全流式地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)優(yōu)勢

它比閃蒸 地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)中的單級閃蒸法和兩級閃燕法地?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源來看，人們對地?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)性兩個方面的限制。

各國地?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，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)換出來而擴(kuò)容系統(tǒng)不論級數(shù)多少，總是有部分可 用能量隨最后一級擴(kuò)容器分離出來的液體被排掉。

全流發(fā)電系統(tǒng)就是試圖將來自地?zé)峋牡責(zé)崃黧w(不論 是水或是濕蒸汽)通過一臺特殊設(shè)計的膨脹機(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貏e是 高溫高鹽的地?zé)崴?，膨脹機(jī)的設(shè)計應(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，高壓汽室逐漸加長體積不斷增大，地流 體就依次通過由一 對雙相流體嚙合轉(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。流體在這對轉(zhuǎn)子 間的有效體積膨脹產(chǎn)生了有用功。

這種裝t結(jié)構(gòu)很簡 單，而且由于兩個轉(zhuǎn)子之間以及轉(zhuǎn)子與殼體之間進(jìn)行 相對運動而具有自清潔作用.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 實臉機(jī)組粉來還沒有達(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

為了有效地利用我國中低溫地?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)電的兩級能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng), 并對兩級地?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)醿杉夐W蒸發(fā)電系統(tǒng)大, 當(dāng)熱水溫度在80-130℃時,兩級地?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,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閃蒸發(fā)電系統(tǒng),可以考慮地?zé)嵛菜奶菁壚?.2100433B

我國中低溫地?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.為提高我國中低溫地?zé)豳Y源的能量轉(zhuǎn)換利用率,提出了兩級地?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),通過數(shù)值計算,分析地?zé)崴疁囟葘煞N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閃蒸的增加量.

我國高溫地?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?、新西蘭懷拉基地?zé)犭娬竞湍獎P地?zé)犭娬静捎瞄W蒸-雙工質(zhì)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng),我國西藏羊八井地?zé)犭娬静捎脙杉夐W蒸發(fā)電系統(tǒng),廣東豐順鄧屋地?zé)犭娬静捎脝渭夐W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)采用兩臺發(fā)電機(jī)組,所以其投資成本大于兩級閃蒸發(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)換級數(shù)愈多,發(fā)電量就愈大,但級數(shù)越多,發(fā)電量增加有限,而設(shè)備投資則增加較大,故一般以兩級為好.對閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行熱力計算和比較,并對選用條件進(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),提供動能用以發(fā)電,然后再排到凝汽器去的系統(tǒng)。