有机朗肯闪蒸发电性能数值模拟与实验测试对比研究

以热水温度为90℃作为设计额定工况,设计并搭建了发电功率为800 W的有机朗肯闪蒸循环(OR⁃FC)实验测试装置,分别对热水温度为95℃、90℃、85℃和80℃的4个工况下发电性能进行了实验测试。实验测试结果表明:ORFC在设计工况下的实测发电功率为797.21 W,基本达到了设计要求;热水温度的降低使得系统的发电功率、热效率和膨胀机的等熵效率降低;总体而言,ORFC的发电功率较有机朗肯循环(ORC)有了显著提高。本文弥补了ORFC的实验测试空缺,验证了ORFC发电数值模型的准确性,进而证明了ORFC的先进性。

有机朗肯-单级闪蒸循环发电性能优化研究

在有机朗肯循环(ORC)的基础上,提出了有机朗肯-单级闪蒸循环(ORSFC)。基于热力学第一、第二定律构建了发电性能热力学优化模型;采用R601作为系统循环工质,研究了热源温度、蒸发温度、闪蒸温度和蒸发器出口干度等参数变化对系统发电性能的影响;以净输出功率、热效率和火用效率为优化目标函数,得到了匹配3种优化目标函数的最佳运行工况。研究结果表明:热源温度、蒸发温度、闪蒸温度和蒸发器出口干度对系统性能有较大的影响;有机朗肯-单级闪蒸系统的发电性能优于有机朗肯循环,其净输出功率、热效率和火用效率均有显著提高。

跨越三种孔隙度地层的垂直裂隙对有机朗肯循环地热发电性能影响

建立了一种垂直主裂缝跨越3层不同孔隙度的地热储层模型,对增强型地热系统的地热储层进行数值模拟,并将其与有机朗肯循环发电性能进行耦合和分析,计算和分析了注入温度、注入流量、裂隙宽度和裂隙粗糙度4个储层参数对生产井产能和干热岩发电性能影响,最终定量分析了4种特征对生产井温度和单位输出功的不同影响度。结果表明系统在前30年工作周期内,在第5年之前,改变注入温度对增强型地热系统的影响较小。在不考虑储层中换热流体渗漏的情况下,注入井流量越大,生产井温度越低;注入井温度越高,生产井温度越高。对于地面发电系统,注入温度对发电性能影响最显著,注入流量对地面发电系统影响较小,即地热储层结构对发电系统的输出功、效率及[火用]损失有决定性的影响。