一種將熱能轉換為勢能的水力發電系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明屬于利用熱能進行發電的應用領域，特別涉及一種將熱能轉換為勢能的水力發電系統，通過將熱能轉換為水的勢能，再通過水力發電系統進行發電。
【背景技術】
[0002]能源是人類生存及經濟發展所不可缺少的。地球表面積的70%是海洋，而海洋是巨大的能源庫。當今利用海洋溫差發電的主要方式有閉式循環系統和開式循環系統，其中閉式循環系統最為成熟，已經基本上達到商業化水準，而開式循環系統的主要困難是低壓汽輪機的效率太低。閉式循環系統的主要組件包括蒸發器、冷凝器、汽輪機、工作流體栗以及溫海水栗與冷海水栗。此系統中所有栗的動力消耗占了相當大的一部分發電功率，據計算當海洋溫差發電設備電功率為I麗時，廠用電約占50%，當電功率為10MW時，廠用電仍需占20%，因此減少栗的耗功對于提高海洋溫差發電系統的凈發電效率具有極其重大的意義。
[0003]另外，地球的內部儲藏巨大的熱量。據估計全球99%的物質處于100tC以上的高溫狀態，只有不到1%處于100°C以下，盡管其中可利用部分很小，但僅利用現有技術可以開發利用的地熱能就大于目前所有化石能源儲量30倍以上。同時地熱能蘊藏于地層內，不易受外部自然環境因素的影響，易于實現可控制的持續開采，提供持續穩定的能源供應，這是大規模能源供應網絡運行所必須具備的條件，是今后開發利用地熱能的方向。目前地熱電站效率很低，只有10%?15%，由于地熱電站通常以地表水作為冷卻水源對汽輪機排汽進行冷凝，冷卻水溫度較高，不僅制約了地熱電站效率的提高，同時要求地熱電站必須修建出力比火電廠大得多的冷卻系統。
[0004]但就發電方式而言，當前流行的水力發電技術多是通過建設水壩攔水發電，而熱力發電也是通過將熱能轉換為可對外做功的機械能，再將機械能轉換為動能，轉換效率不尚O

【發明內容】

[0005]本發明為解決公知技術中存在的利用熱能和水勢能進行聯合發電的問題，提供了一種將熱能轉換為勢能的水力發電系統，改變了傳統熱力發電的能量利用和轉換流程。
[0006]本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是:
[0007]—方面，本發明提供了一種將熱能轉換為勢能的水力發電系統，包括取水單元、位于地平面以下的取熱單元、補水單元和與取水單元有適當水頭落差的水力發電單元，所述水力發電單元通過引水管道與所述取水單元連接，所述補水單元與所述水力發電單元的尾水管道連通；
[0008]所述取熱單元用于向所述補水單元輸出熱能；
[0009]所述補水單元包括水溫調節罐和溫度差驅動補水裝置；
[0010]所述水溫調節罐的進水端與所述尾水管道連接，其內部設有水溫調節裝置，所述水溫調節裝置用于將所述水溫調節罐內的多余熱量排出，調節所述水溫調節罐中水的溫度，使發電尾水保持適當的溫度維持溫度差驅動補水裝置的冷卻水與加熱水之間的溫度差。
[0011 ] 所述溫度差驅動補水裝置與所述水溫調節罐出水端連接，用于將進入所述水溫調節罐罐內的發電后的減少了勢能的水注回所述引水管道中。
[0012]所述溫度差驅動補水裝置包括一循環加熱室、循環冷卻室、溫差相變提升室、地下水箱和傳輸栗；
[0013]所述地下水箱分別與所述循環加熱室、溫差相變提升室相連通，其腔室內設有與所述取熱單元相連通的所述加熱管道，用于將所述循環加熱室內的水進行加熱；
[0014]所述循環冷卻室的進水端與所述尾水管道連通，所述循環冷卻室的出水端與所述水溫調節罐的進水端連通，所述循環冷卻室的腔室內設有與所述溫差相變提升室相連通的冷卻管路，所述冷卻管路與所述地下水箱連通；
[0015]所述溫差相變提升室包括循環腔室和相變驅動缸，所述相變驅動缸內設有一活塞，所述活塞將所述相變驅動缸分為原水提升室和工質相變室，所述工質相變室位于所述循環腔室內，所述原水提升室上分別設置一與所述水溫調節罐連通的進水口和一與所述引水管道相連通的出水口；
[0016]所述傳輸栗用于將所述循環加熱室中熱水和所述循環冷卻室中的冷水交替傳輸至所述循環腔室中，使所述相變驅動缸驅動發電后的減少了勢能的水注回所述引水管道中。
[0017]所述取熱單元包括地熱補水井、地熱取熱井、地熱源、地熱加熱井、地熱補水管道和地熱取熱管道，所述地熱加熱井位于所述地熱源的巖層中，所述地熱補水管道與所述地熱補水井連通，所述地熱補水井和所述地熱取熱井分別與所述地熱加熱井連通，所述地熱取熱管道與所述地熱加熱井連通;所述循環加熱室與所述的地熱取熱管道相連通。
[0018]所述的地熱取熱單元中還設有儲熱箱和與所述儲熱箱相連通的地熱應用用戶，所述儲熱箱通過所述地熱取熱管道與所述地熱加熱井連通，所述水溫調節裝置與所述儲熱箱連通，用于將所述水溫調節罐中的多余熱量輸送至所述儲熱箱中。
[0019]所述的水溫調節裝置為一與所述水溫調節罐相連通的熱栗，其通過熱栗管道與所述儲熱箱連通。
[0020]所述的地熱源為干熱巖地熱源，所述地熱加熱井水平位于干熱巖地熱源中。
[0021]本發明具有的優點和積極效果是:
[0022]本發明利用水勢能，將水從取水單元通過引水管道引入水力發電單元進行發電，發電后的水再利用溫度差驅動補水裝置，通過取自地熱源中的熱能對循環加熱室中的水加熱，使循環冷卻室中的溫度較低的水與循環加熱室中溫度較高的水交替作用到相變提升室中，使相變提升室內的工質發生相變，從而推動活塞對原水提升室中的原水做功，將發電后的無壓原水變成有壓原水，并注入至水力發電單元的引水管道中進行發電，同時把水力發電系統中的水作為冷卻水，實現了熱能到水勢能的轉換，具有較高的能量轉換效率，對于地熱能發電或干熱巖發電的大規模應用具有非常重要的意義。
【附圖說明】
[0023]圖1是本發明所提供的一種水力發電系統平面示意圖；
[0024]圖2是圖1中的溫度差驅動補水單元的結構布置示意圖；
[0025]圖3是圖2中的地熱取熱單元結構示意圖。
[0026]圖中:
[0027]1-取水單元;2-水溫調節裝置，21-熱栗管道；
[0028]3-取熱單元，31-地熱補水井，32-地熱取熱井，33-地熱源，34-地熱加熱井，35-地熱補水管道，36-地熱取熱管道，37-儲熱箱，38-地熱應用用戶；
[0029]4-補水單元，41-水溫調節罐，42-溫度差驅動補水裝置，421-循環加熱室，422-循環冷卻室，423-溫差相變提升室，4231-循環腔室，4232-相變驅動缸，42321-原水提升室，42322-工質相變室，4233-活塞，424-地下水箱；
[0030]5-引水管道;6-發電單元;7-加熱管道;8-冷卻管路;9-單向閥；10-截止閥；20-儲水箱;30-尾水管道。
【具體實施方式】
:
[0031]為能進一步了解本發明的
【發明內容】
、特點及功效，茲例舉以下實施例說明如下:
[0032]結合圖1和圖2所示，本發明提供了一種將熱能轉化為勢能再通過水力發電系統進行水力發電，主要使用具備可供利用的熱能，利用高層建筑+深井+地下廠房的結構創造水勢能條件，或利用現有水電站的水力發電設施，具體包括取水單元1、位于地面以下的取熱單元3、補水單元4和水力發電單元6，水力發電單元6的位置低于所述取水單元I的位置，二者存在水頭落差，水力發電單元6通過其引水管道5與取水單元I連通，水力發電單元6的尾水管道30與補水單元4相連接；
[0033]其中的取熱單元3為地熱取熱單元，用于向補水單元4輸出熱能；
[0034]補水單元4包括水溫調節罐41、溫度差驅動補水裝置42;水溫調節罐41通過尾水管道30與水力發電單元6連接，水溫調節罐41中設有水溫調節裝置2，用于調節水溫調節罐41中循環水的溫度，保持溫度差驅動補水裝置42用于驅動補水的溫度差;溫度差驅動補水裝置42與水溫調節罐41的出水端連接，用于將水溫調節罐41內的水注入水力發電單元6的引水管道5中，實現循環發電；這里的水力發電單元6和補水單元4可以設置在能提供合適水頭的地下廠房或利用現有水力發電廠房設施內。
[0035]其中的溫度差驅動補水裝置42如圖2所示，包括一循環加熱室421、循環冷卻室422、溫差相變提升室423、地下水箱424和傳輸栗;地下水箱424分別與循環加熱室421、溫差相變提升室423相連通，其腔室內設有與地熱取熱單元3相連通的地熱管道7，用于將循環加熱室421內的水進行加熱；循環冷卻室422的進水端與尾水管道30連通，其出水端與水溫調節罐41的進水端連通，在循環冷卻室422的腔室內設有與溫差相變提升室423相連通的冷卻管路8，冷卻管路8與地下水箱424連通;而溫差相變提升室423包括循環腔室4231和相變驅動缸4232，相變驅動缸4232內設有一活塞4233，活塞4233將相變驅動缸4232分為原水提升室42321和工質相變室42322，工質相變室42322位于循