此种系统的发电方式, 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"para" label-module="para">

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。

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%. 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.当热水温度低于30℃并且热水量较大时, 可以采用闪蒸地热发电系统,当热水温度高于130℃,并且地热水中的不凝气体含量低于3%时,可以考虑两级闪蒸发电系统;和两级闪蒸发电系统尾水相比,较高温度的闪蒸地热发电系统尾水资源梯级利用效率更高.地热资源按温度分级,分为高温(150℃)、中温(90-150℃)、低温(<90℃)三类,世界上开发利用的地热资源都是水热型地热资源,地热资源最能发挥优势的利用方式是地热发电.

两级闪蒸法发电系统, 可比单级闪蒸法发电系统增加发电能力15%-20%;全流法发电系统,可比单级闪蒸法和两级闪蒸法发电系统的单位净输出功率,分别提高60%和30%左右采用闪蒸法的地热电站, 基本上是沿用火力发电厂的技术,即将地下热水送入减压设备扩容器,产生低压水蒸汽,导入汽轮机做功。因热水温度低于100℃时,全热力系统处于负压状态。这种电站,设备简单,易于制造,可以采用混合式热交换器。缺点是,设备尺寸大,容易腐蚀结垢,热效率较低。由于系直接以地下热水蒸汽为工质,因而对于地下热水的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求 。

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 .

闪蒸地热发电系统中,闪蒸温度对系统净发电量的影响.闪蒸温度采用试选的方法,以观察其对发电功率的影响,其范围在冷凝温度和热源温度之间.在同一热源温度下,随着闪蒸温度的升高,联合发电系统的单位热水发电量先增大后减小.当联合系统的单位热水发电量达到最大时的温度即为联合系统的最佳温度.地热水温度不同,联合系统最佳温度的取值也不同,地热水温度越高,联合系统最佳温度越高; 当热水温度为80℃和150℃时,其最佳闪蒸温度为60℃和125℃.

它比闪蒸 地热发电系统中的单级闪蒸法和两级闪燕法地热发电系统的单位净输出功率可分别提高60%和30%左右。 从现有的地热资源来看，人们对地热发电最有兴趣的地热水温度范围是150~300C。而水中总溶解固态物 (TDS)的范围为0.1%一25%。尽管这种资源构成巨大的能源，但它的发展速度却受到化学成分范围和经 济性两个方面的限制。

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。

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。