閃蒸地熱發電系統是直接利用地下熱水所產生的蒸汽來推動汽輪機做功，然後將機械能轉化為電能的發電系統。我國高溫地熱資源僅分布在滇藏和川西地區,大部分為中低溫地熱資源,即溫度低於150℃的地熱資源.熱水發電有兩種基本的能量轉換系統,即閃蒸系統和低沸點有機工質的雙工質循環系統,世界上僅有菲律賓萊特島唐古納地熱電站、紐西蘭懷拉基地熱電站和莫凱地熱電站採用閃蒸-雙工質地熱發電系統,我國西藏羊八井地熱電站採用兩級閃蒸發電系統,廣東豐順鄧屋地熱電站採用單級閃蒸發電系統。
基本介紹
- 中文名：閃蒸地熱發電系統
- 外文名：Flash geothermal power generation system
- 學科：能源
- 領域：新能源
- 類型：發電系統
- 特點：閃蒸地熱發電
簡介,地熱發電,影響,結論,
簡介
我國中低溫地熱資源主要分布在東南沿海地區,主要用於洗浴等,使得大量熱能白白浪費.為提高我國中低溫地熱資源的能量轉換利用率,提出了兩級地熱閃蒸和地熱閃蒸-雙工質聯合發電方式,以單位熱水發電量、熱效率和產汽率為性能指標,通過數值計算,分析地熱水溫度對兩種不同地熱發電系統的性能指標影響以及地熱尾水溫度的影響,並對兩種發電系統的選用條件作了論述.結果表明,閃蒸地熱發電系統的單位熱水的發電量隨溫度升高的增加量大於兩級閃蒸的增加量.
我國高溫地熱資源僅分布在滇藏和川西地區,大部分為中低溫地熱資源,即溫度低於150℃的地熱資源.熱水發電有兩種基本的能量轉換系統,即閃蒸系統和低沸點有機工質的雙工質循環系統,世界上僅有菲律賓萊特島唐古納地熱電站、紐西蘭懷拉基地熱電站和莫凱地熱電站採用閃蒸-雙工質地熱發電系統,我國西藏羊八井地熱電站採用兩級閃蒸發電系統,廣東豐順鄧屋地熱電站採用單級閃蒸發電系統.相同熱源和冷源條件下,由於閃蒸地熱發電系統採用兩台發電機組,所以其投資成本大於兩級閃蒸發電系統.為使地熱資源能夠得到高效利用,可採用兩級能量轉換系統.
從理論上講,熱水發電的能量轉換級數愈多,發電量就愈大,但級數越多,發電量增加有限,而設備投資則增加較大,故一般以兩級為好.對閃蒸地熱發電系統進行熱力計算和比較,並對選用條件進行論述.
地熱發電
此種系統的發電方式, 不論地熱資源是濕蒸汽田或者是熱水層,都是直接利用地下熱水所產生的蒸汽來推動汽輪機做功的。用100℃以下的地下熱水發電, 是如何把地下熱水轉變為蒸汽來供汽輪機做功的呢? 這就需要了解水在沸騰和蒸發時它的壓力和溫度之間的特有關係。大家知道, 水的沸點和氣壓有關, 在101.325kPa下,水在100℃沸騰。如果氣壓降低,水的沸點也相應地降低。50.663kPa時,水的沸點降到81℃;20.265kPa 時,水的沸點為60℃;而在3.04kPa時,水在24℃就沸騰。
根據水的沸點和壓力之間的這種關係,我們就可以把100℃以下的地下熱水送入一個密閉的容器中抽氣降壓, 使溫度不太高的地下熱水因氣壓降低而沸騰,變成蒸汽。由於熱水降壓蒸發的速度很快,是一種閃急蒸發過程, 同時熱水蒸發產生蒸汽時它的體積要迅速擴大,所以這個容器就叫做“ 閃蒸器” 或“ 擴容器”。用這種方法來產生蒸汽的發電系統,叫做“ 閃蒸法地熱發電系統”,或者叫做“擴容法地熱發電系統”。它又可以分為單級閃蒸法發電系統、兩級閃蒸法發電系統和全流法發電系統等。
當熱水溫度在80-130℃時, 兩級地熱閃蒸發電系統的單位熱水淨髮電量比閃蒸-雙工質聯合系統的單位熱水淨髮電量多達19.4%; 當熱水溫度在130-150℃時,閃蒸-雙工質聯合系統的單位熱水淨髮電量比兩級地熱閃蒸發電系統的單位熱水淨髮電量多達5.5%. 兩級地熱閃蒸發電系統閃蒸產汽量總和約為閃蒸地熱發電系統閃蒸產汽量的2-3倍.當熱水溫度低於30℃並且熱水量較大時, 可以採用閃蒸地熱發電系統,當熱水溫度高於130℃,並且地熱水中的不凝氣體含量低於3%時,可以考慮兩級閃蒸發電系統;和兩級閃蒸發電系統尾水相比,較高溫度的閃蒸地熱發電系統尾水資源梯級利用效率更高.地熱資源按溫度分級,分為高溫(150℃)、中溫(90-150℃)、低溫(<90℃)三類,世界上開發利用的地熱資源都是水熱型地熱資源,地熱資源最能發揮優勢的利用方式是地熱發電.
兩級閃蒸法發電系統, 可比單級閃蒸法發電系統增加發電能力15%-20%;全流法發電系統,可比單級閃蒸法和兩級閃蒸法發電系統的單位淨輸出功率,分別提高60%和30%左右採用閃蒸法的地熱電站, 基本上是沿用火力發電廠的技術,即將地下熱水送入減壓設備擴容器,產生低壓水蒸汽,導入汽輪機做功。因熱水溫度低於100℃時,全熱力系統處於負壓狀態。這種電站,設備簡單,易於製造,可以採用混合式熱交換器。缺點是,設備尺寸大,容易腐蝕結垢,熱效率較低。由於系直接以地下熱水蒸汽為工質,因而對於地下熱水的溫度、礦化度以及不凝氣體含量等有較高的要求。
影響
閃蒸地熱發電系統中,閃蒸溫度對系統淨髮電量的影響.閃蒸溫度採用試選的方法,以觀察其對發電功率的影響,其範圍在冷凝溫度和熱源溫度之間.在同一熱源溫度下,隨著閃蒸溫度的升高,聯合發電系統的單位熱水發電量先增大後減小.當聯合系統的單位熱水發電量達到最大時的溫度即為聯合系統的最佳溫度.地熱水溫度不同,聯合系統最佳溫度的取值也不同,地熱水溫度越高,聯合系統最佳溫度越高; 當熱水溫度為80℃和150℃時,其最佳閃蒸溫度為60℃和125℃.
結論
為了有效地利用我國中低溫地熱資源和提高地熱發電的經濟性,我們提出地熱水發電的兩級能量轉換系統, 並對兩級地熱閃蒸和閃蒸地熱發電系統的單位熱水淨髮電量、電站淨效率等熱力學性能進行比較,得出如下結論.
(1) 地熱閃蒸地熱發電系統的單位熱水淨髮電量隨地熱水溫度的增加量比地熱兩級閃蒸發電系統大, 當熱水溫度在80-130℃時,兩級地熱閃蒸發電系統的單位熱水淨髮電量比閃蒸-雙工質聯合系統的單位熱水淨髮電量多達19.4%;當熱水溫度在130-150℃時,閃蒸-雙工質聯合系統的單位熱水淨髮電量比兩級地熱閃蒸發電系統的單位熱水淨髮電量多達5.5%.
(2) 隨著地熱水溫度的升高,兩級閃蒸發電系統的發電淨熱效率逐漸增加,閃蒸地熱發電系統的閃蒸發電淨熱效率先增加後減小,地熱水溫度越高,對閃蒸地熱發電系統中雙工質發電就越有利.
(3) 兩級地熱閃蒸發電系統閃蒸產汽量總和約為閃蒸地熱發電系統閃蒸產汽量的2-3倍,地熱水溫度越高,兩者之間的差值就越大.
(4) 閃蒸-雙工質地熱聯合發電系統的尾水溫度高於兩級閃蒸發電系統,可以考慮地熱尾水的梯級利用.
