全流式地热发电系统

各国地热研究人员正在努力开 发新的能源转换系统，其目的就是要增加利用难以利 用的流体的机会，并改善利用的经济性。全流式地热发电系统就是这种努力之一根据热力学原理.由井口状 态直接膨胀到废弃状态，就有可能将最大份额的可用 功转换出来而扩容系统不论级数多少，总是有部分可 用能量随最后一级扩容器分离出来的液体被排掉。

这种装t结构很简 单，而且由于两个转子之间以及转子与壳体之间进行 相对运动而具有自清洁作用.为了获得全流系统的优 越性能，脚胀机的效率必须达到70%以上，但目前的 实脸机组粉来还没有达到这一指标。因此，虽然从这一 概念的提出到现在已有20多年的时间，全流地热发电系统仍未进人商业应用阶段。2100433B

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。

全流发电系统就是试图将来自地热井的地热流体(不论 是水或是湿蒸汽)通过一台特殊设计的膨胀机，使其一 边膨胀一边做功，最后以汽体的形式从膨胀机的排汽 口排出.为了适应不同化学成分范围的地热水，特别是 高温高盐的地热水，膨胀机的设计应该具备这种适应能力。螺旋转子膨胀机发电系统是具有这种性能的试验机组之一。流体由膨胀 机的喷嘴调节阀进 人高压汽室，当转子旋转时，高压汽室逐渐加长体积不断增大，地流 体就依次通过由一 对双相流体啮合转涅蒸汽却水螺旋转子膨胀机子所构成的通道不断膨胀，直至排出。流体在这对转子 间的有效体积膨胀产生了有用功。

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 .

将地热井中全部地热汽水混合物输入全流(混合相)膨胀机,提供动能用以发电,然后再排到凝汽器去的系统。