒固定在所述支撑骨架上，所述碳纳米粉填充在所述石墨烯导热棒与所述支撑骨架的空隙中，所述热传导管一端与所述石墨烯导热棒连接，另一端与所述热蒸汽发生总成连接；其中，所述热传导管为石墨烯复合热传导管；

所述热蒸汽发生总成和所述地热发电总成之间通过蒸汽输送管道连接。

可选的，所述热蒸汽发生总成包括储水室、热蒸汽室、储能室、产气井、回灌井和补给井；

所述储水室中储存有用于产生蒸汽的水，所述储能室与所述储水室之间通过散热伸缩棒连接，所述水以外的空腔部分为所述热蒸汽室，其中，所述储能室中储放有纳米银胶储能填充材料；

所述产气井的入口与所述热蒸汽室通过管道连接，收集所述热蒸汽室的蒸汽；

所述回灌井和所述补给井的出水口均与所述储水室连接。

可选的，所述热蒸汽发生总成和所述地热发电总成之间设置有水汽分离塔和蒸汽罐；

所述水汽分离塔的入口与所述产气井的出口连接，所述水汽分离塔的蒸汽出口与所述蒸汽罐的入口连接，所述水汽分离塔的冷凝水出口与所述回灌井的入口连接；

所述蒸汽罐的出口与所述地热发电总成连接。

可选的，所述地热发电总成包括蒸汽涡轮机与发电机，所述蒸汽涡轮机的蒸汽入口与所述蒸汽罐的出口连接，所述蒸汽涡轮机的转轴与所述发电机的转子连接。

可选的，所述储能室上固定有散热伸缩棒支撑架，所述散热伸缩棒与所述散热伸缩棒支撑架活动连接，所述散热伸缩棒与伸缩机构固定连接，所述伸缩机构驱动所述散热伸缩棒的伸缩运动。

针对在先技术，本实用新型具备如下优点：

本实用新型提供的一种地热发电系统，通过在地热采集总成中使用导热系数更高、比表面积更大、杨氏模量更大和拉伸强度更好的石墨烯材料作为导热棒以及热传导管。从而，该地热采集总成能适应地下深层的高温高压环境，可采集地下深层热效率更高的地热资源，提高地热资源的经济效益。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1是本实用新型实施例的一种地热发电系统的示意图；

图2是本实用新型实施例的一种地热发电系统的地热采集总成的示意图；

图3是本实用新型实施例的一种地热发电系统的热蒸汽发生总成的示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例，并不用于限定本实用新型。

参照图1和图2，本实用新型提供了一种地热发电系统，所述地热发电系统包括地热采集总成10、热蒸汽发生总成11和地热发电总成12；

所述地热采集总成10包括石墨烯导热棒101、碳纳米粉102、支撑骨架103和热传导管104；所述石墨烯导热棒101固定在所述支撑骨架103上，所述碳纳米粉102填充在所述石墨烯导热棒101与所述支撑骨架103的空隙中，所述热传导管104一端与所述石墨烯导热棒101连接，另一端与所述热蒸汽发生总成11连接；其中，所述热传导管104为石墨烯复合热传导管；

所述热蒸汽发生总成11和所述地热发电总成12之间通过蒸汽输送管道连接。

具体而言，如图1所示，本实用新型提供的地热发电系统包括地热采集总成10、热蒸汽发生总成11和地热发电总成12；地热采集总成10用于收集地下的地热资源，热蒸汽发生总成11通过利用热能加热水，使液态水汽化生成水蒸汽，通过蒸汽输送管道输送至地热发电总成12，实现热能-机械能-电能的转化。由于地热采集总成10设置在热蒸汽发生总成11内部，因此在图1中未展示。如图2所示，前述的地热采集总成10包括石墨烯导热棒101、碳纳米粉102、支撑骨架103和热传导管104。支撑骨架103为整个地热采集总成10的结构骨架，在支撑骨架103上固定有石墨烯导热棒101，当然石墨烯导热棒101可以按照S形、螺旋形或者其他的形状布设，本实用新型对此不做约束。石墨烯导热棒可采用导热系数通常大于5000W/mK、比表面积通常大于3000m²/g的纳米石墨烯-介孔碳混合材料制作，这样可保证有足够大的采热面积和较高的热能采集性能。由于石墨烯导热棒101与支撑骨架103之间不可避免的存在间隙，为了保证热能收集效果，在石墨烯导热棒101与支撑骨架103的空隙中填充有碳纳米粉102，通过碳纳米粉102防止缝隙处热量的流失。热传导管104的一端与石墨烯导热棒101连接，另一端与热蒸汽发生总成11连接，且热传导管104为石墨烯复合热传导管，从而可保证在高温高压的环境中传导热能时，避免热传导管的融化和变形。

本实用新型提供的一种地热发电系统，通过在地热采集总成中使用导热系数更高、比表面积更大、杨氏模量更大和拉伸强度更好的石墨烯材料作为导热棒以及热传导管。从而，该地热采集总成能适应地下深层的高温高压环境，可采集地下深层热效率更高的地热资源，提高地热资源的经济效益。

可选的，参照图3，所述热蒸汽发生总成11包括储水室111、热蒸汽室112、储能室113、产气井114、回灌井115和补给井116；

所述储水室113中储存有用于产生蒸汽的水，所述储能室113与所述储水室111之间通过散热伸缩棒连接，所述水以外的空腔部分为所述热蒸汽室112，其中，所述储能室113中储放有纳米银胶储能填充材料；

所述产气井114的入口与所述热蒸汽室112通过管道连接，收集所述热蒸汽室112的蒸汽；

所述回灌井115和所述补给井116的出水口均与所述储水室111连接。

具体而言，如图3所示，前述的热蒸汽发生总成11包括储水室111、热蒸汽室112、储能室113、产气井114、回灌井115和补给井116。在实际制造这样的装置时，储水室111、热蒸汽室112、储能室113可以处于同一大的腔体中，外部有顶部的保护罩和四周的保护壳，其中处于腔体底部的空间储存有用于产生蒸汽的水，作为储水室111；储能室113可以是腔体内单独隔离出的一部分空间，其中储放有纳米银胶储能填充材料用于吸收储存来自地热采集总成10的地热资源。储能室113与储水室111之间通过散热伸缩棒连接，散热伸缩棒的一部分伸入储水室111的水中，一部分位于储能室113的纳米银胶储能填充材料中，可将储能室113中的热量传递至水中，加热使水汽化产生水蒸汽。在整个腔体中，除了水和储能室113占用空间，剩余空间则为热蒸汽室112，用于容纳热蒸汽。产气井114的入口与热蒸汽室112通过管道连接，收集热蒸汽室112的蒸汽，回灌井115和补给井116的出水口均与储水室111连接。回灌井115可将热蒸汽传输过程中形成的冷凝水收集回灌至储水室111，实现水的循环利用，补给井116则可利用外置的储水容器为储水室111提供水的补给，以减少水的损耗，保证热蒸汽的制备效率。

可选的，参照图1，所述热蒸汽发生总成11和所述地热发电总成12之间设置有水汽分离塔13和蒸汽罐14；

所述水汽分离塔13的入口与所述产气井114的出口连接，所述水汽分离塔14的蒸汽出口与所述蒸汽罐14的入口连接，所述水汽分离塔13的冷凝水出口与所述回灌井115的入口连接；

所述蒸汽罐14的出口与所述地热发电总成12连接。

具体而言，如图1所示，在热蒸汽发生总成11和地热发电总成12之间设置有水汽分离塔13和蒸汽罐14，水汽分离塔13的入口与产气井114的出口连接，水汽分离塔14的蒸汽出口与蒸汽罐14的入口连接，水汽分离塔13的冷凝水出口与回灌井115的入口连接，从而当热蒸汽经过水汽分离塔13时，由于温度降低产生的冷凝水可以通过冷凝水出口进入回灌井115，回流至储水室111，热蒸汽则可以继续通过蒸汽出口进入蒸汽罐14中完成后续能量形式的转换，通过蒸汽罐14汇聚，驱动地热发电总成12进行发电。

可选的，参照图1，所述地热发电总成12包括蒸汽涡轮机121与发电机122，所述蒸汽涡轮机121的蒸汽入口与所述蒸汽罐14的出口连接，所述蒸汽涡轮机121的转轴与所述发电机122的转子连接。

具体而言，如图1所示，地热发电总成12包括蒸汽涡轮机121与发电机122，蒸汽涡轮机121的蒸汽入口与蒸汽罐14的出口连接，蒸汽涡轮机121的转轴与发电机122的转子连接。从而，来自蒸汽罐14的热蒸汽可推动蒸汽涡轮机121的叶片转动，带动转轴的转动，进而驱动与之连接的发电机122的转子的转动，从而产生电能。

可选的，所述储能室113上固定有散热伸缩棒支撑架，所述散热伸缩棒与所述散热伸缩棒支撑架活动连接，所述散热伸缩棒与伸缩机构固定连接，所述伸缩机构驱动所述散热伸缩棒的伸缩运动。

具体而言，在储能室113上固定有散热伸缩棒支撑架，散热伸缩棒与散热伸缩棒支撑架活动连接，散热伸缩棒与散热伸缩棒支撑架彼此可相对运动，散热伸缩棒与伸缩机构固定连接，伸缩机构驱动散热伸缩棒的伸缩运动，则可改变调节散热伸缩棒与水的接触面积，从而控制热蒸汽的产生速度与体积，进而达到控制发电过程的目的。

综上所述，本实用新型提供的一种地热发电系统，通过在地热采集总成中使用导热系数更高、比表面积更大、杨氏模量更大和拉伸强度更好的石墨烯材料作为导热棒以及热传导管。从而，该地热采集总成能适应地下深层的高温高压环境，可采集地下深层热效率更高的地热资源，提高地热资源的经济效益。并且，还可控制散热伸缩棒与水的接触面积，从而控制热蒸汽的产生速度与体积，进而达到控制发电过程。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

一种地热发电系统专利购买费用说明

Q：办理专利转让的流程及所需资料

A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

3：同时提交相关证明文件原件。

4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

Q:专利著录项目变更费用如何缴交

A：（1）直接到国家知识产权局受理大厅收费窗口缴纳,（2）通过代办处缴纳，（3）通过邮局或者银行汇款,更多缴纳方式

Q：专利转让变更，多久能出结果

A：著录项目变更请求书递交后，一般1-2个月左右就会收到通知，国家知识产权局会下达《转让手续合格通知书》。