闪蒸系统地热发电
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[整理]闪蒸原理闪蒸原理闪蒸原理闪蒸和蒸馏不同，在闪蒸过程中没有热量加入。
其原理很简单，物质的沸点是随压力增大而升高，那么是不是压力越低，沸点就越低呢。
那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。
这时，流体温度高于该压力下的沸点。
流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。
使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。
闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
可以看出闪蒸也是有代价的，就是牺牲压力能量。
一句话，闪蒸就是通过减压，是流体沸腾，而产生汽液两项。
建立一个新的压力等级下的汽液平衡。
多用于纯物质。
闪蒸, "FLASHING", 确实是从减压导致的汽液分离现象引申出的形象词汇,不过其严格定义适用的范围远不止此. 比较严格的定义是从一个热力学平衡态到下一个热力学平衡态变化的计算. 因此, 如果两个热力学状态的变化只有压力的降低, 并无内外功的交换和热的交换。
根据亨利定律P=EX，不同温度与分压下气相溶质在液相溶剂中溶解度不同。
当溶剂压力降低时，溶剂中的溶质就会迅速地解吸而自动放出，形成闪蒸。
闪蒸的能量由溶剂本身提供，故闪蒸过程中溶剂温度有所下降。
从较高的一定压力到较低的一定压力，达到解吸平衡时解吸的溶质量是一定的，对应溶剂中剩余的溶质量也是一定的。
所以闪蒸的控制目标只有一个，那就是闪蒸的压力亨利定律亨利定律Henry's law物理化学的基本定律之一，是英国的W.亨利在1803年研究气体在液体中的溶解度规律时发现的，可表述为:"在一定温度下，某种气体在溶液中的浓度与液面上该气体的平衡压力成正比。
"实验表明，只有当气体在液体中的溶解度不很高时该定律才是正确的，此时的气体实际上是稀溶液中的挥发性溶质，气体压力则是溶质的蒸气压。
所以亨利定律还可表述为:在一定温度下，稀薄溶液中溶质的蒸气分压与溶液浓度成正比: pB,kxB式中pB是稀薄溶液中溶质的蒸气分压[1];xB是溶质的物质的量分数; k为亨利常数，其值与温度、压力以及溶质和溶剂的本性有关。
闪蒸地热发电系统设计
闪蒸地热发电系统设计1.背景：地热能是指地球内部蕴藏的能量, 一般集中分布在构造板块边缘一带, 起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变. 据估计, 距地壳深度3 km 以内蕴藏的热量约为4. 3 *10(19)MJ. 全球地热资源估计为6 *10(6)MW, 其中32% 的地热温度高于130℃,而68%的地热温度低于130℃。
通常, 地热资源可以按温度来划分, 地热温度高于150℃为高温, 地热温度低于90℃为低温, 而地热温度处于90~150℃为中温。
不论地热资源是湿蒸汽田或者是热水层，都是直接利用地下热水所产生的蒸汽来推动汽轮机做功的。
用100℃以下的地下热水发电，是如何把地下热水转变为蒸汽来供汽轮机做功的呢？这就需要了解水在沸腾和蒸发时它的压力和温度之间的特有关系。
大家知道，水的沸点和气压有关，在101.325kPa下，水在100℃沸腾。
如果气压降低，水的沸点也相应地降低。
50.663kPa时，水的沸点降到81℃；20.265kPa时，水的沸点为60℃;而在3.04kPa时，水在24℃就沸腾。
根据水的沸点和压力之间的这种关系，我们就可以把100℃以下的地下热水送入一个密闭的容器中抽气降压，使温度不太高的地下热水因气压降低而沸腾，变成蒸汽。
由于热水降压蒸发的速度很快，是一种闪急蒸发过程，同时热水蒸发产生蒸汽时它的体积要迅速扩大，所以这个容器就叫做“闪蒸器”或“扩容器”。
用这种方法来产生蒸汽的发电系统，叫做“闪蒸法地热发电系统”，或者叫做“扩容法地热发电系统”。
它又可以分为单级闪蒸法发电系统、两级闪蒸法发电系统和全流法发电系统等。
目前, 绝大多数的地热发电项目是通过钻井抽取地下的地热流体作为高温热源进行发电, 经过发电后的地热流体再灌回地下。
2.工作原理：闪蒸地热发电系统就是：从地热井输出的具有一定压力的汽水混合物，首先进入汽水分离器，将蒸汽与水分离。
分离后的一次蒸汽进入汽轮机；而分离后的地热水进入减压器(也称闪蒸器或称扩容器)，压力下降，一部分地热水变为二次蒸汽(压力比一次蒸汽低)，然后将其入汽轮机低压段。
地热发电技术
热水型地热发电
减压扩容（闪蒸系统）
将地热井口来的地热水，先送到闪蒸器中进行 降压闪蒸使其产生部分蒸汽，再引入到常规汽 轮机做功发电。汽轮机排出的蒸汽在冷凝器内 冷凝成水。送往冷却塔，分离器中剩下的含盐 水排入环境或打入地下或引入作为第二级低压 闪蒸分离器ห้องสมุดไป่ตู้，用这种方法产生蒸汽来发电就 叫做闪蒸法地热发电。
• 化学性质稳定，不易分解，腐蚀性和毒性小，不易燃 易爆。
总结
采用闪蒸法发电时，热水温度低于100℃时，全热力系统处 于负压状态。这种电站，设备简单，易于制造，可以采用混 合式热交换器。缺点是，设备尺寸大，容易腐蚀结垢，热效 率低。由于直接以地下热水蒸汽为工质，因而对于地下热水 的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求。
干热岩发电系统
首先将水通过压力泵 压入地下深处（2-4 千米），产生的蒸汽 再进行发电，热干岩 过程法不受地理限值 ，可以在任何地方进 行热能开采。而且这 种方法在发电过程中 不产生废水、废气等 污染，是未来的新能 源。
图6 干热岩发电系统示意图
全流地热发电系统
本系统将地热井口的 全部流体，包括所有 的蒸汽、热水、不凝 气体及化学物质等， 不经处理直接送进全 流动力机械中膨胀做 功，这种形式可以充 分利用地热流体的全 部能量，大大节约了 资源，但技术上有一 定的难度，尚在攻关 。
图5 全流系统发电示意图
地热发电对环境的影响
1、空气污染。在开采地热能的过程中，所 含有的各种气体和悬浮物将排入大气中，对环 境造成影响。
2、化学污染。地热水的形成一般为大气降 水经过地下深循环，与周围岩石进行化学物质 交换，岩石中各种化学组分进入水体，使地热 水中含有对环境有益和有害的常量成分和放射 性成分。
地热能的发电利用
蒸汽型地热发电
——背压式汽轮机 背压式汽轮机 ◆最简单的地热干蒸汽发电，是采用 最简单的地热干蒸汽发电， 背压式汽轮机地热蒸汽发电系统 背压式汽轮机地热蒸汽发电系统 工作原理：首先把干蒸汽从蒸汽井中 工作原理： 引出，先加以净化， 引出，先加以净化，经过分离器分离 出所含的固体杂质， 出所含的固体杂质，然后就可把蒸汽 通入汽轮机做功，驱动发电机发电。 通入汽轮机做功，驱动发电机发电。 做功后的蒸汽，可直接排入大气； 做功后的蒸汽，可直接排入大气；也 可用于工业生产中的加热过程。 可用于工业生产中的加热过程。 应用： 应用：这种系统大多用于地热蒸汽中 不凝结气体含量很高的场合， 不凝结气体含量很高的场合，或者综 合利用于工农业生产和人民生活的场 合。
两种主要的地热发电形式
◆蒸汽型地热发电 ◆热水型地热发电 适用于中低温地热资源。 适用于中低温地热资源。 低温热水或湿蒸汽不能直接送入汽 轮机，需经一定手段， 轮机，需经一定手段，把热水变成 蒸汽或利用其热量产生别的蒸汽， 蒸汽或利用其热量产生别的蒸汽， 才能用于发电。 才能用于发电。 热水型地热发电，主要有两种方式： 热水型地热发电，主要有两种方式： －闪蒸地热发电系统 －双循环地热发电系统
地热能的发电利用
◆所谓地热能，简单地说．就是来自 所谓地热能，简单地说． 地下的热能，即地球内部的热能。 地下的热能，即地球内部的热能。 ◆据计算，地球陆地以下五公里内， 据计算，地球陆地以下五公里内， 15摄氏度以上岩石和地下水总含热量 15摄氏度以上岩石和地下水总含热量 1.05E25焦尔 相当于9950万亿吨 焦尔， 达1.05E25焦尔，相当于9950万亿吨 标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤 标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤 计算，可满足人类几万年能源之需要. 计算，可满足人类几万年能源之需要. ◆如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧 时所放出的热量作为标准来计算、 时所放出的热量作为标准来计算、那 么，石油的贮存量约为煤炭的3％，目 石油的贮存量约为煤炭的3％，目 前可利用的核燃料的贮存量约为煤炭 15％， ％，而地热能的总贮存量则为煤 的15％，而地热能的总贮存量则为煤 炭的1.7亿倍 亿倍。 炭的1.7亿倍。
闪蒸原理
闪蒸原理闪蒸和蒸馏不同，在闪蒸过程中没有热量加入。
其原理很简单，物质的沸点是随压力增大而升高，那么是不是压力越低，沸点就越低呢。
那好，这样就可以让高压高温流体经过减压，使其沸点降低，进入闪蒸罐。
这时，流体温度高于该压力下的沸点。
流体在闪蒸罐中迅速沸腾汽化，并进行两相分离。
使流体达到气化的设备不是闪蒸罐，而是减压阀。
闪蒸罐的作用是提供流体迅速气化和汽液分离的空间。
可以看出闪蒸也是有代价的，就是牺牲压力能量。
一句话，闪蒸就是通过减压，是流体沸腾，而产生汽液两项。
建立一个新的压力等级下的汽液平衡。
多用于纯物质。
闪蒸, "FLASHING", 确实是从减压导致的汽液分离现象引申出的形象词汇, 如8楼的描述. 不过其严格定义适用的范围远不止此. 比较严格的定义是从一个热力学平衡态到下一个热力学平衡态变化的计算. 因此, 如果两个热力学状态的变化只有压力的降低, 并无内外功的交换和热的交换, 那的确与8楼描述的现象类似, 也是最容易想象的过程, 也是该词汇导出的源头. 实际上, 塔的蒸馏计算中, 每一块理论板都要进行这样的闪蒸计算, 不过此时一般的名称叫"平衡级"计算, 理论上更严格一些, 而其计算的内容是完全一样的. 每一个严格的或"闪蒸"计算或"平衡级"计算, 都必须满足以下三大平衡:质量平衡, 能量平衡和相平衡. 因此, 一个标准的"闪蒸"计算模块,既可处理压力的变化(升高或降低), 也可处理热的交换和功的交换. 内外功的交换和热量交换主要反映在能量平衡中, 质量平衡和相平衡则主要确定汽化分率和汽液相组成. 此外, "闪蒸"计算还有一个非常重要和有难度的任务, 是判断您指定的状态是否处于汽液两相, 还是仅汽相或仅液相. 而且, 液液平衡的计算一般也需要"闪蒸"计算承担, 当然有些软件单拿出来,因为计算难度更高. 以上对"闪蒸"的描述仅一家之言, 不是非常严谨, 但相对更准确一些. 总之, 不管您用PROII, ASPEN或HYSIS, 闪蒸"计算着实为其最基础的核心.闪蒸原理(2009-11-13 09:14:35)转载分类：工程技术标签：科技文化根据亨利定律P=EX，不同温度与分压下气相溶质在液相溶剂中溶解度不同。
地热发电的原理与技术
地热发电的原理与技术摘要：本文对地热发电技术的原理与技术进行了分析与讨论，希望对有关工作者有所帮助。
关键词：地热发电；技术；原理引言虽然我国是能源大国，但是人均能源占有量非常低，由此我们需要开展资源节约型、环境友好型社会建设，缓解化石能源短缺对我国造成的诸多压力，所以近些年，更多的人开始重视地热能等一些可清洁再生能源的运用于发展。
地热能作为一种可再生能源，在地热电站中不包含运输燃料的设备以及体积较大的熔炉燃烧设备，更没有灰渣排放或引风系统，不会有烟气对周围环境产生污染，算是一种较为清洁的优秀能源，并且其发电效率也非常高，发电成本也比原先火电或水电发电的要低很多，因此该技术在我国有着较为广阔的发展空间。
1.地热能现阶段我们对地热能的理解，就是来自于地球较为深层的热能，这种热能是在地球熔融岩浆以及其他放射性物质衰变而引发的，它是一种可再生能。
通过地下水深处的循环，可以将更深处的岩浆带入到地壳，并且将这些岩浆的热量逐渐带入到近表层。
地热能集中最多的地方就是发生火山地震较为平凡的火山地震带上，也就是通常我们所说的板块交界处，这里板块活动较为活跃。
总的来说地热能属于一种清洁能源，它不仅对周围环境没有污染，并且地热能本身就属于地球自身的一种形态与变化，并且在实际工作的过程中，我们通过控制热量采集的速度，还能够用其自身的补充速度达到一种平衡状态，从而实现可再生。
随着世界化石能源数量的不断降低，以及化石能源在运用过程中对地球生态环境的污染与破坏等问题的出现，使得人们的环保意识更强，越来越重视清洁能源与可再生能源的开发与利用。
目前地热资源主要被分为两种类型，即热水型与蒸汽型。
所以与之相对应得发电方式也主要有两种，及热水发电与蒸汽发电。
现阶段在实际工作的过程中，采用最多的还是利用地热饱和蒸汽进行发电，而在地热包和中期发电中，也有着地磁蒸汽法与二次蒸汽法来个那种不同的方法。
地热发电的原理设计上就是能源之间的相互转换，将热能转换为机械能，之后再将机械能转换为电能的一个过程。
闪蒸地热发电系统设计
闪蒸地热发电系统设计一．背景地热能是来自地球深处的可再生热能，它起于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。
地下水深处的循环和来自极深处的岩浆侵入到地壳后，把热量从地下深处带至近表层。
地热能的储量比人们所利用的能量总量还要多，大部分集中分布在构造板块边缘一带。
地热能不但是无污染的清洁能源，而且如果热量提取速度不超过补充的速度，那么热能还是可再生的。
随着化石能源的紧缺、环境压力的加大，人们对于清结可再生的绿色能源越来越重视，但地热能在很久以前就被人类所利用。
早在20世纪40年代，意大利的皮也罗•吉诺尼•康蒂王子在拉德雷罗首次把天然的地热蒸蒸汽用于发电。
地热发电，是利用液压或爆破碎裂法将水注入到岩层中，产生高温水蒸气，然后将蒸汽抽出地面推动涡轮机转动，从而发电。
在这过程中，将一部分未利用的蒸汽或者废气经过冷凝器处理还原为水回灌到地下，循环往复。
简而言之，地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程。
针对温度不同的地热资源，地热发电有4种基本发电方式，即直接蒸汽发电法、扩容（闪蒸法）发电法、中间介质（双循环式）发电法和全流循环式发电法。
地热发电至今已有近百年的历史了，新西兰、菲律宾、美国、日本等国都先后投入到地热发电的大潮中，其中美国地热发电的装机容量居世界首位。
在美国，大部分的地热发电机组都集中在盖瑟斯地热电站。
盖瑟斯地热电站位于加利福尼亚州旧金山以北约20公里的索诺马地区。
1920年在该地区发现温泉群、喷气孔等热显示，1958年投入多个地热井和多台汽轮发电机组，至1985年电站装机容量已达到1361兆瓦。
20世纪70年代初，在国家科委的支持下，中国各地涌现出大量地热电站。
二．闪蒸（1）基本原理当水在大气压力下被加热时，100℃是该压力下液体水所能允许的最高温度。
再加热也不能提高水的温度，而只能将水转化成蒸汽。
水在升温至沸点前的过程中吸收的热叫“显热”，或者叫饱和水显热。
地热发电简介
热水型地热发电地热发电是地热利用的最重要方式。
高温地热流体应首先应用于发电。
地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。
所不同的是，地热发电不象火力发电那样要装备庞大的锅炉，也不需要消耗燃料，它所用的能源就是地热能。
地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。
要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。
目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。
根据可利用地热资源的特点以及采用技术方案的不同，地热发电主要划分为地热蒸汽、地下热水、联合循环和地下热岩四种发电方式。
1.闪蒸地热发电工作原理：将地热井口来的地热水，先送到闪蒸器中进行降压闪蒸（或称扩容）使其产生部分蒸汽，再引到常规汽轮机做功发电。
汽轮机排出的蒸汽在混合式凝汽器内冷凝成水。
送往冷却塔。
分离器中剩下的含盐水排入环境或打入地下，或引入作为第二级低压闪蒸分离器中，分离出低压蒸汽引入汽轮机的中部某一级膨胀做功。
用这种方法产生蒸汽来发电就叫做闪蒸法地热发电。
它又可以分为单级闪蒸法、两级闪蒸法和全流法等。
采用闪蒸法的地热电站，热水温度低于100℃时，全热力系统处于负压状态。
这种电站，设备简单，易于制造，可以采用混合式热交换器。
缺点是，设备尺寸大，容易腐蚀结垢，热效率较低。
由于系直接以地下热水蒸汽为工质，因而对于地下热水的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求。
全流法: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。
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。
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，但目前的实脸机组还没有达到这一指标。
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刷水冷壁。
火焰均匀地充满炉膛,这对减少飞灰可燃物,提高燃料利用率和防止结焦均有好处。
213调整好喷嘴角度
由于喷嘴角度选择不当,使火焰冲刷水冷壁及炉墙而结焦。
例如铁岭发电厂1号炉在1997年大修时,因调整喷嘴角度不当,在投入运行后,该炉频繁发生在后墙结焦的现象。
因此,应根据结焦规律和炉膛结构调整喷嘴方位,一般是将火焰尽可能调向炉膛中心以减少结焦。
对于炉膛为正方形(或矩形),可采用四角切圆布置直流燃烧器。
这种布置方式使火焰在炉膛中心形成一个切圆,其直径一般为炉膛边长的1/8左右。
因实际切圆直径比设计值大2~3倍,因此使炉墙处易结渣,切圆直径应偏小一些,以防气流冲刷炉墙。
采用这种结构,对克服结焦较为适宜。
由于结焦与炉内的空气动力场特性有密切关系,为找到适宜的喷嘴角度,可在试运行前做冷态空气动力场试验,将喷嘴角度调整好。
由于冷态与热态情况不同,因此在运行中应对喷嘴角度进行补调。
214调整好锅炉燃烧强度
根据所用煤种的灰分熔点及对整个燃烧室四壁附近的烟气温度测量情况,调整锅炉燃烧强度,使燃烧室四壁温度小于或等于所用煤灰分的软化温度。
在运行中不得任意提高燃烧强度,否则炉膛热负荷的提高会造成结焦。
因为锅炉炉膛容积和受热面积为固定值,当增加燃烧强度,则燃烧产物难以得到足够的冷却,使熔化的灰渣未能完全冷凝,则易粘结在受热面上,造成大块结焦,使运行工况恶化。
一般取炉膛容积热负荷q v[50124@104kJ/ (m3#h)。
若燃煤的灰熔点低,则q v的取值应偏低。
215适当增大送风量
适当增大燃烧送风量,避免产生还原性或半还原性炉气。
氧化性的炉气对减少FeO产生低熔点渣是十分重要的,但风量过大会增加热损失,甚至影响煤粉燃烧过程的稳定性。
因此必须在允许条件下增加送风量,一般取过量空气系数为112,但如燃煤灰分因含铁量高而结焦严重时,则过量空气系数可取1122~1125。
在煤粉锅炉的运行过程中,对于锅炉结焦的问题必须十分重视。
因为结焦不仅降低锅炉的热效率,而且对锅炉设备造成损害,严重影响安全经济运行,尤其是因结焦严重而停炉处理,其经济损失则更大。
例如铁岭发电厂1号炉在1997年停炉处理结焦达48h,该炉是300MW机组配套设备,电价按012元/(kW#h)计算,则损失产值为288万元。
由于锅炉结焦的过程十分复杂,因此,必须针对各锅炉结焦的具体情况作具体分析,找准原因,采取切实可行的措施,才能获得良好的效果。
作者简介:
康玉武(1970-),男,学士,工程师,现从事火电厂生产管理工作。
(收稿日期2003-07-20)
闪蒸系统地热发电
此种系统的发电方式,不论地热资源是湿蒸汽田或者是热水层,都是直接利用地下热水所产生的蒸汽来推动汽轮机做功的。
用100e以下的地下热水发电,是如何把地下热水转变为蒸汽来供汽轮机做功的呢?这就需要了解水在沸腾和蒸发时它的压力和温度之间的特有关系。
大家知道,水的沸点和气压有关,在1011325kPa下,水在100e 沸腾。
如果气压降低,水的沸点也相应地降低。
501663kPa 时,水的沸点降到81e;201265kPa时,水的沸点为60 e;而在3104kPa时,水在24e就沸腾。
根据水的沸点和压力之间的这种关系,我们就可以把100e以下的地下热水送入一个密闭的容器中抽气降压,使温度不太高的地下热水因气压降低而沸腾,变成蒸汽。
由于热水降压蒸发的速度很快,是一种闪急蒸发过程,同时热水蒸发产生蒸汽时它的体积要迅速扩大,所以这个容器就叫做/闪蒸器0或/扩容器0。
用这种方法来产生蒸汽的发电系统,叫做/闪蒸法地热发电系统0,或者叫做/扩容法地热发电系统0。
它又可以分为单级闪蒸法发电系统、两级闪蒸法发电系统和全流法发电系统等。
两级闪蒸法发电系统,可比单级闪蒸法发电系统增加发电能力15%~20%;全流法发电系统,可比单级闪蒸法和两级闪蒸法发电系统的单位净输出功率,分别提高60%和30%左右。
采用闪蒸法的地热电站,基本上是沿用火力发电厂的技术,即将地下热水送入减压设备)))扩容器,产生低压水蒸汽,导入汽轮机做功。
因热水温度低于100 e时,全热力系统处于负压状态。
这种电站,设备简单,易于制造,可以采用混合式热交换器。
缺点是,设备尺寸大,容易腐蚀结垢,热效率较低。
由于系直接以地下热水蒸汽为工质,因而对于地下热水的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求。
25
2003年第10期东北电力技术。