专利摘要

本实用新型公开一种用于地热能的全流循环发电装置，由第一阀(1)、预处理器(2)、第二阀(3)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、第一联轴器(5)、第二联轴器(6)、第三阀(7)、负压冷凝器(8)、第四阀(9)、水泵(10)、第五阀(11)、双螺杆真空泵(12)、一对同步齿轮(13)、第三联轴器(14)和发电机(15)组成；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)进行全流循环，螺杆转子具有变螺距和锥形的特点；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、双螺杆真空泵(12)和发电机(15)同轴串联；提高了本装置的热能利用率，整个发电装置具有结构紧凑、干式无油、力矩变化均匀的优点。

权利要求

1.一种用于地热能的全流循环发电装置，由第一阀(1)、预处理器(2)、第二阀(3)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、第一联轴器(5)、第二联轴器(6)、第三阀(7)、负压冷凝器(8)、第四阀(9)、水泵(10)、第五阀(11)、双螺杆真空泵(12)、一对同步齿轮(13)、第三联轴器(14)和发电机(15)组成；其特征是：地热井产生的地热水和水蒸汽，经过第一阀(1)，进入预处理器(2)除去杂质后，变成饱和汽液混合物；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀，膨胀后变为全气相水蒸汽，由具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口流出并进入负压冷凝器(8)内进行等压冷凝，被冷凝成液态水，双螺杆真空泵(12)抽取负压冷凝器(8)中的不凝气，使得负压冷凝器(8)保持恒定的真空度，液态水被水泵(10)从负压冷凝器(8)中抽出；工作过程中，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)带动双螺杆真空泵(12)和发电机(15)一起转动，进行发电。

2.如权利要求1所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，其特征是：经过预处理器(2)预处理后的饱和汽液混合物的气液体积比范围为：90％～99.9％；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀的膨胀比范围为：20～25；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)入口的饱和汽液混合物的温度范围为：95～100℃，压力范围为：84.56～101.13kPa；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口的水蒸汽温度范围为25～30℃，压力范围为3.23～4.24kPa；经过负压冷凝器(8)冷凝后的液态水温度范围为20～25℃，负压冷凝器(8)的真空度为3.23～4.24kPa。

3.如权利要求1所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，其特征是：具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)由右旋锥形螺杆转子(401)和左旋锥形螺杆转子(402)组成，右旋锥形螺杆转子(401)从入口高压端到出口低压端螺距逐渐增大、齿顶圆半径R1随轴向位置线性增大、齿根圆半径R3随轴向位置同比例线性减小，R1+R3数值不变；左旋锥形螺杆转子(402)和右旋锥形螺杆转子(401)能够实现完全啮合；双螺杆真空泵(12)由左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)组成，左旋螺杆转子(1201)从入口低压端到出口高压端螺距逐渐减小；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)的中心距A2和具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的右旋锥形螺杆转子(401)和左旋锥形螺杆转子(402)的中心距A1相同。

4.如权利要求1所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，其特征是：具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的右旋锥形螺杆转子(401)与双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)通过第一联轴器(5)相连，轴心中心线重合；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的左旋锥形螺杆转子(402)与双螺杆真空泵(12)的右旋螺杆转子(1202)通过第二联轴器(6)相连，轴心中心线重合；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)与一对同步齿轮(13)相连；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)与发电机(15)通过第三联轴器(14)相连，轴心中心线重合。

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于地热能的发电装置，特别是涉及一种采用大膨胀比全流双螺杆膨胀机和双螺杆真空泵的发电装置。

背景技术

地热能是指储藏在地下以岩石或流体作为载体的热量，储量丰富，清洁低污染，是一种理想的用于发电的可再生能源；地热能发电可分为地热水发电、地热湿蒸汽发电和地热干蒸汽发电三种方式。我国的地热资源以中低温型为主；在低焓能源利用中，螺杆膨胀机作为气液两相全流动力机具有很大优势，同时具备效率高、适用于汽水两相工质和自洁除垢的能力。

中国专利，公布号CN206129323U，公开了一种用于低温余热回收系统的双螺杆膨胀机；该装置的双螺杆膨胀机的特点为：双螺杆膨胀机的螺杆转子等螺距，并且沿轴向位置各截面的端面型线不变，面积利用系数不变，齿间容积变化不够大，膨胀比小。

为了最大程度的利用地热能中的气相和液相所包含的热能，提高热能的利用率，采用全流循环将气相和液相混合物完全膨胀至气相，能够最大程度的利用地热能中的气相和液相所包含的热能。但是实现全流循环需要具有大膨胀比的膨胀机；因此研究具有大膨胀比的双螺杆膨胀机，并实现全流循环具有重要的意义。

实用新型内容

为了提高地热能的热能利用率，能够实现全流循环，本实用新型提出一种用于地热能的全流循环发电装置，采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)进行全流循环，将气相和液相混合物完全膨胀至气相；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)采用变螺距、锥形的螺杆转子；采用负压冷凝器(8)将水蒸汽冷凝至液态水；采用双螺杆真空泵维持负压冷凝器(8)中的负压，并将其内的不凝气抽出；采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、双螺杆真空泵(12)和发电机(15)同轴串联。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于地热能的全流循环发电装置，由第一阀(1)、预处理器(2)、第二阀(3)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、第一联轴器(5)、第二联轴器(6)、第三阀(7)、负压冷凝器(8)、第四阀(9)、水泵(10)、第五阀(11)、双螺杆真空泵(12)、一对同步齿轮(13)、第三联轴器(14)和发电机(15)组成；地热井产生的地热水和水蒸汽，经过第一阀(1)，进入预处理器(2)除去杂质后，变成饱和汽液混合物；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀，膨胀后变为全气相水蒸汽，由具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口流出并进入负压冷凝器(8)内进行等压冷凝，被冷凝成液态水，双螺杆真空泵(12)抽取负压冷凝器(8)中的不凝气，使得负压冷凝器(8)保持恒定的真空度，液态水被水泵(10)从负压冷凝器(8)中抽出；工作过程中，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)带动双螺杆真空泵(12)和发电机(15)一起转动，进行发电。

所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，经过预处理器(2)预处理后的饱和汽液混合物的气液体积比范围为：90％～99.9％；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀的膨胀比范围为：20～25；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)入口的饱和汽液混合物的温度范围为：95～100℃，压力范围为：84.56～101.13kPa；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口的水蒸汽温度范围为25～30℃，压力范围为3.23～4.24kPa；经过负压冷凝器(8)冷凝后的液态水温度范围为20～25℃，负压冷凝器(8)的真空度为3.23～4.24kPa。

所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)由右旋锥形螺杆转子(401)和左旋锥形螺杆转子(402)组成，右旋锥形螺杆转子(401)从入口高压端到出口低压端螺距逐渐增大、齿顶圆半径R1随轴向位置线性增大、齿根圆半径R3随轴向位置同比例线性减小，R1+R3数值不变；左旋锥形螺杆转子(402)和右旋锥形螺杆转子(401)能够实现完全啮合；双螺杆真空泵(12)由左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)组成，左旋螺杆转子(1201)从入口低压端到出口高压端螺距逐渐减小；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)的中心距A2和具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的右旋锥形螺杆转子(401)和左旋锥形螺杆转子(402)的中心距A1相同。

所述的一种用于地热能的全流循环发电装置，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的右旋锥形螺杆转子(401)与双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)通过第一联轴器(5)相连，轴心中心线重合；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的左旋锥形螺杆转子(402)与双螺杆真空泵(12)的右旋螺杆转子(1202)通过第二联轴器(6)相连，轴心中心线重合；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)与一对同步齿轮(13)相连；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)与发电机(15)通过第三联轴器(14)相连，轴心中心线重合。

本实用新型的有益效果是：

①所提出的一种用于地热能的全流循环发电装置，实现汽液的全流膨胀过程，最大程度的利用地热能中的热能。

②采用具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)，排气端低压侧齿间容积最大，吸气端高压侧齿间容积最小，能够实现大膨胀比，进而提高了本装置的热能利用率。

③将具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、双螺杆真空泵(12)和发电机(15)同轴串联，整个发电装置具有结构紧凑、干式无油、发电循环效率高和运转平稳的优点。

④具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)和双螺杆真空泵(12)，具有多个工作腔，运转平稳、输出的力矩均匀，同时有利于轴系转子的旋转惯性力平衡。

⑤具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)和双螺杆真空泵(12)的低压侧分布在中间位置，其高压侧分布在两端位置，高低压分布合理，使得各组螺杆转子所受的气体轴向力相互平衡，而且有利于轴端密封。

附图说明

下面结合附图对本实用新型进一步说明。

图1为一种用于地热能的全流循环发电装置示意图。

图2为具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的螺杆转子示意图。

图3为双螺杆真空泵(12)的螺杆转子示意图。

图中：1—第一阀；2—预处理器；3—第二阀；4—具有大膨胀比的双螺杆膨胀机；5—第一联轴器；6—第二联轴器；7—第三阀；8—负压冷凝器；9—第四阀；10—水泵；11—第五阀；12—双螺杆真空泵；13—一对同步齿轮；14—第三联轴器；15—发电机；401—具有大膨胀比的双螺杆膨胀机的右旋锥形螺杆转子；402—具有大膨胀比的双螺杆膨胀机的左旋锥形螺杆转子；1201—双螺杆真空泵的左旋螺杆转子；1202—双螺杆真空泵的右旋螺杆转子。

具体实施方式

如图1所示的一种用于地热能的全流循环发电装置示意图，发电装置由第一阀(1)、预处理器(2)、第二阀(3)、具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)、第一联轴器(5)、第二联轴器(6)、第三阀(7)、负压冷凝器(8)、第四阀(9)、水泵(10)、第五阀(11)、双螺杆真空泵(12)、一对同步齿轮(13)、第三联轴器(14)和发电机(15)组成；其工作过程是：地热井产生的地热水和水蒸汽，经过第一阀(1)，进入预处理器(2)除去杂质后，变成饱和汽液混合物；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀，膨胀后变为全气相水蒸汽，由具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口流出并进入负压冷凝器(8)内进行等压冷凝，被冷凝成液态水，双螺杆真空泵(12)抽取负压冷凝器(8)中的不凝气，使得负压冷凝器(8)保持恒定的真空度，液态水被水泵(10)从负压冷凝器(8)中抽出；工作过程中，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)带动双螺杆真空泵(12)和发电机(15)一起转动，进行发电。

经过预处理器(2)预处理后的饱和汽液混合物的气液体积比范围为：<10％；饱和汽液混合物进入具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)内进行全流膨胀的膨胀比范围为：20～25；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)入口的饱和汽液混合物的温度范围为：95～100℃，压力范围为：84.56～101.13kPa；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)出口的水蒸汽温度范围为25～30℃，压力范围为3.23～4.24kPa；经过负压冷凝器(8)冷凝后的液态水温度范围为20～25℃，负压冷凝器(8)的真空度为3.23～4.24kPa。

规定螺杆转子旋向从低压侧指向高压侧遵循右手螺旋法则的是右旋，反之螺杆转子旋向是左旋，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的右旋锥形螺杆转子(401)与双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)通过第一联轴器(5)相连，轴心中心线重合；具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的左旋锥形螺杆转子(402)与双螺杆真空泵(12)的右旋螺杆转子(1202)通过第二联轴器(6)相连，轴心中心线重合；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)与一对同步齿轮(13)相连；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)与发电机(15)通过第三联轴器(14)相连，轴心中心线重合。

如图2所示的具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的螺杆转子示意图，具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)由右旋锥形螺杆转子(401)和左旋锥形螺杆转子(402)组成，右旋锥形螺杆转子(401)从入口高压端到出口低压端螺距逐渐增大、齿顶圆半径R1随轴向位置线性增大、齿根圆半径R3随轴向位置同比例线性减小，R1+R3数值不变；左旋锥形螺杆转子(402)和右旋锥形螺杆转子(401)能够实现完全啮合。

如图3所示的双螺杆真空泵(12)的螺杆转子示意图，双螺杆真空泵(12)由左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)组成，左旋螺杆转子(1201)从入口低压端到出口高压端螺距逐渐减小；双螺杆真空泵(12)的左旋螺杆转子(1201)和右旋螺杆转子(1202)的中心距A2和具有大膨胀比的双螺杆膨胀机(4)的右旋锥形螺杆转子(401)和左旋锥形螺杆转子(402)的中心距A1相同。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本实用新型的保护范围以内。

一种用于地热能的全流循环发电装置专利购买费用说明

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》。