下载文档原格式
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。
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。
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。
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。
文档下载后可定制修改，请根据实际需要进行调整和使用，谢谢！本店铺为大家提供各种类型的实用资料，如教育随笔、日记赏析、句子摘抄、古诗大全、经典美文、话题作文、工作总结、词语解析、文案摘录、其他资料等等，想了解不同资料格式和写法，敬请关注！Download tips: This document is carefully compiled by this editor. I hope that after you download it, it can help you solve practical problems. The document can be customized and modified after downloading, please adjust and use it according to actual needs, thank you! In addition, this shop provides you with various types of practical materials, such as educational essays, diary appreciation, sentence excerpts, ancient poems, classic articles, topic composition, work summary, word parsing, copy excerpts, other materials and so on, want to know different data formats and writing methods, please pay attention!一、系统概述湿蒸气型闪蒸地热发电系统是一种利用地下地热资源进行发电的设备，采用闭式循环的方式，可以高效、稳定地转化地热能为电能。
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。
