全流式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)

各國(guó)地?zé)嵫芯咳藛T正在努力開 發(fā)新的能源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其目的就是要增加利用難以利 用的流體的機(jī)會(huì)，并改善利用的經(jīng)濟(jì)性。全流式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)就是這種努力之一根據(jù)熱力學(xué)原理.由井口狀 態(tài)直接膨脹到廢棄狀態(tài)，就有可能將最大份額的可用 功轉(zhuǎn)換出來(lái)而擴(kuò)容系統(tǒng)不論級(jí)數(shù)多少，總是有部分可 用能量隨最后一級(jí)擴(kuò)容器分離出來(lái)的液體被排掉。

這種裝t結(jié)構(gòu)很簡(jiǎn) 單，而且由于兩個(gè)轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與殼體之間進(jìn)行 相對(duì)運(yùn)動(dòng)而具有自清潔作用.為了獲得全流系統(tǒng)的優(yōu) 越性能，腳脹機(jī)的效率必須達(dá)到70%以上，但目前的 實(shí)臉機(jī)組粉來(lái)還沒(méi)有達(dá)到這一指標(biāo)。因此，雖然從這一 概念的提出到現(xiàn)在已有20多年的時(shí)間，全流地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)仍未進(jìn)人商業(yè)應(yīng)用階段。2100433B

它比閃蒸 地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)中的單級(jí)閃蒸法和兩級(jí)閃燕法地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的單位凈輸出功率可分別提高60%和30%左右。 從現(xiàn)有的地?zé)豳Y源來(lái)看，人們對(duì)地?zé)岚l(fā)電最有興趣的地?zé)崴疁囟确秶?50~300C。而水中總?cè)芙夤虘B(tài)物 (TDS)的范圍為0.1%一25%。盡管這種資源構(gòu)成巨大的能源，但它的發(fā)展速度卻受到化學(xué)成分范圍和經(jīng) 濟(jì)性兩個(gè)方面的限制。

全流發(fā)電系統(tǒng)就是試圖將來(lái)自地?zé)峋牡責(zé)崃黧w(不論 是水或是濕蒸汽)通過(guò)一臺(tái)特殊設(shè)計(jì)的膨脹機(jī)，使其一 邊膨脹一邊做功，最后以汽體的形式從膨脹機(jī)的排汽 口排出.為了適應(yīng)不同化學(xué)成分范圍的地?zé)崴?，特別是 高溫高鹽的地?zé)崴?，膨脹機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)該具備這種適應(yīng)能力。螺旋轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)發(fā)電系統(tǒng)是具有這種性能的試驗(yàn)機(jī)組之一。流體由膨脹 機(jī)的噴嘴調(diào)節(jié)閥進(jìn) 人高壓汽室，當(dāng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，高壓汽室逐漸加長(zhǎng)體積不斷增大，地流 體就依次通過(guò)由一 對(duì)雙相流體嚙合轉(zhuǎn)涅蒸汽卻水螺旋轉(zhuǎn)子膨脹機(jī)子所構(gòu)成的通道不斷膨脹，直至排出。流體在這對(duì)轉(zhuǎn)子 間的有效體積膨脹產(chǎn)生了有用功。

為了有效地利用我國(guó)中低溫地?zé)豳Y源和提高地?zé)岚l(fā)電的經(jīng)濟(jì)性,我們提出地?zé)崴l(fā)電的兩級(jí)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng), 并對(duì)兩級(jí)地?zé)衢W蒸和閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的單位熱水凈發(fā)電量、電站凈效率等熱力學(xué)性能進(jìn)行比較,得出如下結(jié)論.

(1) 地?zé)衢W蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的單位熱水凈發(fā)電量隨地?zé)崴疁囟鹊脑黾恿勘鹊責(zé)醿杉?jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)大, 當(dāng)熱水溫度在80-130℃時(shí),兩級(jí)地?zé)衢W蒸發(fā)電系統(tǒng)的單位熱水凈發(fā)電量比閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合系統(tǒng)的單位熱水凈發(fā)電量多達(dá)19.4%;當(dāng)熱水溫度在130-150℃時(shí),閃蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合系統(tǒng)的單位熱水凈發(fā)電量比兩級(jí)地?zé)衢W蒸發(fā)電系統(tǒng)的單位熱水凈發(fā)電量多達(dá)5.5%.

(2) 隨著地?zé)崴疁囟鹊纳?兩級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電凈熱效率逐漸增加,閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的閃蒸發(fā)電凈熱效率先增加后減小,地?zé)崴疁囟仍礁?對(duì)閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)中雙工質(zhì)發(fā)電就越有利.

(3) 兩級(jí)地?zé)衢W蒸發(fā)電系統(tǒng)閃蒸產(chǎn)汽量總和約為閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)閃蒸產(chǎn)汽量的2-3倍,地?zé)崴疁囟仍礁?兩者之間的差值就越大.

(4) 閃蒸-雙工質(zhì)地?zé)崧?lián)合發(fā)電系統(tǒng)的尾水溫度高于兩級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng),可以考慮地?zé)嵛菜奶菁?jí)利用 .2100433B

我國(guó)中低溫地?zé)豳Y源主要分布在東南沿海地區(qū),主要用于洗浴等,使得大量熱能白白浪費(fèi).為提高我國(guó)中低溫地?zé)豳Y源的能量轉(zhuǎn)換利用率,提出了兩級(jí)地?zé)衢W蒸和地?zé)衢W蒸-雙工質(zhì)聯(lián)合發(fā)電方式,以單位熱水發(fā)電量、熱效率和產(chǎn)汽率為性能指標(biāo),通過(guò)數(shù)值計(jì)算,分析地?zé)崴疁囟葘?duì)兩種不同地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的性能指標(biāo)影響以及地?zé)嵛菜疁囟鹊挠绊?并對(duì)兩種發(fā)電系統(tǒng)的選用條件作了論述.結(jié)果表明,閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的單位熱水的發(fā)電量隨溫度升高的增加量大于兩級(jí)閃蒸的增加量.

我國(guó)高溫地?zé)豳Y源僅分布在滇藏和川西地區(qū),大部分為中低溫地?zé)豳Y源,即溫度低于150℃的地?zé)豳Y源.熱水發(fā)電有兩種基本的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng),即閃蒸系統(tǒng)和低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)的雙工質(zhì)循環(huán)系統(tǒng),世界上僅有菲律賓萊特島唐古納地?zé)犭娬尽⑿挛魈m懷拉基地?zé)犭娬竞湍獎(jiǎng)P地?zé)犭娬静捎瞄W蒸-雙工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng),我國(guó)西藏羊八井地?zé)犭娬静捎脙杉?jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng),廣東豐順鄧屋地?zé)犭娬静捎脝渭?jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng).相同熱源和冷源條件下,由于閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)采用兩臺(tái)發(fā)電機(jī)組,所以其投資成本大于兩級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng).為使地?zé)豳Y源能夠得到高效利用,可采用兩級(jí)能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng).

從理論上講,熱水發(fā)電的能量轉(zhuǎn)換級(jí)數(shù)愈多,發(fā)電量就愈大,但級(jí)數(shù)越多,發(fā)電量增加有限,而設(shè)備投資則增加較大,故一般以兩級(jí)為好.對(duì)閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行熱力計(jì)算和比較,并對(duì)選用條件進(jìn)行論述 .

將地?zé)峋腥康責(zé)崞旌衔镙斎肴?混合相)膨脹機(jī),提供動(dòng)能用以發(fā)電,然后再排到凝汽器去的系統(tǒng)。