Kalina循环在干热岩发电中的应用研究

摘要

干热岩是埋藏于地下几千米处温度在150℃以上的地热资源，是储量巨大的中低温清洁能源。干热岩发电具有广阔的发展前景，然而传统的以水作为工质的朗肯循环因定温吸热过程与中低温热源放热过程的不匹配而效率极低。本文通过引入以氨水混合物作为工质的Kalina循环，用以提高干热岩发电系统的整体性能，进行相关的理论研究。 在分析干热岩地热资源和Kalina循环特性的基础上，建立了基于Kalina循环的干热岩发电系统模型，根据热源温度水平的不同，调整优化得到简化型干热岩发电系统。对两个循环系统的结构、运行原理、主要特征以及技术关键点进行了系统分析。考虑氨水混合物物性参数计算的复杂性，建立了考虑各个换热器两侧流体传热温差的热力设计计算模型，编制了系统中各个状态点物性计算和性能指标计算程序。 研究表明，对于第一干热岩发电系统，循环热效率和动力回收率随着热源温度、工作溶液浓度的提高而逐渐升高;但在工作溶液浓度对应可选的基本溶液浓度范围内，循环热效率和动力回收率随着基本溶液浓度的降低而升高。对于简化型干热岩发电系统，随着热源温度的提高，循环热效率先增加后降低，地热能回收率和动力回收率随着热源温度的提高先骤降而后逐渐升高，降低冷却水温度有利于系统性能的提高，存在最佳工作溶液浓度使系统的循环热效率和动力回收率最大。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 干热岩发电研究现状

1．2．2 Kalina循环研究现状

1．3 论文主要研究内容

第2章 基于Kalina循环的干热岩发电系统的建立

2．1 干热岩发电系统建立的理论依据

2．2 基于Kalina循环的干热岩发电系统的建立

2．2．1 系统的建立与工作流程

2．2．2 所建系统的特点分析

2．3 系统运行应注意的问题分析

2．4 本章小结

第3章 干热岩发电系统动力循环性能分析基础

3．1 热力计算概述

3．1．1 热力计算基本假设

3．1．2 热力计算基本原理

3．2 工质初始参数的设计原则

3．2．1 蒸发参数的选取原则

3．2．2 冷凝参数的选取原则

3．2．3 分离参数与循环倍率的选取关系

3．2．4 工作溶液浓度与基本溶液浓度的选取关系

3．3 循环状态参数点的确定

3．3．1 主要设计参数及温差选择

3．3．2 循环过程的确定

3．4 循环量及性能工作指标

3．4．1 循环消耗指标及循环量计算

3．4．2 性能评价指标

3．5 本章小结

第4章 干热岩发电系统的动力循环性能分析

4．1 干热岩发电系统中Kalina循环性能分析

4．1．1 基础参数设定

4．1．2 冷热源温度变化对循环性能的影响

4．1．3 基本溶液浓度对循环性能的影响

4．1．4 工作溶液浓度对循环性能的影响

4．1．5 循环倍率对循环性能的影响

4．2 干热岩发电系统中简化型动力循环性能分析

4．2．1 基础参数设定

4．2．2 冷热源温度对循环性能的影响

4．2．3 工作溶液浓度对循环性能的影响

4．2．4 基本溶液浓度对循环性能的影响

4．2．5 循环倍率对循环性能的影响

4．3 本章小结

第5章 结论和展望

5．1 论文研究结论

5．2 论文工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

致谢