CN108223315A - 一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法 - Google Patents

一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法 Download PDF

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周贤
李启明
钟迪
黄中
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王剑钊
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Abstract

一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法，该装置包括地热井，与地热井的地热水出口相连的一级闪蒸器，一级闪蒸器的水蒸气出口连接汽轮机入口，汽轮机出口连接冷凝器入口，冷凝器出口连接回灌井入口，一级闪蒸器的水出口连接二级闪蒸器入口，二级闪蒸器的水蒸气出口连接汽轮机的补汽口，二级闪蒸器的水出口连接蒸发器的水入口，蒸发器的水出口连接回灌井入口，蒸发器的有机工质出口连接膨胀机入口，膨胀机出口连接凝汽器入口，凝汽器出口连接储罐入口，储罐出口连接工质泵入口，工质泵出口连接蒸发器的有机工质入口；本发明还公开了该装置的发电方法；本发明可回收中低温地热尾水余热进行发电，提高了地热电站的发电功率。

Description

一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法
技术领域
本发明涉及地热发电技术领域，尤其涉及一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法。
背景技术
地热能是一种绿色低碳、可循环利用的可再生能源，具有储量大、分布广、清洁环保、稳定可靠等特点，是一种现实可行且具有竞争力的清洁能源。我国地热资源丰富，市场潜力巨大，发展前景广阔。加快开发利用地热能不仅对调整能源结构、节能减排、改善环境具有重要意义，而且对培育新兴产业、促进新型城镇化建设、增加就业均具有显著的拉动效应，是促进生态文明建设的重要举措。
地热发电系统根据发电原理与系统结构的差别，可以分为干蒸汽发电系统、扩容蒸汽发电系统、双工质发电系统等。目前，扩容蒸汽发电系统应用较多，例如我国羊八井地热电站就采用了8台扩容蒸汽发电系统。但是，从汽轮机组出来的地热尾水温度高达90℃左右，没有进行进一步利用，能量损失巨大，使扩容蒸汽地热电站的能量利用水平较低。
有机朗肯循环(ORC)是回收中低温余热的一种重要途径，它采用低沸点的有机工质作为朗肯循环的循环介质。主要由余热锅炉(或换热器)、透平、冷凝器和工质泵四大部套组成。有机工质在换热器中从余热流中吸收热量，生成具一定压力和温度的蒸汽，蒸汽进入透平机械膨胀做功，从而带动发电机或拖动其它动力机械。从透平排出的蒸汽在凝汽器中向冷却水放热，凝结成液态，最后借助工质泵重新回到换热器，如此不断地循环下去。
采用有机朗肯循环可有效回收地热尾水的余热，从而提高地热电站的能量利用效率。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法，可回收中低温地热尾水余热进行发电，提高了地热电站的发电功率。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置，包括地热井1，与地热井1的地热水出口相连的一级闪蒸器2，一级闪蒸器2的水蒸气出口连接汽轮机6的入口，汽轮机6的出口连接冷凝器7的入口，冷凝器7的出口连接回灌井10的入口，一级闪蒸器2的水出口连接二级闪蒸器3的入口，二级闪蒸器3的水蒸气出口连接汽轮机6的补汽口，二级闪蒸器3的水出口连接蒸发器4的水入口，蒸发器4的水出口连接回灌井10的入口，蒸发器4的有机工质出口连接膨胀机5的入口，膨胀机5的出口连接凝汽器8的入口，凝汽器8的出口连接储罐9的入口，储罐9的出口连接工质泵11的入口，工质泵11的出口连接蒸发器4的有机工质入口。
所述汽轮机6为两级进汽，每台汽轮机配置一级扩容器2、二级扩容器3各一台。
所述双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置的发电方法，地热井1出来的地热水进入一级闪蒸器2减温减压后形成一次蒸汽，一次蒸汽进入汽轮机6；一级闪蒸器2排水进入二级闪蒸器3后形成二次蒸汽，二次蒸汽通过补汽阀进入汽轮机6；蒸汽进入汽轮机6做功后，汽轮机6的排汽进入冷凝器7进行凝结，然后进入回灌井10；二级闪蒸器3排水进入蒸发器4加热有机工质，然后进入回灌井10；蒸发器4中有机工质从液态加热为过热蒸汽状态，过热蒸汽状态的有机工质在膨胀机5内膨胀做功，然后进入凝汽器8被冷凝为液态，冷凝后的有机工质进入储罐9，然后经过工质泵11升压后，进入蒸发器4被二级闪蒸器3排水加热，完成一个有机工质循环。
和现有技术相比较，本发明具有以下优点：
1、本发明提供的双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法，从地热井来的蒸汽在闪蒸器中扩容后进入汽轮机发电，闪蒸器出口的热水仍具有较高的温度，若直接排放存在较大的能量损失，本系统将这部分热水利用起来，实现地热能的综合梯级利用，提高地热能的综合能源利用效率。
2、本发明提供的双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置及方法，可回收中低温地热尾水余热进行发电，提高了地热电站的发电功率。
附图说明
图1为本发明双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图1所示，本发明一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置，包括地热井1，与地热井1的地热水出口相连的一级闪蒸器2，一级闪蒸器2的水蒸气出口连接汽轮机6的入口，汽轮机6的出口连接冷凝器7的入口，冷凝器7的出口连接回灌井10的入口，一级闪蒸器2的水出口连接二级闪蒸器3的入口，二级闪蒸器3的水蒸气出口连接汽轮机6的补汽口，二级闪蒸器3的水出口连接蒸发器4的水入口，蒸发器4的水出口连接回灌井10的入口，蒸发器4的有机工质出口连接膨胀机5的入口，膨胀机5的出口连接凝汽器8的入口，凝汽器8的出口连接储罐9的入口，储罐9的出口连接工质泵11的入口，工质泵11的出口连接蒸发器4的有机工质入口。
作为本发明的优选实施方式，所述汽轮机6为两级进汽，每台汽轮机配置一级扩容器2、二级扩容器3各一台。
如图1所示，本发明双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电方法，地热井1出来的地热水进入一级闪蒸器2减温减压后形成一次蒸汽，一次蒸汽进入汽轮机6；一级闪蒸器2排水进入二级闪蒸器3后形成二次蒸汽，二次蒸汽通过补汽阀进入汽轮机6；蒸汽进入汽轮机6做功后，汽轮机6的排汽进入冷凝器7进行凝结，然后进入回灌井10；二级闪蒸器3排水进入蒸发器4加热有机工质，然后进入回灌井10；蒸发器4中有机工质从液态加热为过热蒸汽状态，过热蒸汽状态的有机工质在膨胀机5内膨胀做功，然后进入凝汽器8被冷凝为液态，冷凝后的有机工质进入储罐9，然后经过工质泵11升压后，进入蒸发器4被二级闪蒸器3排水加热，完成一个有机工质循环。

Claims (3)

1.一种双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置，其特征在于：包括地热井(1)，与地热井(1)的地热水出口相连的一级闪蒸器(2)，一级闪蒸器(2)的水蒸气出口连接汽轮机(6)的入口，汽轮机(6)的出口连接冷凝器(7)的入口，冷凝器(7)的出口连接回灌井(10)的入口，一级闪蒸器(2)的水出口连接二级闪蒸器(3)的入口，二级闪蒸器(3)的水蒸气出口连接汽轮机(6)的补汽口，二级闪蒸器(3)的水出口连接蒸发器(4)的水入口，蒸发器(4)的水出口连接回灌井(10)的入口，蒸发器(4)的有机工质出口连接膨胀机(5)的入口，膨胀机(5)的出口连接凝汽器(8)的入口，凝汽器(8)的出口连接储罐(9)的入口，储罐(9)的出口连接工质泵(11)的入口，工质泵(11)的出口连接蒸发器(4)的有机工质入口。
2.根据权利要求1所述的双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置，其特征在于：所述汽轮机(6)为两级进汽，每台汽轮机配置一级扩容器(2)、二级扩容器(3)各一台。
3.权利要求1或2所述双级闪蒸与有机朗肯循环联合的地热发电装置的发电方法，其特征在于：地热井(1)出来的地热水进入一级闪蒸器(2)减温减压后形成一次蒸汽，一次蒸汽进入汽轮机(6)；一级闪蒸器(2)排水进入二级闪蒸器(3)后形成二次蒸汽，二次蒸汽通过补汽阀进入汽轮机(6)；蒸汽进入汽轮机(6)做功后，汽轮机(6)的排汽进入冷凝器(7)进行凝结，然后进入回灌井(10)；二级闪蒸器(3)排水进入蒸发器(4)加热有机工质，然后进入回灌井(10)；蒸发器(4)中有机工质从液态加热为过热蒸汽状态，过热蒸汽状态的有机工质在膨胀机(5)内膨胀做功，然后进入凝汽器(8)被冷凝为液态，冷凝后的有机工质进入储罐(9)，然后经过工质泵(11)升压后，进入蒸发器(4)被二级闪蒸器(3)排水加热，完成一个有机工质循环。
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