与闪蒸系统相比，双循环系统的优点是：①低沸点工质的蒸汽比容比闪蒸系统减压扩容后的蒸汽比容小得多， 而汽轮机的几何尺寸主要取决于末级叶轮和排汽管的尺寸(它取决于工质的体积流量)，因此，双循环发电系统的管道和汽轮机尺寸都十分紧凑， 造价也低;②地下热水与低沸点工质在蒸发器内是间接换热，地热水并不直接参加热力过程， 所以汽轮机内避免了地热水中气、固杂质所导致的腐蚀问题;③可以适应各种不同化学类型的地下热水; ④能利用温度较低的地热水;⑤如果地热排水回灌地下，则水中的各种不凝气体仍保留在热水里并一起回到地下， 避免了地面的大气污染。由于热水从地热井抽出一直到回灌地下始终处于压力之下，因而水中的结垢组分不会析出，从而避免了井管及管道系统中的结垢。这种系统的缺点是：①低沸点工质价贵，来源不广，有的还易燃易爆，或有毒性，因而要求系统各处的密封性好，技术要求高。②由于蒸发器、凝汽器和预热器都必须采用间壁式换热器，增加了传热温差引起的不可逆热损失。低沸点工质一般传热性能较差， 换热面积要求较大， 从而增加了投资。③操作和维修要求高。

双循环地热发电系统的低沸点工质选择十分重要，它既要有化学稳定性以及有较好的热力学特性，又要有价廉、来源广、无毒、不易燃烧等特点。要满足上述所有要求的低沸点工质是难找的， 选择时只能根据设计要求抓其主要的方面。在现有的一些双循环地热电站中，采用较多的低沸点工质有异丁烷、正丁烷、氟里昂11、氟里昂114等。为了充分利用不同工质的不同优点，采用混合工质(如异丁烷和异戊烷)也是正在发展的有前途的一种选择。

双循环发电系统所采用的低沸点工质汽轮机一般为轴流式，特别是在单机功率较大时。对较小功率的汽轮机采用轴流式，可以获得很高的相对内效率。轴流式低沸点工质汽轮机的设计， 其原理与水蒸气汽轮机相同。然而，在应用地热流体的条件下，低沸点有机化合物的性质与水蒸气性质有着显著的差别， 因而设计也就存在某些不同之点。例如，低沸点工质蒸汽中的声速差不多是水蒸气声速的一半， 因而其汽轮机的设计应使其转子直径为水蒸气汽轮机转子直径的一半， 或者转速是后者的一半。此外，在相同温度范围内，低沸点工质蒸汽的密度比水蒸气高一个数量级， 而等熵焓降产生的功则少一个数量级。因此， 为了产生相同的功率， 低沸点工质的质量流量应比水蒸气的高一个数量级，虽然容积流量几乎是相等的。低沸点有机工质的高密度和小焓降，再加上不够理想的性质，对汽轮机设计有特殊要求。 2100433B

利用地下热水来加热某种低沸点工质， 使其进入汽轮机工作的地热发电系统，又称中间介质法或低沸点工质循环。它是为克服闪蒸地热发电系统的缺点而出现的一种循环系统。地下热水用深井泵抽到地面进入电站内的蒸发器，加热某一种低沸点介质(如氟里昂11)，使之变为低沸点介质蒸汽，然后通入汽轮机做功发电，汽轮机排出的乏汽经凝汽器冷凝成液体，用工质泵再打回蒸发器重新加热，循环使用。为充分利用地热水的余热， 让从蒸发器排出的地热水经过一个预热器先预热来自凝汽器的低沸点工质液体， 使其温度上升至接近蒸发器内的工质饱和温度，再进入蒸发器。为了保证从地热井来的地热水在输送过程中不闪蒸成蒸汽和不使溶解气体从水中逸出， 在管路中的热水始终保持承受超过其温度对应的饱和压力。

为了有效地利用我国中低温地热资源和提高地热发电的经济性,我们提出地热水发电的两级能量转换系统, 并对两级地热闪蒸和闪蒸地热发电系统的单位热水净发电量、电站净效率等热力学性能进行比较,得出如下结论.

(1) 地热闪蒸地热发电系统的单位热水净发电量随地热水温度的增加量比地热两级闪蒸发电系统大, 当热水温度在80-130℃时,两级地热闪蒸发电系统的单位热水净发电量比闪蒸-双工质联合系统的单位热水净发电量多达19.4%;当热水温度在130-150℃时,闪蒸-双工质联合系统的单位热水净发电量比两级地热闪蒸发电系统的单位热水净发电量多达5.5%.

(2) 随着地热水温度的升高,两级闪蒸发电系统的发电净热效率逐渐增加,闪蒸地热发电系统的闪蒸发电净热效率先增加后减小,地热水温度越高,对闪蒸地热发电系统中双工质发电就越有利.

(3) 两级地热闪蒸发电系统闪蒸产汽量总和约为闪蒸地热发电系统闪蒸产汽量的2-3倍,地热水温度越高,两者之间的差值就越大.

(4) 闪蒸-双工质地热联合发电系统的尾水温度高于两级闪蒸发电系统,可以考虑地热尾水的梯级利用 .2100433B

我国中低温地热资源主要分布在东南沿海地区,主要用于洗浴等,使得大量热能白白浪费.为提高我国中低温地热资源的能量转换利用率,提出了两级地热闪蒸和地热闪蒸-双工质联合发电方式,以单位热水发电量、热效率和产汽率为性能指标,通过数值计算,分析地热水温度对两种不同地热发电系统的性能指标影响以及地热尾水温度的影响,并对两种发电系统的选用条件作了论述.结果表明,闪蒸地热发电系统的单位热水的发电量随温度升高的增加量大于两级闪蒸的增加量.

我国高温地热资源仅分布在滇藏和川西地区,大部分为中低温地热资源,即温度低于150℃的地热资源.热水发电有两种基本的能量转换系统,即闪蒸系统和低沸点有机工质的双工质循环系统,世界上仅有菲律宾莱特岛唐古纳地热电站、新西兰怀拉基地热电站和莫凯地热电站采用闪蒸-双工质地热发电系统,我国西藏羊八井地热电站采用两级闪蒸发电系统,广东丰顺邓屋地热电站采用单级闪蒸发电系统.相同热源和冷源条件下,由于闪蒸地热发电系统采用两台发电机组,所以其投资成本大于两级闪蒸发电系统.为使地热资源能够得到高效利用,可采用两级能量转换系统.

从理论上讲,热水发电的能量转换级数愈多,发电量就愈大,但级数越多,发电量增加有限,而设备投资则增加较大,故一般以两级为好.对闪蒸地热发电系统进行热力计算和比较,并对选用条件进行论述 .

采用NH3₃ -H₂0混合工质的地热双工质发电系统的循环流程如《氨水混合工质动力循环流程图》所示。

该循环系统由发生器、换热器、汽轮机、吸收器、节流阀以及泵组成。压力为7. 5 xlOSPa，浓氨水溶液被冷却水冷却由状态1经过泵加压到状态2，进人换热器换热升温后，达到状态点3，然后送人发生器，由地热水加热混合工质，低沸点工质氨开始蒸发，并从混合物中分离出来。从发生器出来工质蒸气4进人汽轮机膨胀做功，汽轮机出口排气5进人吸收器被来自6的稀溶液吸收，释放的热量由冷却水带走，并回到状态1的浓氨水溶液。发生器出口7为稀氨水溶液，它首先通过换热器放热到状态8，再经过节流阀减压后进人吸收器，吸收来自汽轮机出口排气，完成整个循环过程。