中高溫?zé)嵩撮W蒸-有機(jī)朗肯循環(huán)的熱水聯(lián)合發(fā)電測試系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種發(fā)電循環(huán)測試系統(tǒng)，更具體地說，本實(shí)用新型涉及一種用于調(diào)節(jié)和測試中高品位熱源閃蒸發(fā)電系統(tǒng)、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)及其聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的綜合測試系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，地?zé)崮芤蚱洫?dú)特的穩(wěn)定性及其廣泛的分布性，受到了世界各國學(xué)者的廣泛關(guān)注。我國對(duì)于中、低溫地?zé)豳Y源的直接利用規(guī)模一直位列全球第一，而地?zé)岚l(fā)電的規(guī)模則相對(duì)滯后。截至2014年底，我國地?zé)嶂苯永玫难b機(jī)容量高達(dá)17870MW，居世界首位。然而，地?zé)岚l(fā)電方面，美國地?zé)岚l(fā)電累計(jì)裝機(jī)已達(dá)到3150MW，而我國地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)僅有27MW(目前正常運(yùn)行的地?zé)岚l(fā)電站只有廣東豐順和西藏羊八井等幾處)，與國外相比還有很大差距。因此，開發(fā)適用于我國技術(shù)經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)的可開采的中低溫地?zé)崮?，具有廣泛且現(xiàn)實(shí)的意義。
[0003]—般的地?zé)岚l(fā)電循環(huán)形式主要以閃蒸循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)為主，這類單級(jí)利用系統(tǒng)存在地?zé)崴寐实汀⑾到y(tǒng)發(fā)電產(chǎn)率低的問題，而地?zé)衢W蒸-有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)則能解決此問題，因此，在近幾年內(nèi)受到廣泛關(guān)注。理論研究表明，目前地?zé)衢W蒸-有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的電力產(chǎn)率可比單級(jí)閃蒸或單級(jí)有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)高出約20%。但實(shí)驗(yàn)研究缺乏，相對(duì)應(yīng)的工程驗(yàn)證尚屬空白。
[0004]因此，搭建一種地?zé)衢W蒸循環(huán)和有機(jī)朗肯循環(huán)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的測試系統(tǒng)，并在靈活、高效且成本受約束的要求下，探究該聯(lián)合系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)和系統(tǒng)輸出特性之間的耦合關(guān)系，對(duì)我國地?zé)崮艿陌l(fā)電利用將產(chǎn)生較大的影響。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型的目的就是針對(duì)以上現(xiàn)有技術(shù)的情況，提供一種中高溫?zé)嵩撮W蒸-有機(jī)朗肯循環(huán)的熱水聯(lián)合發(fā)電測試系統(tǒng)，進(jìn)而探究閃蒸發(fā)電系統(tǒng)、有機(jī)朗肯發(fā)電系統(tǒng)及其構(gòu)成的聯(lián)合系統(tǒng)的發(fā)電特性。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0007]—種中高溫?zé)嵩撮W蒸-有機(jī)朗肯循環(huán)的熱水聯(lián)合發(fā)電測試系統(tǒng)，包括熱源子系統(tǒng)、冷源子系統(tǒng)、閃蒸循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)，其中:
[0008]所述的熱源子系統(tǒng)包括熱水鍋爐、第一熱水栗、閃蒸器、蒸發(fā)器、預(yù)熱器、第一、第二截止閥以及熱水流量、溫度、壓力測量裝置;所述熱水鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓熱水通過第一截止閥進(jìn)入閃蒸器或者通過第二截止閥進(jìn)入蒸發(fā)器和預(yù)熱器，熱水經(jīng)過放熱降溫后經(jīng)過第一熱水栗重新栗入所述的熱水鍋爐加熱，構(gòu)成熱源水路的循環(huán)；
[0009]所述的冷源子系統(tǒng)包括冷卻塔、冷卻栗、凝汽器、冷凝器以及冷卻水流量、溫度測試裝置;所述冷卻塔的回水經(jīng)過與空氣換熱降溫后由冷卻栗供入對(duì)應(yīng)的凝汽器和冷凝器；
[0010]所述的閃蒸發(fā)電子系統(tǒng)包括閃蒸器、第一膨脹機(jī)、第一發(fā)電機(jī)、凝汽器、真空栗、蒸發(fā)器、預(yù)熱器、第一、第三、第八截止閥以及溫度、壓力、流量測試裝置;其獨(dú)立運(yùn)行的控制流程為:所述熱水鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓熱水通過第一截止閥進(jìn)入閃蒸器并在閃蒸器內(nèi)部產(chǎn)生飽和蒸汽，飽和蒸汽經(jīng)過第三截止閥進(jìn)入第一膨脹機(jī)膨脹做功并帶動(dòng)第一發(fā)電機(jī)發(fā)電，膨脹做功后的乏汽通過第八截止閥進(jìn)入凝汽器，被來自冷卻塔的冷卻水冷卻降溫為液態(tài)水并依靠其本身重力通過管道供入冷卻塔，所述的閃蒸器和凝汽器依靠與其連接的真空栗維持和調(diào)控閃蒸壓力和冷凝壓力，經(jīng)過閃蒸后的熱水依次經(jīng)過蒸發(fā)器和預(yù)熱器由第一熱水栗栗入熱水鍋爐重新吸熱；
[0011]所述的有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)包括預(yù)熱器、蒸發(fā)器、第二膨脹機(jī)、第二發(fā)電機(jī)、第二截止閥、第四截止閥、第七截止閥、第九截止閥、冷凝器、工質(zhì)栗、工質(zhì)罐以及溫度、壓力和流量測試裝置;其獨(dú)立運(yùn)行時(shí)的控制流程為:所述熱水鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓熱水通過第二截止閥依次進(jìn)入蒸發(fā)器和預(yù)熱器作為熱源加熱來自工質(zhì)栗的液體有機(jī)工質(zhì)，液態(tài)有機(jī)工質(zhì)吸熱后變?yōu)楦邷馗邏合碌挠袡C(jī)蒸汽，有機(jī)蒸汽通過第四截止閥進(jìn)入第二膨脹機(jī)做功并帶動(dòng)第二發(fā)電機(jī)發(fā)電，膨脹后的低壓狀態(tài)有機(jī)蒸汽通過第九截止閥進(jìn)入冷凝器被冷卻水冷卻成低壓狀態(tài)下的飽和液體，飽和液體進(jìn)入工質(zhì)罐緩沖儲(chǔ)存，達(dá)到一定液位后被工質(zhì)經(jīng)第七截止閥重新栗入預(yù)熱器和蒸發(fā)器實(shí)現(xiàn)有機(jī)工質(zhì)的循環(huán)；
[0012]所述的閃蒸-有機(jī)朗肯聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)同時(shí)包括上述閃蒸循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)；當(dāng)聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，其控制流程為:第二截止閥關(guān)閉，第一截止閥開啟，且其余的截止閥全部開啟；所述的熱水鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓熱水首先通過第一截止閥進(jìn)入閃蒸循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的閃蒸器，經(jīng)過節(jié)流降壓降溫后產(chǎn)生的蒸汽通過第三截止閥進(jìn)入第一膨脹機(jī)并帶動(dòng)第一發(fā)電機(jī)發(fā)電，剩余的液態(tài)水通過第二熱水栗供入有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，并依次進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器和預(yù)熱器作為熱源加熱所述蒸發(fā)器和預(yù)熱器內(nèi)部的液體有機(jī)工質(zhì)，產(chǎn)生的高壓有機(jī)蒸汽通過第四截止閥進(jìn)入第二膨脹機(jī)做功并帶動(dòng)第二發(fā)電機(jī)發(fā)電；經(jīng)過蒸發(fā)器和預(yù)熱器吸熱后的熱水通過第一熱水栗栗入所述的熱水鍋爐重新被加熱和用于再次循環(huán)，由冷卻塔產(chǎn)生的冷卻水供入閃蒸循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的凝汽器并同時(shí)通過第十、第十一截止閥進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)的冷凝器。
[0013]在以上設(shè)置中:
[0014]所述的熱水鍋爐由10組8kW的電加熱組件構(gòu)成，其臺(tái)額定功率為80kW、最高熱水加熱溫度為180 °C。
[0015]所述的冷卻塔為15T的填料類開式冷卻塔。
[0016]本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是:
[0017](I)可以靈活地實(shí)現(xiàn)熱水閃蒸循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)、熱水有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)和兩種循環(huán)的聯(lián)合發(fā)電系統(tǒng)的切換測試；
[0018](2)可以實(shí)現(xiàn)180 °C以下、SOkW以下小型中高溫?zé)嵩吹挠袡C(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的性能測試；
[0019](3)可以實(shí)現(xiàn)不同循環(huán)的發(fā)電系統(tǒng)冷源和熱源的共用，有效地降低了實(shí)驗(yàn)成本和占地面積。
【附圖說明】
[0020]附圖是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]為了使本實(shí)用新型更容易被清楚理解，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作以詳細(xì)說明。
[0022]參照附圖，本實(shí)用新型的中高溫?zé)嵩撮W蒸-有機(jī)朗肯循環(huán)的熱水聯(lián)合發(fā)電測試系統(tǒng)，由熱源子系統(tǒng)、冷源子系統(tǒng)、閃蒸循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)和有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電子系統(tǒng)組成，其中:
[0023]所述的熱源子系統(tǒng)主要包括一臺(tái)額定功率為80kW、最高熱水加熱溫度為180°C的模塊化移動(dòng)式的熱水鍋爐I，輔助設(shè)備為第一熱水栗2及熱水流量、溫度、壓力測量裝置。具體流程為:熱水鍋爐I產(chǎn)生的高溫高壓熱水，進(jìn)入閃蒸發(fā)電子系統(tǒng)的閃蒸器14或者進(jìn)入有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的蒸發(fā)器8和預(yù)熱器3，熱水經(jīng)過放熱降溫后，經(jīng)過第一熱水栗2重新栗入所述的熱水鍋爐I加熱，構(gòu)成熱源水路的循環(huán)。所述的熱水鍋爐I由10組8kW的電加熱組件構(gòu)成，因此可以根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求，靈活實(shí)現(xiàn)不同熱源功率下的熱源規(guī)模的快速調(diào)整。
[0024]所述的冷源子系統(tǒng)主要包括一臺(tái)開式冷卻塔7，輔助設(shè)備為冷卻栗17及其流量、溫度測試裝置。所述的冷卻塔7為15T的填料類的開式冷卻塔，其回水經(jīng)過與空氣換熱降溫后(額定溫降為5°C)由所述的冷卻栗17根據(jù)流量需求及發(fā)口開啟狀態(tài)供入對(duì)應(yīng)的閃蒸發(fā)電子系統(tǒng)的凝汽器12和有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)的冷凝器6。
[0025]所述的閃蒸發(fā)電子系統(tǒng)包括一臺(tái)閃蒸器14、第一膨脹機(jī)15、凝汽器12、真空栗11及其溫度、壓力、流量的測試裝置。當(dāng)閃蒸發(fā)電子系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行時(shí)，基本的控制流程為:第一截止閥01、第三截止閥03開啟，第二截止閥02關(guān)閉，由熱水鍋爐產(chǎn)生的高溫高壓熱水進(jìn)入閃蒸器14，在閃蒸器14內(nèi)部經(jīng)過節(jié)流降壓降溫后，產(chǎn)生的對(duì)應(yīng)壓力下的飽和蒸汽進(jìn)入第一膨脹機(jī)15膨脹做功并帶動(dòng)第一發(fā)電機(jī)16發(fā)電；此時(shí)第八截止閥08開啟，膨脹做功后的乏汽進(jìn)入凝汽器12，被來自冷卻塔7的冷卻水冷卻降溫為液態(tài)水;隨后，這些冷卻水依靠其本身重力通過管道供入冷卻塔7，作為冷卻塔7的補(bǔ)水，所述的閃蒸器14和凝汽器12則依靠與其連接的真空栗11維持和調(diào)控閃蒸壓力和冷凝壓力;經(jīng)過閃蒸后的熱水依次經(jīng)過有機(jī)朗肯循環(huán)的蒸發(fā)器8和冷凝器6由第一熱水栗栗入熱水鍋爐I重新吸熱。此時(shí)，有機(jī)朗肯循環(huán)