中高温热源闪蒸-有机朗肯循环的热水联合发电测试系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种发电循环测试系统，更具体地说，本实用新型涉及一种用于调节和测试中高品位热源闪蒸发电系统、有机朗肯循环发电系统及其联合发电系统的综合测试系统。
【背景技术】
[0002]近年来，地热能因其独特的稳定性及其广泛的分布性，受到了世界各国学者的广泛关注。我国对于中、低温地热资源的直接利用规模一直位列全球第一，而地热发电的规模则相对滞后。截至2014年底，我国地热直接利用的装机容量高达17870MW，居世界首位。然而，地热发电方面，美国地热发电累计装机已达到3150MW，而我国地热发电装机仅有27MW(目前正常运行的地热发电站只有广东丰顺和西藏羊八井等几处)，与国外相比还有很大差距。因此，开发适用于我国技术经济特点的可开采的中低温地热能，具有广泛且现实的意义。
[0003]—般的地热发电循环形式主要以闪蒸循环和有机朗肯循环为主，这类单级利用系统存在地热水利用率低、系统发电产率低的问题，而地热闪蒸-有机朗肯循环联合发电系统则能解决此问题，因此，在近几年内受到广泛关注。理论研究表明，目前地热闪蒸-有机朗肯循环联合发电系统的电力产率可比单级闪蒸或单级有机朗肯循环发电系统高出约20%。但实验研究缺乏，相对应的工程验证尚属空白。
[0004]因此，搭建一种地热闪蒸循环和有机朗肯循环联合发电系统的测试系统，并在灵活、高效且成本受约束的要求下，探究该联合系统运行参数和系统输出特性之间的耦合关系，对我国地热能的发电利用将产生较大的影响。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型的目的就是针对以上现有技术的情况，提供一种中高温热源闪蒸-有机朗肯循环的热水联合发电测试系统，进而探究闪蒸发电系统、有机朗肯发电系统及其构成的联合系统的发电特性。
[0006]本实用新型的技术方案是:
[0007]—种中高温热源闪蒸-有机朗肯循环的热水联合发电测试系统，包括热源子系统、冷源子系统、闪蒸循环发电子系统和有机朗肯循环发电子系统，其中:
[0008]所述的热源子系统包括热水锅炉、第一热水栗、闪蒸器、蒸发器、预热器、第一、第二截止阀以及热水流量、温度、压力测量装置;所述热水锅炉产生的高温高压热水通过第一截止阀进入闪蒸器或者通过第二截止阀进入蒸发器和预热器，热水经过放热降温后经过第一热水栗重新栗入所述的热水锅炉加热，构成热源水路的循环；
[0009]所述的冷源子系统包括冷却塔、冷却栗、凝汽器、冷凝器以及冷却水流量、温度测试装置;所述冷却塔的回水经过与空气换热降温后由冷却栗供入对应的凝汽器和冷凝器；
[0010]所述的闪蒸发电子系统包括闪蒸器、第一膨胀机、第一发电机、凝汽器、真空栗、蒸发器、预热器、第一、第三、第八截止阀以及温度、压力、流量测试装置;其独立运行的控制流程为:所述热水锅炉产生的高温高压热水通过第一截止阀进入闪蒸器并在闪蒸器内部产生饱和蒸汽，饱和蒸汽经过第三截止阀进入第一膨胀机膨胀做功并带动第一发电机发电，膨胀做功后的乏汽通过第八截止阀进入凝汽器，被来自冷却塔的冷却水冷却降温为液态水并依靠其本身重力通过管道供入冷却塔，所述的闪蒸器和凝汽器依靠与其连接的真空栗维持和调控闪蒸压力和冷凝压力，经过闪蒸后的热水依次经过蒸发器和预热器由第一热水栗栗入热水锅炉重新吸热；
[0011]所述的有机朗肯循环发电子系统包括预热器、蒸发器、第二膨胀机、第二发电机、第二截止阀、第四截止阀、第七截止阀、第九截止阀、冷凝器、工质栗、工质罐以及温度、压力和流量测试装置;其独立运行时的控制流程为:所述热水锅炉产生的高温高压热水通过第二截止阀依次进入蒸发器和预热器作为热源加热来自工质栗的液体有机工质，液态有机工质吸热后变为高温高压下的有机蒸汽，有机蒸汽通过第四截止阀进入第二膨胀机做功并带动第二发电机发电，膨胀后的低压状态有机蒸汽通过第九截止阀进入冷凝器被冷却水冷却成低压状态下的饱和液体，饱和液体进入工质罐缓冲储存，达到一定液位后被工质经第七截止阀重新栗入预热器和蒸发器实现有机工质的循环；
[0012]所述的闪蒸-有机朗肯联合发电系统同时包括上述闪蒸循环发电系统和有机朗肯循环发电系统；当联合发电系统运行时，其控制流程为:第二截止阀关闭，第一截止阀开启，且其余的截止阀全部开启；所述的热水锅炉产生的高温高压热水首先通过第一截止阀进入闪蒸循环发电系统的闪蒸器，经过节流降压降温后产生的蒸汽通过第三截止阀进入第一膨胀机并带动第一发电机发电，剩余的液态水通过第二热水栗供入有机朗肯循环发电系统，并依次进入有机朗肯循环的蒸发器和预热器作为热源加热所述蒸发器和预热器内部的液体有机工质，产生的高压有机蒸汽通过第四截止阀进入第二膨胀机做功并带动第二发电机发电；经过蒸发器和预热器吸热后的热水通过第一热水栗栗入所述的热水锅炉重新被加热和用于再次循环，由冷却塔产生的冷却水供入闪蒸循环发电系统的凝汽器并同时通过第十、第十一截止阀进入有机朗肯循环发电子系统的冷凝器。
[0013]在以上设置中:
[0014]所述的热水锅炉由10组8kW的电加热组件构成，其台额定功率为80kW、最高热水加热温度为180 °C。
[0015]所述的冷却塔为15T的填料类开式冷却塔。
[0016]本实用新型与现有技术相比，其有益效果是:
[0017](I)可以灵活地实现热水闪蒸循环发电系统、热水有机朗肯循环发电系统和两种循环的联合发电系统的切换测试；
[0018](2)可以实现180 °C以下、SOkW以下小型中高温热源的有机朗肯循环发电系统的性能测试；
[0019](3)可以实现不同循环的发电系统冷源和热源的共用，有效地降低了实验成本和占地面积。
【附图说明】
[0020]附图是本实用新型的系统结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]为了使本实用新型更容易被清楚理解，下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型的技术方案作以详细说明。
[0022]参照附图，本实用新型的中高温热源闪蒸-有机朗肯循环的热水联合发电测试系统，由热源子系统、冷源子系统、闪蒸循环发电子系统和有机朗肯循环发电子系统组成，其中:
[0023]所述的热源子系统主要包括一台额定功率为80kW、最高热水加热温度为180°C的模块化移动式的热水锅炉I，辅助设备为第一热水栗2及热水流量、温度、压力测量装置。具体流程为:热水锅炉I产生的高温高压热水，进入闪蒸发电子系统的闪蒸器14或者进入有机朗肯循环发电系统的蒸发器8和预热器3，热水经过放热降温后，经过第一热水栗2重新栗入所述的热水锅炉I加热，构成热源水路的循环。所述的热水锅炉I由10组8kW的电加热组件构成，因此可以根据实验要求，灵活实现不同热源功率下的热源规模的快速调整。
[0024]所述的冷源子系统主要包括一台开式冷却塔7，辅助设备为冷却栗17及其流量、温度测试装置。所述的冷却塔7为15T的填料类的开式冷却塔，其回水经过与空气换热降温后(额定温降为5°C)由所述的冷却栗17根据流量需求及发口开启状态供入对应的闪蒸发电子系统的凝汽器12和有机朗肯循环发电系统的冷凝器6。
[0025]所述的闪蒸发电子系统包括一台闪蒸器14、第一膨胀机15、凝汽器12、真空栗11及其温度、压力、流量的测试装置。当闪蒸发电子系统独立运行时，基本的控制流程为:第一截止阀01、第三截止阀03开启，第二截止阀02关闭，由热水锅炉产生的高温高压热水进入闪蒸器14，在闪蒸器14内部经过节流降压降温后，产生的对应压力下的饱和蒸汽进入第一膨胀机15膨胀做功并带动第一发电机16发电；此时第八截止阀08开启，膨胀做功后的乏汽进入凝汽器12，被来自冷却塔7的冷却水冷却降温为液态水;随后，这些冷却水依靠其本身重力通过管道供入冷却塔7，作为冷却塔7的补水，所述的闪蒸器14和凝汽器12则依靠与其连接的真空栗11维持和调控闪蒸压力和冷凝压力;经过闪蒸后的热水依次经过有机朗肯循环的蒸发器8和冷凝器6由第一热水栗栗入热水锅炉I重新吸热。此时，有机朗肯循环