基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO2发电系统及方法

专利主权项内容

1.基于翅片套管开发热干岩地热能的S-CO发电系统，其特征在于：包括：翅片套管，为同轴套管，分为内外两层即外层管和内回流管，外层管提供S-CO流至井底吸收地热能的通道，外层管分为外层下降管段和外层强化换热管段；外层下降管段，提供循环工质从井口到热干岩层的流动通道；外层强化换热管段，位于热干岩层，外表面有沿圆周和竖直方向均匀分布的强化换热翅片，可显著提升翅片套管的换热面积，工质主要在外层强化换热管段吸热升温；内回流管，提供循环工质从井底到井口的流动通道；气轮机，位于井口处，与内回流管出口相连接，将S-CO的热能转化为机械能，带动发电机发电；工质检测单元，位于气轮机出口，检测CO中的杂质含量，适时投入阻垢剂或防腐剂并更换部分变质CO；回热器，位于工质检测单元之后，预热压缩机出口的S-CO流体；冷凝器，位于回热器之后，将CO充分降温，以减少压缩功；压缩机，位于冷凝器之后，将CO压缩至超临界态，并提供循环动力，控制CO的流量和压力；222222222所述翅片套管采用S-CO作为取热循环工质，CO作为循环工质具有流动性好、传热效率高、性质稳定、腐蚀结垢倾向低、传热系数大、比热容大的优点；CO在31.1℃和7.38MPa的条件下即可转变为超临界态，通过循环泵对CO加压8MPa以上，即能保证CO在循环过程中全程保持超临界态，流动状态更稳定，换热传热效率更高；22222所述外层强化换热管段外表面沿圆周与竖直方向均匀分布着翅片，翅片能够增加换热面积，使用导热优良的耐高温水泥将外层强化换热管段固定在地热井中；翅片根部与外层强化换热管段外表面相连，通过热传导方式吸收热干岩中的热量；翅片选用板翅，采用焊接方式固定在外表面；板翅固定在竖直方向上，以免影响固井水泥的流动；翅片选用铝硅合金类耐腐蚀导热性能优良的金属材料。