闪蒸地热发电系统设计

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闪蒸地热发电系统设计

闪蒸地热发电系统设计

闪蒸地热发电系统设计1.背景:地热能是指地球内部蕴藏的能量, 一般集中分布在构造板块边缘一带, 起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变. 据估计, 距地壳深度3 km 以内蕴藏的热量约为4. 3 *10(19)MJ. 全球地热资源估计为6 *10(6)MW, 其中32% 的地热温度高于130℃,而68%的地热温度低于130℃。

通常, 地热资源可以按温度来划分, 地热温度高于150℃为高温, 地热温度低于90℃为低温, 而地热温度处于90~150℃为中温。

不论地热资源是湿蒸汽田或者是热水层,都是直接利用地下热水所产生的蒸汽来推动汽轮机做功的。

用100℃以下的地下热水发电,是如何把地下热水转变为蒸汽来供汽轮机做功的呢?这就需要了解水在沸腾和蒸发时它的压力和温度之间的特有关系。

大家知道,水的沸点和气压有关,在101.325kPa下,水在100℃沸腾。

如果气压降低,水的沸点也相应地降低。

50.663kPa时,水的沸点降到81℃;20.265kPa时,水的沸点为60℃;而在3.04kPa时,水在24℃就沸腾。

根据水的沸点和压力之间的这种关系,我们就可以把100℃以下的地下热水送入一个密闭的容器中抽气降压,使温度不太高的地下热水因气压降低而沸腾,变成蒸汽。

由于热水降压蒸发的速度很快,是一种闪急蒸发过程,同时热水蒸发产生蒸汽时它的体积要迅速扩大,所以这个容器就叫做“闪蒸器”或“扩容器”。

用这种方法来产生蒸汽的发电系统,叫做“闪蒸法地热发电系统”,或者叫做“扩容法地热发电系统”。

它又可以分为单级闪蒸法发电系统、两级闪蒸法发电系统和全流法发电系统等。

目前, 绝大多数的地热发电项目是通过钻井抽取地下的地热流体作为高温热源进行发电, 经过发电后的地热流体再灌回地下。

2.工作原理:闪蒸地热发电系统就是:从地热井输出的具有一定压力的汽水混合物,首先进入汽水分离器,将蒸汽与水分离。

分离后的一次蒸汽进入汽轮机;而分离后的地热水进入减压器(也称闪蒸器或称扩容器),压力下降,一部分地热水变为二次蒸汽(压力比一次蒸汽低),然后将其入汽轮机低压段。

闪蒸-双工质循环联合地热发电系统设计

闪蒸-双工质循环联合地热发电系统设计

闪蒸-双工质循环联合地热发电系统设计摘要:将闪蒸系统发电与双工质循环发电联合,形成一种特殊的能量转换系统,对其进行详细分析,并建立该联合地热电站热力计算的数学模型,以此对电站的功率及效率进行了计算与分析,从中确定该系统的最佳闪蒸温度和由此温度导出的最佳设计参数。

计算结果还表明,对给定温度为110℃的地热水资源,当环境冷却水平均温度为28℃时,闪蒸一双工质循环联合发电的最大总功率比闪蒸系统或双工质循环单独发电时的最大功率要大20%以上。

此外,电站还生产约60℃的热水以供直接利用。

关键词: 闪蒸系统; 双工质循环; 地热发电; 最佳闪蒸温度0.引言我国地热资源主要是以中低温热水为主,其中为数较多的是100℃左右的热水资源,这种资源在全球分布甚广,因此利用这种地热资源发电,具有广泛的现实意义。

地热电站的主要目的是生产电能和提供热水。

为此目的,若将闪蒸系统发电与双工质循环发电联合起来,将使电站的出力提高[1],从而提高对地热资源的有效利用。

闪蒸和双工质循环联合地热发电,实际上是将闪蒸器产生的蒸汽直接用于发电,而产生的饱和水则用于低沸点有机工质发电。

这种特殊的能量转换系统,能使地热资源得到充分利用。

闪蒸一双工质循环联合地热发电的热力系统简图如图1所示,该系统包括闪蒸系统发电和双工质循环发电两部分,系统输出的功率是闪蒸系统和双工质循环发电的总和。

图1闪蒸-双工质循环联合地热发电的热力系统简图1.闪蒸·双工质循环的热力计算[2]为计算此系统所需的热力循环分别示于图2及图3。

本文将以我国某地热点的热水资源为例对闪蒸系统和双工质循环系统分别进行计算,由于是热水发电,其最佳闪蒸温度t 1和最佳蒸发温度t 01的计算方法既相同,又互相关联。

即:闪蒸系统最佳闪蒸温度:273111-==T t T T T cg (1)图2闪蒸系统热力循环图图3双工质热力循环图双工质循环最佳蒸发温度:27311101-==o o oc T t T T T (2)由式(2)可知,工质的最佳蒸发温度t o1与最佳闪蒸温度t 1有关联。

地热能发电系统设计与建设

地热能发电系统设计与建设

第6章 地热能发电系统环保与 社会效益
●06
地热能发电的环 保优势
地热能发电系统具有低排放、低污染的环保优 势。通过地下热水循环发电,不会产生二氧化 碳等有害气体,对环境影响较小。合理运营和 维护可以最大程度减少环境影响,保护生态环 境。
地热能发电系统的社会效益
经济发展
社会福利
地热能发电项目带动当地经 济增长
流量
保证蒸汽发生 影响发电量
压力
维持系统稳定运行 影响发电效率
发电量
决定系统收益 受地热资源限制
设计方案比较
地热能发电系统设计方案的比较需要综合考虑 投资成本、效益、可靠性等因素,选择最合适 的方案才能确保系统的长期稳定运行。
设计方案比较图
投资成本
直接影响资金回收周期和利润率
效益
反映系统的经济效果和环保效果
第3章 地热能发电系统设计
●03
地热发电原理
地热井 用于采集地下热水资源
汽轮机
通过蒸汽驱动发电机产生电 能
蒸汽发生器 将地热能转化为蒸汽
地热Байду номын сангаас发电技术
地热能发电技术分为直接循环系统、间接循环 系统、二元系统等不同类型,根据地热资源条 件选择合适的技术方案至关重要。
设计参数与要求
地热水温度
必须满足发电需求 影响发电效率
THANKS 感谢观看
地质勘探
地球化学测试
通过地质构造分析、地层观 察等方式获取地热信息
对地下水样品中的矿化度、 温度等进行测试
地球物理勘查
利用地球物理仪器探测地下热 源的位置和性质
地热资源评估标准
地热水温度
地热井深度
衡量地下水温度高低的重要 参数

022.太阳能——地热联合闪蒸发电系统及其火用评价

022.太阳能——地热联合闪蒸发电系统及其火用评价

—晚上 12:00)利用太阳能将地热热流体加热为过
热蒸汽多做功;在用电低谷期(一般为晚上 12:00
——第二天早上 8:00)只利用地热产生的热流体
带动汽轮机组发电。这样既巧妙利用了太阳能的热
能本身所具有的优点;同时又适合电网日峰谷差大,
自然满足调峰的需要,很大程度上抑制了作为自然
图 2 太阳能——地热联合闪蒸发电系统
作者简介:冉鹏(1980 ̄);男;汉族;河北保定人,硕士研究生;
从事节能理论研究 与软件开发。
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第 25 卷增刊 2005 年 10 月
动 力 工 程 JOURNAL OF POWER ENGINEERING
Vol.25 Sup. Oct.2005
工作时则只有中、低压缸进汽。也就是说,在太阳 利用高品位的热能的发电系统,从而达到提高能量
锅炉不接受太阳光以及蓄热子系统的能量用完时, 系统中的可用能,提高发电系统热经济性的目的。
将只采用中、低压缸进汽运行方式。中、低压缸运 根据热力学第二定律分析的观点,所谓能量系统中
行是指汽轮机组运行时高压缸不进汽,仅打开中压 的可用能就是能量中的火用。因此,评价一个系统改
为 0.424MPa。
(1) 地热发电系统新蒸汽具有的总火 用为 :
QEW1 = Ga1ek1 (2)
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第 25 卷增刊 2005 年 10 月
动 力 工 程 JOURNAL OF POWER ENGINEERING
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像火力发电那样要备有庞大的锅炉,也不需要消耗 燃料,它所用的能源就是地热能。但是地热发电技 术由于受地热类型和载热介质的影响,地热发电的 热效率低,对温度要求高,如果地下水或蒸汽的温 度低于 150℃,将严重影响机组的经济性。因而在 某种程度上限制了地热发电技术的应用和发展。

单级闪蒸_ORC联合地热发电设计研究

单级闪蒸_ORC联合地热发电设计研究

单级闪蒸/ORC联合地热发电设计研究发布时间:2021-08-23T15:17:38.700Z 来源:《当代电力文化》2021年4月12期作者:陈杨杨*,刘志国,谢秀峰,安丰路,李培永,何洪英[导读] 地热资源作为一种可靠的绿色低碳的可循环利用的可再生能源,大规模应用地热资源发电对碳达峰、碳中和有重要意义陈杨杨*,刘志国,谢秀峰,安丰路,李培永,何洪英青岛鸿瑞电力工程咨询有限公司,青岛,266000;摘要:地热资源作为一种可靠的绿色低碳的可循环利用的可再生能源,大规模应用地热资源发电对碳达峰、碳中和有重要意义。

地热发电技术多种多样,以肯尼亚某项目14口地热井为例,通过对各个井口参数分析,从不同装机方案,不同的主辅机系统设计对全厂发电量的影响,厂用电率的影响,设备造价的影响等方面分析,当井口参数高、流量大的井口采用单级闪蒸/ORC联合地热发电时全厂发电量从56.1MW增加到64.943MW,增加了13.62%,净出力从52MW增加到58.796MW,增加了11.56%。

另外本文从井口参数,热平衡拟定,主厂房,管道系统设计等方面详细的介绍了本项目的设计研究工作。

为类似项目的设计提供了可参考的设计依据,以便合理和充分的利用地热资源。

关键词: 单级闪蒸;ORC;发电量;地热发电技术;设计研究1 引言地热能是新能源家族中的重要成员之一。

地热资源按温度分级,分为高温热源(高于150℃)、中温热源(90~150℃)和低温热源(低于90℃)三类,中温及以上的地热资源即可用于发电。

地热发电是利用地下热水或者蒸汽发电的一种技术,将热能通过汽轮机做功转变为机械能,再带动发电机发电。

其中地热水多属于中低温热源,以液体形式存在,无法直接进入汽轮机发电,需借助某些技术转换为蒸汽才能发电。

根据采用的转换方法不同,其主要技术方案包括闪蒸地热发电技术及双工质循环地热发电技术,而单级闪蒸凝汽式发电系统则是目前选用最多的地热电站系统,技术成熟、可靠,发电效率高,机组容量多样。

500KW中低温地热能有机朗肯循环发电系统的设计毕业论文

500KW中低温地热能有机朗肯循环发电系统的设计毕业论文

河北工业大学毕业论文作者:王妍学号:110668学院:能源与环境工程系(专业):热能与动力工程题目: 500KW中低温地热能有机朗肯循环发电系统的设计指导者:闵春华教授(姓名) (专业技术职务)评阅者:(姓名) (专业技术职务)2021 年 6 月 10 日目录1 绪论 (1)我国能源现状及地热能的开发利用 (1)1.2 地热发电系统及其特点 (3)1.3 地热发电循环的研究现状 (4)1.4 本文的研究内容和方法 (5)1.5 技术路线 (5)2 地热发电循环根本形式的介绍及工质的筛选 (6)2.1 单级有机朗肯循环〔ORC〕及其工质选择 (6)2.2 单级闪蒸〔Flash〕发电循环的热力学模型 (15)3 110℃地热水发电方案的设计 (18)3.1 工程地110℃地热发电系统的热力学建模 (18)3.1.1 两级闪蒸地热水发电系统的热力学分析 (18)3.1.2 两级有机朗肯循环地热发电系统的分析 (20)3.1.3 Flash-ORC联合地热发电系统的分析 (21)3.1.4 ORC-Flash联合地热发电系统的热力学分析 (23)3.2 工程地110℃地热发电系统的经济学模型 (23)3.2.1 单级ORC地热水发电系统的经济学模型 (23)3.2.2 单级闪蒸地热水发电系统的经济学分析 (25)4 地热发电方案的比照及优化 (27)4.1 热力计算条件及性能指标的选取 (27)4.2 单级地热发电方案的比照及优化 (28)4.3 两级地热发电方案的比照及优化 (31)5 地热设计方案的综合评价 (35)5.1 灰色关联分析方法 (35)5.2 结果及分析 (37)总结 (40)参考文献 (41)致谢 (43)1 绪论我国能源现状及地热能的开发利用能源是全球经济开展的根底,同样经济开展也影响着能源格局的变化。

2021年,全球能源格局的变化呈现以下特征:煤炭虽然仍是主要燃料,但是随着化石燃料大量消耗造成的环境问题日益突出、国际油价持续下调,世界各国开始注重新能源的开发和利用。

太阳能_地热联合闪蒸发电方法探讨

太阳能_地热联合闪蒸发电方法探讨

太阳锅炉将来自地热源的饱和蒸汽加热为过热 蒸汽, 提高其焓值; 并将多余的热量存储在蓄热子系 统中,以便发电系统在早晚和白天云遮间歇的时间 内, 能够依靠存储的太阳能来维持正常运行。 为提高发电系统的热经济性,并且提供连续稳 定的做功工质,运行中将地热产生的热流体分为两 部分:一部分直接进入汽轮机机组的中、低压缸做 功;另一部分则通过太阳能锅炉将地热所产生的蒸 汽加热为过热蒸汽送入汽轮机机组高压缸做功。这 样就可以做到在用电高峰期 ’一般为上午 (: "" "晚 上 %!: "") 利用太阳能将地热热流体加热为过热蒸 汽多做功; 在用电低谷期 ’ 一般为晚上 %!: "" " 第二 天早上 (: ""*只利用地热产生的热流体带动汽轮机 组发电。这样既巧妙利用了太阳能热能本身所具有 的优点; 同时又满足调峰的需要, 抑制了作为自然能 源本身所固有的缺点。 太阳能&地热联合闪蒸发电系统运行方式较为 独特, 机组采用滑压运行, 在太阳锅炉工作时汽轮机 组的高压缸、 中、 低压缸都进汽; 太阳锅炉不工作时
新能源与新材料
利用太阳锅炉的聚光集热子系统可将其内部工质加 热到 #"" !,蓄热子系统可以在夜晚的时候将蓄热 放出维持发电系统运行到夜晚 %!: ""。但由于太阳 能的间歇性导致单纯的太阳能热利用系统不能提供 连续稳定的做功工质。 鉴于上述太阳能热发电系统和地热发电系统的 缺点,作者提出了一种利用太阳能和地热组成的联 主要由地 合闪蒸发电系统, 其基本结构如图 ! 所示。 热源、 太阳锅炉、 闪蒸装置和汽轮机机组、 循环系统 组合而成。太阳能&地热联合闪蒸发电站的热力循 环系统与常规热力发电厂基本接近,不同之处是使 用的一次能源不同, 在各自的设计、 结构和所需要解 决的自身特殊技术问题上有本质区别。

地热发电技术讲解地热发电原理和技术

地热发电技术讲解地热发电原理和技术
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8.地热电站尾水综合利用
地热电站发电后排出的尾水,温度一般都在 60 ~ 70℃左右或更高.适合于工农业生产以及生活 上利用,或从中提取有用的化学元素等。 如:广东丰顺邓屋地热试验电站将排出的热水与 冷水混合,每小时约有300t水供给农田灌溉;湖 南灰汤地热试验电站将排出的热水供当地疗养院 和温室利用;江西温汤地热试验电站将发电后排 出的余热水用于繁育水稻良种和治疗皮肤病、关 节炎等。
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地热发电示意图
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地热发电示意图2
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背压式汽轮机地热蒸汽发电系统
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凝气式汽轮机地热蒸汽发电系统
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单级双循环地热发电系统
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两级双循环地热发电系统
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闪蒸与双循环两级串联发电系统
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地热自流井井口装置
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高温地热井图
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地热电站外景图
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地热发电示意图3
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7.地热电站回灌技术
(1)意义:地热田的大量开采,必将会造成 热储寿命缩短,地下水位下降,并导致地 面沉降。如把地热发电后的地热弃水回灌 地下,就可大大减轻这些弊端,并减轻地 热弃水对于环境的污染。
(2)方法: 不同的地热田采用的回灌方式会有所不同。 问灌方式的选择.取决于地质、环境和经 济等综合因素,但一般来说边对边的、深 一些的回灌井布局在多数情况下可较好地 避免热干扰。
在系统中安装热交换器,使地热水不直接进入利用系统。
对非传热的金属表面涂敷防腐涂料。 a) 针对不同类型的局部腐蚀采取相应的防腐蚀措施。
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6.地热电站防结垢
(1)垢的类型:按化学成分,可将垢分为碳 酸钙垢、硫酸钙垢、硅酸盐垢和氧化铁垢 等种类,其物性指标是硬度和孔隙度。

地热发电技术

地热发电技术


干热岩发电系统
首先将水通过压力泵 压入地下深处(2-4 千米),产生的蒸汽 再进行发电,热干岩 过程法不受地理限值 ,可以在任何地方进 行热能开采。而且这 种方法在发电过程中 不产生废水、废气等 污染,是未来的新能 源。
图6 干热岩发电系统示意图
全流地热发电系统

本系统将地热井口的 全部流体,包括所有 的蒸汽、热水、不凝 气体及化学物质等, 不经处理直接送进全 流动力机械中膨胀做 功,这种形式可以充 分利用地热流体的全 部能量,大大节约了 资源,但技术上有一 定的难度,尚在攻关 。
图5 全流系统发电示意图
地热发电对环境的影响


1、空气污染。在开采地热能的过程中,所 含有的各种气体和悬浮物将排入大气中,对环 境造成影响。 2、化学污染。地热水的形成一般为大气降 水经过地下深循环,与周围岩石进行化学物质 交换,岩石中各种化学组分进入水体,使地热 水中含有对环境有益和有害的常量成分和放射 性成分。
怀拉基地热发电基地
拉德瑞罗地热发电基地
中国地热发展的历史和现状

我国地热发电研究工作起步较晚,始于 60年代末期,于1970年5月首次在广东丰 顺建成第一座设计容量为86千瓦的扩容 法地热发电实验装置,随后在西藏建成 羊八井、那曲和朗久三座地热发电站, 到1998年底,中国的地热发电装机总量 达32MW,居世界第13位。


3、尾水。目前我国的地热资源大多以单一 利用为主,当热能利用后,尾水温度仍很高 。这些尾水的排放,促使局部空气和水体温 度升高,改变生态平衡,影响环境和生物生 长,造成热污染。 4、地面沉降。地热流体长期抽出可能导致 可以检测到的地面沉降。当地热流体抽出量 超过天然补给量时,地面沉降发生。

湿蒸气型闪蒸地热发电系统的工作流程

湿蒸气型闪蒸地热发电系统的工作流程

湿蒸气型闪蒸地热发电系统的工作流程下载提示:该文档是本店铺精心编制而成的,希望大家下载后,能够帮助大家解决实际问题。

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电气工程师如何设计高效的地热能发电系统

电气工程师如何设计高效的地热能发电系统

电气工程师如何设计高效的地热能发电系统地热能,作为一种清洁、可持续的能源,近年来备受关注。

而设计一个高效的地热能发电系统,则是电气工程师需要面对的挑战之一。

本文将介绍电气工程师设计高效地热能发电系统的关键要素和步骤。

一、概述地热能发电系统是利用地球内部的热能来产生电力的装置。

其基本原理是通过地热能转换为蒸汽,驱动涡轮发电机转动,从而产生电能。

要设计一个高效的地热能发电系统,需要充分考虑以下几个方面的内容。

二、寻找合适的地热能资源地热能发电系统必须依赖充足的地热能资源。

电气工程师首先需要进行前期调研,寻找适合建设地热能发电系统的地区。

通常,地下温度达到60摄氏度以上的地区是理想的选址,如地下岩石热储层、火山地区等。

通过搜集地热能资源的相关数据,可以为后续系统设计提供有力的依据。

三、设计地热能井和水蒸气回收系统地热能井是地热能发电系统的核心组成部分,它用于从地下获得热能。

在设计井口时,电气工程师需要考虑地下温度、井深和环境条件等因素。

同时,水蒸气回收系统也要妥善设计,以最大程度地利用蒸汽的热能。

这一步骤的设计需要考虑管道布局、传热效率等因素,从而确保系统能够高效转换地热能为电能。

四、核电机组设计地热能发电系统中核电机组的设计是至关重要的。

核电机组通常由蒸汽涡轮、发电机以及控制系统等部分组成。

在设计过程中,电气工程师需要确保核电机组的性能稳定、效率高,并且能够适应不同负载情况下的工作要求。

此外,考虑到地热能发电系统的长期运行,还需要设计合适的维护保养系统,确保机组的可靠性和持久性。

五、监测与控制系统设计一个高效的地热能发电系统需要具备完善的监测与控制系统。

通过实时监测各个部分的运行状态,电气工程师可以及时发现潜在问题,并采取相应的措施来保障系统的正常运行。

此外,监测与控制系统还可以提供各种数据指标,用于优化系统的运行模式,提高发电效率。

六、并网与输电系统设计最后,地热能发电系统还需要与电网进行连接,并通过输电系统将电能输送出去。

闪蒸地热发电系统设计

闪蒸地热发电系统设计

闪蒸地热发电系统设计1. 背景:地热能是指地球内部蕴藏的能量, 一般集中分布在构造板块边缘一带, 起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变. 据估计, 距地壳深度3 km 以内蕴藏的热量约为4. 3 *10(19)MJ. 全球地热资源估计为6 *10(6)MW, 其中32% 的地热温度高于130℃ ,而68%的地热温度低于130℃。

通常, 地热资源可以按温度来划分, 地热温度高于150℃ 为高温, 地热温度低于90℃ 为低温, 而地热温度处于90~150℃ 为中温。

不论地热资源是湿蒸汽田或者是热水层,都是直接利用地下热水所产生的蒸汽来推动汽轮机做功的。

用100℃以下的地下热水发电,是如何把地下热水转变为蒸汽来供汽轮机做功的呢?这就需要了解水在沸腾和蒸发时它的压力和温度之间的特有关系。

大家知道,水的沸点和气压有关,在101.325kPa下,水在100℃沸腾。

如果气压降低,水的沸点也相应地降低。

50.663kPa时,水的沸点降到81℃;20.265kPa时,水的沸点为60℃;而在3.04kPa时,水在24℃就沸腾。

根据水的沸点和压力之间的这种关系,我们就可以把100℃以下的地下热水送入一个密闭的容器中抽气降压,使温度不太高的地下热水因气压降低而沸腾,变成蒸汽。

由于热水降压蒸发的速度很快,是一种闪急蒸发过程,同时热水蒸发产生蒸汽时它的体积要迅速扩大,所以这个容器就叫做“闪蒸器”或“扩容器”。

用这种方法来产生蒸汽的发电系统,叫做“闪蒸法地热发电系统”,或者叫做“扩容法地热发电系统”。

它又可以分为单级闪蒸法发电系统、两级闪蒸法发电系统和全流法发电系统等。

目前, 绝大多数的地热发电项目是通过钻井抽取地下的地热流体作为高温热源进行发电, 经过发电后的地热流体再灌回地下。

2. 工作原理:闪蒸地热发电系统就是:从地热井输出的具有一定压力的汽水混合物,首先进入汽水分离器,将蒸汽与水分离。

分离后的一次蒸汽进入汽轮机;而分离后的地热水进入减压器(也称闪蒸器或称扩容器),压力下降,一部分地热水变为二次蒸汽(压力比一次蒸汽低),然后将其入汽轮机低压段。

闪蒸系统地热发电

闪蒸系统地热发电

闪蒸系统地热发电
佚名
【期刊名称】《东北电力技术》
【年(卷),期】2003(24)10
【总页数】1页(P25-25)
【关键词】闪蒸系统;地热发电;闪蒸法发电系统;地热电站
【正文语种】中文
【中图分类】TM616
【相关文献】
1.太阳能-地热联合闪蒸发电方法探讨 [J], 冉鹏;张树芳;李国有
2.闪蒸–双工质联合地热发电系统应用分析 [J], 郭新锋;高小荣;刘学峰;;;
3.基于实验误差修正模型的闪蒸-双工质联合地热发电系统分析 [J], 尹洪梅; 骆超; 赵军; 王永真; 胡立凯
4.TFE-TUR复合地热发电系统与全流系统以及闪蒸系统的比较 [J], 王维
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闪蒸地热发电系统设计
一.背景
地热能是来自地球深处的可再生热能,它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。

地下水深处的循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后,把热量从地下深处带至近表层。

地热能的储量比人们所利用的能量总量还要多,大部分集中分布在构造板块边缘一带。

地热能不但是无污染的清洁能源,而且如果热量提取速度不超过补充的速度,那么热能还是可再生的。

随着化石能源的紧缺、环境压力的加大,人们对于清结可再生的绿色能源越来越重视,但地热能在很久以前就被人类所利用。

早在20世纪40年代,意大利的皮也罗•吉诺尼•康蒂王子在拉德雷罗首次把天然的地热蒸蒸汽用于发电。

地热发电,是利用液压或爆破碎裂法将水注入到岩层中,产生高温水蒸气,然后将蒸汽抽出地面推动涡轮机转动,从而发电。

在这过程中,将一部分未利用的蒸汽或者废气经过冷凝器处理还原为水回灌到地下,循环往复。

简而言之,地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能,然后再将机械能转变为电能的能量转变过程。

针对温度不同的地热资源,地热发电有4种基本发电方式,即直接蒸汽发电法、扩容(闪蒸法)发电法、中间介质(双循环式)发电法和全流循环式发电法。

地热发电至今已有近百年的历史了,新西兰、菲律宾、美国、日
本等国都先后投入到地热发电的大潮中,其中美国地热发电的装机容量居世界首位。

在美国,大部分的地热发电机组都集中在盖瑟斯地热电站。

盖瑟斯地热电站位于加利福尼亚州旧金山以北约20公里的索诺马地区。

1920年在该地区发现温泉群、喷气孔等热显示,1958年投入多个地热井和多台汽轮发电机组,至1985年电站装机容量已达到1361兆瓦。

20世纪70年代初,在国家科委的支持下,中国各地涌现出大量地热电站。

二.闪蒸
(1)基本原理
当水在大气压力下被加热时,100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。

再加热也不能提高水的温度,而只能将水转化成蒸汽。

水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”,或者叫饱和水显热。

在同样大气压力下将饱和水转化成蒸汽所需要的热叫“潜热”。

然而,如果在一定压力下加热水,那么水的沸点就要比100℃高,所以就要求有更多的显热。

压力越高,水的沸点就高,热含量亦越高。

压力降低,部分显热释放出来,这部分超量热就会以潜热的形式被吸收,引起部分水被“闪蒸”成蒸汽。

闪蒸是水的一种从液相变为气相的过程,当水受到的压力下降时,会由不饱和水变为饱和水,进而汽化,随着压力的减小,汽化程度不断提高。

工业上将水由水泵进入余热锅炉,水吸收热量变为热水,热水进入闪蒸罐,经过扩容闪蒸出一定量的低压饱和蒸汽,进入汽轮机相应低压进气口做功发电,闪蒸器内的饱和水进入除氧器,与冷凝
水一起经除氧后由给水泵供给锅炉,实现一个完整的热力循环。

(2)系统流程图
图1 闪蒸系统流程图
三.计算
(1)原始资料:
热源为压力6.5Mpa下饱和热水,排气压力为5kpa。

汽轮机排气的最大含水率不低于0.88,做功过程可作为等熵过程。

要求:设计一个1MW的闪蒸地热发电系统。

闪蒸可为多级闪蒸,以不超过三级为限。

机械效率0.98,发电机效率0.99。

确定各级最优闪蒸系数及其发电效率,确定地热热水流量。

求出单位质量的地热热水发电量,绘制T-S图。

(2)计算
循环过程的T-s图如图2所示,循环按照1-5-2-3-4-1进行。

图2 循环T-s 图 选择单级闪蒸系统进行计算
查饱和水的热物理性质表,得:
饱和热水压力为6.5MPa 时,饱和水对应的温度为T 1=280.78℃,对应的焓值为h 1=1240.95kJ/kg 。

排气压力为5kpa 时,对应的水的温度为T 4=32.42℃,对应的焓值为h 4=135.85 kJ/kg 。

h 2=2790.77kJ/kg,h 3=2559.91kJ/kg,h 6=843.22kJ/kg
蒸汽质量流量: d d m h h h h m m 20422.06
2611=--= 能量守恒:99.0/98.0/)(321W h h m =-
由上式解得:s kg m /46.41=,地热热水流量s kg m d /86.21= 发电效率:%26.4)
()(41321=--=h h m h h m d η 单位质量的地热热水发电量:kg kJ m W p d /75.45== 6 3
5
s
T
4 2
1。

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