（節(jié)選）外文翻譯----地熱閃蒸發(fā)電廠的熱經(jīng)濟優(yōu)化（中文）

1、中文 4300 字出處：Zeyghami M. Thermoeconomic Optimization of Geothermal Flash Steam Power Plants[C]//Proceedings World Geothermal Congress 2010. 2010.地熱閃蒸發(fā)電廠的熱經(jīng)濟優(yōu)化邁赫迪關(guān)鍵詞：熱經(jīng)濟學模型，一級擴容（閃蒸），二級擴容（閃蒸），優(yōu)化。摘要：地熱閃蒸發(fā)電是目前最廣泛的發(fā)電技術(shù)。是利用飽和熱

2、蒸汽和熱地下水閃蒸后對汽輪機做功發(fā)電。在相同的條件下，雙閃蒸發(fā)電量比單閃蒸發(fā)電量高。 然而，二級閃蒸發(fā)電技術(shù)成本比較高。本文提出了對一級閃蒸和二級閃蒸發(fā)電 技術(shù)的優(yōu)化方案。經(jīng)過考慮，將分離器和閃蒸罐（僅二級閃蒸器）壓力作為獨 立變量，用客觀分析和數(shù)值計算分析對比，尋找在不同流體下，單閃蒸和雙閃 蒸發(fā)電技術(shù)的最佳參數(shù)，使經(jīng)濟成本最低。從 5 到 150MV 大小的發(fā)電站當中得出分析結(jié)論，在投資成本和運行維護成本當 中考慮規(guī)模的經(jīng)濟，使用單

3、雙閃蒸地熱發(fā)電站最小發(fā)電成本和凈功率輸出的結(jié) 果是為了提出不同的流體溫度和流量。 1. 引言地熱能是藏在地球內(nèi)部的自然熱能。這種能量在特定的地區(qū)以熱水和蒸氣的形式存在。 熱液系統(tǒng)是天然的地熱資源，是在地下熔巖把水加熱成熱水和蒸汽，以熱水（主導系統(tǒng)） 和蒸氣（主系統(tǒng)）的形式存在。對于地下熱流體通過打井到合適的深度取出地下熱水，熱 流體可以根據(jù)自身的壓力自然流動到地面或者通過泵來把熱流體輸送到地面來。在液體系統(tǒng)中壓力占主導地位，在井口降低壓

4、力時有些熱流體會變成蒸汽，這樣會在 井口得到低質(zhì)量的水蒸氣混合物。閃蒸器是最常用的將這個熱能轉(zhuǎn)換成機械能來發(fā)電的方 法之一。單閃蒸汽發(fā)電廠通常設(shè)立在以熱流體為主導的熱地田中。術(shù)語“單閃”表示地熱 流體經(jīng)過一次閃蒸系統(tǒng)。閃蒸是指將熱流體壓力降低到飽和壓力一下，使液體溫度發(fā)生變 化得到液體和蒸汽的混合物。為了實現(xiàn)更高質(zhì)量的流體混合物經(jīng)過單閃蒸推動渦輪機發(fā)電， 該熱流體應該有恒定的焓流，經(jīng)過一次分離器后蒸汽用于推動渦輪機，將熱能轉(zhuǎn)換成機械 能

5、發(fā)電，液體部分由井重新注入到地下。由于流體在分離器中是高溫且相對質(zhì)量比較低，排出的高溫高流速的蒸汽用于推動渦輪 機發(fā)電。為了不浪費排出的熱流體能量，使用于二次閃蒸，二次閃蒸所得的低壓蒸汽送到 渦輪機相同壓力段或者送到另一個渦輪機的下一段。在相同熱流體的條件下，二次閃蒸發(fā) 電比一次閃蒸發(fā)電高 15-25%電量。但是這樣的發(fā)電系統(tǒng)更復雜，費用高并且需要更多的維 護。在世界上所有的地熱發(fā)電中，閃蒸發(fā)電占主導地位。根據(jù)（Dipippo）可以獲得

6、有效 的數(shù)據(jù)。在世界上 32%的發(fā)電廠的設(shè)計是一級閃蒸發(fā)電，14%的發(fā)電廠的設(shè)計是由雙閃蒸發(fā) 電。 對于一個單閃蒸發(fā)電站，分離器壓力對于從提取出的地熱流體生成的能源量和性能周 期有顯著的效果。對井口的流體有特殊的條件，分離壓力太高會使更高的高壓蒸汽離開分工作液體條件下，通過質(zhì)量和能量的循環(huán)位置守恒定律和熱力學性質(zhì)來評價的的不同 的方法已被提交到（Dipippo）(2007)且不再本文中重復。一個模擬代碼程序已經(jīng)在 V

7、isual Basic 中開發(fā)并且有必要時能在短時間內(nèi)高精度計算。如果流體在不同點的循環(huán)條 件是已知的，它就很容易計算出電站的性能特征。由渦輪機產(chǎn)生的總功率計算方程如下 1：WT.S=mS(3)X[hS(3)-hS (5)] (1)其中 m 是所述工作流體的質(zhì)量流速，h 是焓值，下標 s 表示單閃蒸系統(tǒng)。寄生功率占總功率的 5%：Wnet.s =0.95XwT.S

8、 (2)地熱發(fā)電站不是利用蒸汽循環(huán)，但是這里涉及到一系列的能量轉(zhuǎn)換過程。比較有效的 熱力學基礎(chǔ)在地熱熱力完全轉(zhuǎn)換過程中提供利用系數(shù)。利用系數(shù)的定義為凈產(chǎn)出和理想的 工作流體初始狀態(tài)和水槽（最低溫度放熱）（3）之間的熱量之比。利用系數(shù)在一個單閃蒸 發(fā)電廠可以用方程 4 表示，理想工作時的方程 5Ein.S 是地熱能資源的最大可利用能量，T0 是散熱片的溫度，h0 和 S0 是焓和

9、在周圍壓力和 溫度下的流體熵。假設(shè)井口的流體為飽和液體。因此，可以知道流體流動到這一點的的速度和溫度，熱力 學狀態(tài)下的熱流體流量也可以知道。冷凝壓力（在 5 點）取決于冷卻介質(zhì)的特點和冷卻塔 的設(shè)計。一個較低的冷凝壓力的結(jié)果是會產(chǎn)生更高的利用率。因為這項研究的目的是對單 雙閃蒸發(fā)電站在相同條件下比較，冷凝壓假定為常數(shù)，冷凝壓力假定為恒定在 12.3KPa 的 系統(tǒng)，剩下的唯一的設(shè)計變量是分離器的壓力。如果優(yōu)化的目的是獲得最高利用率，循環(huán)

10、的凈輸出功率將被目標函數(shù)適當?shù)膬?yōu)化（在這 種情況下，最大化）。但是，考慮到電站發(fā)電成本為目標函數(shù)，有可能從經(jīng)濟上分析這兩 個系統(tǒng)。2.2 雙閃蒸系統(tǒng)一個雙閃蒸發(fā)電站及其 T-S 示意圖分別為如圖 3 和 4。在一個雙閃蒸發(fā)電站來說，鹽 水從分離器（4）流到閃蒸罐（5），這是二次經(jīng)過低壓分離器。在閃蒸罐（5）中，飽和液 體在較低的壓力下閃蒸，蒸汽部分流到渦輪機低壓級。從閃蒸罐剩余的部分液體注入到地 下。其他部分循環(huán)跟單閃蒸發(fā)電廠原理一樣。