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分布式地热系统双循环发电效率分析与梯级供热试验研究

作　者: 崔俊奎
导　师: 赵军
学　校: 天津大学
专　业: 热能工程
关键词: 中低焓地热能梯级利用地热发电地热区域供热 (火用)效率热经济学分析环境影响评价
分类号: TM616
类　型: 博士论文
年　份: 2009年
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引　用: 3次
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内容摘要

能源可持续发展面临的挑战,使得地热能在未来能源结构中的地位必将越来越突出,国内储量丰富的中低焓地热能的规模化开发和利用具有较大的发展潜力。本文以中低焓地热能的梯级利用系统为研究对象,采用理论推导、数值计算和试验数据分析的方法,对地热发电和区域供热系统进行了热力学性能研究,对中低焓地热资源的开发、系统设计和性能评价均具有一定的指导价值。本文基于?分析方法,建立了ORC地热双循环发电系统力学性能分析方法,该方法完善了常规双工质循环系统各主要部件的?效率模型。选用我国某中低焓地热田为研究对象,通过实例计算,分析了不同选定标准下双循环发电系统的热效率和?效率;同时,利用EES软件建立计算模型,优化分析了汽轮机进口压力和环境寂态温度对系统循环效率的影响,对提高双循环发电系统循环效率的技术措施进行了分析,从而为改进双循环系统运行性能提供理论依据。针对中低焓地热能的梯级利用模式,本文提出“分布式地热能系统”的概念,以“Kalina双工质循环地热发电”+“地热梯级区域供热”的串联系统进行了热经济学模型分析。同时,利用热经济学结构分析优化方法,对系统中主要换热设备进行了CSB值的判别和评价。本文建立了国内典型的规模化地热梯级供热试验系统的能效分析和研究平台,分析了该系统地热利用率和系统总能效比的变化规律以及地热水回灌温度对指标参数的影响。根据建立的地热梯级供热示范系统的?分析模型,得出地热水侧各换热器的换热量分布规律和?损值及?损率的分布状况,可以有针对性地减小系统中这些薄弱用能环节的能质损失,提高地热系统的能源利用率。本研究工作的开展可以为我国进行大规模地热区域供热系统的工程设计提供技术指导。本文最后对可持续性发展、环境影响和能源系统的?效率之间的变化关系及地热尾水“对井”灌采技术进行了分析。同时,对地热资源的环境效益和环境影响进行了综合评价。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-9
第一章绪论  9-39
  1.1 研究背景  9-12
    1.1.1 国内外能源消耗形势  9-11
    1.1.2 可再生能源应用前景  11-12
  1.2 地热资源及利用方式  12-18
    1.2.1 地热能与地热资源的概念及类型  13-14
    1.2.2 地热资源分布状况  14-15
    1.2.3 地热能利用技术  15-18
  1.3 地热发电循环形式及现状  18-26
    1.3.1 地热发电循环形式  18-23
    1.3.2 地热发电现状  23-26
  1.4 中低焓地热能梯级利用的研究现状  26-36
    1.4.1 中低焓地热发电系统性能相关研究  26-34
    1.4.2 地热发电系统的热经济性研究  34-35
    1.4.3 地热区域供热试验系统的热力学性能研究  35-36
  1.5 本课题研究的内容和意义  36-38
    1.5.1 本课题研究的内容  36-38
    1.5.2 本课题研究的目的和意义  38
  1.6 本章小结  38-39
第二章中低焓地热双循环发电(火用)效率研究  39-61
  2.1 地热发电系统(火用)分析方法  39-46
    2.1.1 (火用)分析的引入  40
    2.1.2 (火用)与(火用)效率  40-44
    2.1.3 地热发电系统的能量分析方法  44-46
  2.2 双循环地热发电系统的循环效率分析  46-53
    2.2.1 双循环地热发电系统组件的(火用)分析模型  46-51
    2.2.2 双循环地热发电系统的循环效率分析与比较  51-53
  2.3 双循环地热发电系统效率的实例分析与优化  53-60
    2.3.1 双循环地热电站实例系统参数设定  53-54
    2.3.2 双循环系统循环效率的推导  54-55
    2.3.3 循环工质最佳换热量的确定  55-56
    2.3.4 计算结果分析  56-58
    2.3.5 双循环发电系统循环效率的影响分析  58-60
  2.4 本章小结  60-61
第三章中低焓地热梯级利用系统热经济学模型与优化方法  61-76
  3.1 能源梯级利用概述  61-63
    3.1.1 能源梯级利用的总能系统原则  61-62
    3.1.2 狭义分布式能源系统的形式及优势  62-63
  3.2 分布式地热能系统的提出与分类  63-64
  3.3 串联式分布式地热能系统(火用)经济学分析和评价  64-75
    3.3.1 (火用)经济学与模型系统  64-65
    3.3.2 (火用)成本  65-69
    3.3.3 (火用)经济评价指标  69-71
    3.3.4 (火用)经济优化  71-75
  3.4 本章小结  75-76
第四章中低焓地热区域供热系统的规划设计分析  76-92
  4.1 中低焓地热区域供热系统概述  77-78
  4.2 中低焓地热区域供热组成  78
  4.3 中低焓地热区域供热的规划与设计  78-89
    4.3.1 地热供热的热储分析  79-80
    4.3.2 地热供热范围的确定  80-82
    4.3.3 地热供热方式的选择  82-85
    4.3.4 地热供热调峰的设计  85-89
    4.3.5 地热供热系统的经济性分析  89
  4.4 中低焓地热区域供热的优势和影响因素分析  89-91
    4.4.1 地热区域供热系统的优势分析  89-90
    4.4.2 地热区域供热的影响因素分析  90-91
  4.5 本章小结  91-92
第五章地热梯级供热试验系统的性能研究  92-109
  5.1 地热梯级供热系统的基本原理和工程模式  92-94
    5.1.1 地热梯级供热系统基本原理  92
    5.1.2 地热梯级供热系统工程模式  92-94
  5.2 地热区域供热系统的热力学性能分析  94-96
    5.2.1 地热区域供热系统设备的(火用)分析  94-96
    5.2.2 地热区域供热系统(火用)效率计算  96
  5.3 地热—热泵梯级供热试验系统性能研究  96-100
    5.3.1 地热供热试验系统概述  96-97
    5.3.2 地热—热泵站供热系统方案  97-100
  5.4 地热梯级供热示范系统的能效分析  100-107
    5.4.1 供热系统的能分析  100-102
    5.4.2 供热系统的(火用)分析  102-107
  5.5 本章小结  107-109
第六章地热资源的可持续性发展与环境影响评价  109-121
  6.1 地热资源的可持续性与环境影响  109-111
    6.1.1 能源可持续性、环境影响与(火用)效率  109-110
    6.1.2 地热资源的可再生特点与可持续性发展  110-111
  6.2 地热水回灌开采技术及回灌模式  111-115
    6.2.1 对井异层采灌技术  111
    6.2.2 对井同层采灌技术  111-112
    6.2.3 天津地区地热对井采灌分析  112-115
  6.3 地热资源利用的环境影响评价  115-120
    6.3.1 地热资源利用的环境效益评价指标  115-116
    6.3.2 地热资源利用的环境影响分析  116-120
  6.4 地热能可持续利用对策及建议  120
  6.5 本章小结  120-121
第七章结论、创新点和今后的研究方向  121-124
  7.1 主要结论  121-122
  7.2 本文创新之处  122-123
  7.3 今后研究工作的建议  123-124
参考文献  124-133
发表论文和科研情况说明  133-135
致谢  135

分布式地热系统双循环发电效率分析与梯级供热试验研究

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