地?zé)岚l(fā)電
雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)有哪些?
文章來源:地大熱能 發(fā)布作者: 發(fā)表時(shí)間:2021-10-29 11:35:39瀏覽次數(shù):2454
雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)是利用地下熱水來加熱某種低沸點(diǎn)工質(zhì),使其進(jìn)入汽輪機(jī)工作的地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng),又稱中間介質(zhì)法或低沸點(diǎn)工質(zhì)循環(huán)。它是為克服閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的缺點(diǎn)而出現(xiàn)的一種循環(huán)系統(tǒng)。地下熱水用深井泵抽到地面進(jìn)入電站內(nèi)的蒸發(fā)器,加熱某一種低沸點(diǎn)介質(zhì)(如氟里昂11、氯乙烷等),使之變?yōu)榈头悬c(diǎn)介質(zhì)蒸氣,然后通入汽輪機(jī)做功發(fā)電,汽輪機(jī)排出的乏汽經(jīng)凝汽器冷凝成液體,用工質(zhì)泵再打回蒸發(fā)器重新加熱,循環(huán)使用。為充分利用地?zé)崴?/a>的余熱,讓從蒸發(fā)器排出的地?zé)崴?/a>經(jīng)過一個(gè)預(yù)熱器先預(yù)熱來自凝汽器的低沸點(diǎn)工質(zhì)液體,使其溫度上升至接近蒸發(fā)器內(nèi)的工質(zhì)飽和溫度,再進(jìn)入蒸發(fā)器。為了保證從地?zé)峋?/a>來的地?zé)?/a>水在輸送過程中不閃蒸成蒸氣和不使溶解氣體從水中逸出,在管路中的熱水始終保持超過其溫度對(duì)應(yīng)的飽和壓力。
圖為該系統(tǒng)的流程圖。
與閃蒸系統(tǒng)相比,雙循環(huán)系統(tǒng)有如下優(yōu)點(diǎn)。
①低沸點(diǎn)工質(zhì)的蒸氣比容比閃蒸系統(tǒng)減壓擴(kuò)容后的蒸氣比容小得多,而汽輪機(jī)的幾何尺寸主要取決于末級(jí)葉輪和排汽管的尺寸(它取決于工質(zhì)的體積流量),因此,雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的管道和汽輪機(jī)尺寸都十分緊湊,造價(jià)也低。
②地下熱水與低沸點(diǎn)工質(zhì)在蒸發(fā)器內(nèi)是間接換熱,地?zé)?/a>水并不直接參加熱力過程,所以汽輪機(jī)內(nèi)避免了地?zé)崴?/a>中氣、固雜質(zhì)所導(dǎo)致的腐蝕問題。
③可以適應(yīng)各種不同化學(xué)類型的地下熱水。
④能利用溫度較低的地?zé)崴?/a>。
⑤如果地?zé)?/a>排水回灌地下,則水中的各種不凝氣體仍保留在熱水里并一起回到地下,避免了地面的大氣污染。由于熱水從地?zé)峋?/a>抽出一直到回灌地下始終處于壓力之下,因而水中的結(jié)垢組分不會(huì)析出,從而避免了井管及管道系統(tǒng)中的結(jié)垢。
不過這種系統(tǒng)存在以下缺點(diǎn)。
①低沸點(diǎn)工質(zhì)價(jià)貴,有的還易燃易爆,或有毒性,因而要求系統(tǒng)各處的密封性好,技術(shù)要求高。
③操作和維修要求高。
雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)的低沸點(diǎn)工質(zhì)選擇十分重要,它既要有化學(xué)穩(wěn)定性以及有較好的熱力學(xué)特性,又要有價(jià)廉、來源廣、無(wú)毒、不易燃燒等特點(diǎn)。要滿足上述所有要求的低沸點(diǎn)工質(zhì)是難找的,選擇時(shí)只能根據(jù)設(shè)計(jì)要求抓其主要的方面。在現(xiàn)有的一些雙循環(huán)地?zé)犭娬?/a>中,采用較多的低沸點(diǎn)工質(zhì)有異丁烷、正丁烷、氟里昂11、氟里昂114等。為了充分利用不同工質(zhì)的不同優(yōu)點(diǎn),采用混合工質(zhì)(如異丁烷和異戊烷)也是正在發(fā)展的有前途的一種選擇。
雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)所采用的低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)一般為軸流式,特別是在單機(jī)功率較大時(shí)。對(duì)較小功率的汽輪機(jī)采用軸流式,它可以獲得很高的相對(duì)內(nèi)效率。軸流式低沸點(diǎn)工質(zhì)汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)原理與水蒸氣汽輪機(jī)相同。然而,在應(yīng)用地?zé)崃黧w的條件下,低沸點(diǎn)有機(jī)化合物的性質(zhì)與水蒸氣性質(zhì)有著顯著的差別,因而設(shè)計(jì)也就存在某些不同點(diǎn)。例如,低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸氣中的聲速差不多是水蒸氣聲速的一半,因而其汽輪機(jī)的設(shè)計(jì)應(yīng)使其轉(zhuǎn)子直徑為水蒸氣汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子直徑的一半,或者轉(zhuǎn)速是后者的一半。此外,在相同溫度范圍內(nèi),低沸點(diǎn)工質(zhì)蒸氣的密度比水蒸氣高一個(gè)數(shù)量級(jí),而等熵焓降產(chǎn)生的功則少一個(gè)數(shù)量級(jí)。因此,雖然容積流量幾乎是相等的,但為了產(chǎn)生相同的功率,低沸點(diǎn)工質(zhì)的質(zhì)量流量應(yīng)比水蒸氣的高一個(gè)數(shù)量級(jí)。低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)的高密度和小焙降,再加上不夠理想的性質(zhì),故對(duì)汽輪機(jī)設(shè)計(jì)有特殊要求。