蒸汽/熱水閃蒸復合發電技術是一種能最大限度地利用中、低溫余熱的純余熱利用型發電技術。該技術主要以200℃~500℃的低溫廢氣作為熱源，通過余熱鍋爐生產出過熱蒸汽和一定量的飽和水，將常規發電系統無法利用的部分低品位低溫熱能，通過閃蒸系統生產出飽和蒸汽，與過熱蒸汽一起進入多參數汽輪機作功發電，從而增加余熱發電功率。采用此項技術一般可比常規技術多發電10%左右。

1、工藝流程

給水經給水泵進入余熱鍋爐,經廢氣加熱后,一部分變為過熱蒸汽,進入汽輪機作功發電。另一部分經余熱鍋爐低溫段加熱后，產生熱水(飽和水)，這部分熱水進入閃蒸器，經一級擴容閃蒸出一定量的低壓飽和蒸氣，進入汽輪機相應低壓進汽口作功發電。閃蒸器內的飽和水進入除氧器，與冷凝水一起經除氧后由給水泵供給鍋爐，實現一個完整的熱力循環。

2、閃蒸系統高效率技術原理

常規余熱發電系統與蒸汽/熱水閃蒸復合發電系統的余熱利用情況如圖1所示。BCDE為常規蒸汽余熱鍋爐的介質吸熱特性， ACDE為復合發電余熱鍋爐的工質吸熱特性。圖2中取兩種鍋爐的介質始飽和溫度（C點）相同，C點與所對應煙氣c點的溫差稱之為窄點溫差。從圖2中看出，兩種系統的工質吸熱曲線自C點后（CDE）重合，即過熱蒸汽參數相同，過熱蒸汽量相等；而兩種系統在低溫段（C點前）所利用的熱量差異較大。常規余熱爐將59.5噸產生蒸汽的水自105℃加熱到 249 .2℃(飽和溫度)，使煙氣自269.2℃降為209℃排出；而蒸汽/熱水閃蒸系統則將143t水自68℃加熱到249.2（飽和溫度），相應的煙氣自269.2℃降為100℃，比常規系統多利用余熱1666×104kcal/h，即煙氣曲線中的ab段。是常規蒸汽余熱鍋爐一次余熱利用率的1.40倍。

與常規火力發電系統不同的是，蒸汽/熱水閃蒸復合發電系統引入了閃蒸器。給水經給水泵進入余熱鍋爐后, 其中的一部分被廢氣余熱直接加熱為過熱蒸汽,進入汽輪機做功發電。另一部分經余熱鍋爐低溫段加熱后，產生一定壓力下的熱水，這部分熱水進入閃蒸器，生產出一定量的低壓飽和蒸汽，進入汽輪機相應的低壓級做功發電。閃蒸器產生的飽和水進入除氧器（或水箱），與冷凝水一起經除氧后由給水泵供給鍋爐，實現一個完整的熱力循環。

在這一工藝流程中，引入閃蒸系統，使排煙溫度降到90℃左右，大大提高了余熱利用率。同時由于增加了閃蒸系統，可通過調節系統循環水量來較大范圍地適應水泥窯（尤其窯頭）廢氣參數的大幅波動，提高系統運行的可靠性和穩定性。

根據水泥窯的特點及余熱發電系統工藝設計要求，采用一窯兩爐一機加一臺閃蒸器的設備配置方式。余熱鍋爐的過熱蒸汽匯合后直接進入汽輪發電機組發電；余熱鍋爐所產生的多余熱水共同進入閃蒸器，閃蒸出來的飽和蒸汽進入汽輪發電機組的低壓級作功發電。

兩爐一機方案是在綜合考慮了投資、廢氣成分、系統復雜程度、可靠性、運行可操作性等因素后確定的最佳方案。其優點主要體現在：

系統簡單，投資降低且便于管理；單機容量增大，汽輪發電機組效率提高。2100433B

為了有效地利用我國中低溫地熱資源和提高地熱發電的經濟性,我們提出地熱水發電的兩級能量轉換系統, 并對兩級地熱閃蒸和閃蒸地熱發電系統的單位熱水凈發電量、電站凈效率等熱力學性能進行比較,得出如下結論.

(1) 地熱閃蒸地熱發電系統的單位熱水凈發電量隨地熱水溫度的增加量比地熱兩級閃蒸發電系統大, 當熱水溫度在80-130℃時,兩級地熱閃蒸發電系統的單位熱水凈發電量比閃蒸-雙工質聯合系統的單位熱水凈發電量多達19.4%;當熱水溫度在130-150℃時,閃蒸-雙工質聯合系統的單位熱水凈發電量比兩級地熱閃蒸發電系統的單位熱水凈發電量多達5.5%.

(2) 隨著地熱水溫度的升高,兩級閃蒸發電系統的發電凈熱效率逐漸增加,閃蒸地熱發電系統的閃蒸發電凈熱效率先增加后減小,地熱水溫度越高,對閃蒸地熱發電系統中雙工質發電就越有利.

(3) 兩級地熱閃蒸發電系統閃蒸產汽量總和約為閃蒸地熱發電系統閃蒸產汽量的2-3倍,地熱水溫度越高,兩者之間的差值就越大.

(4) 閃蒸-雙工質地熱聯合發電系統的尾水溫度高于兩級閃蒸發電系統,可以考慮地熱尾水的梯級利用 .2100433B

閃蒸地熱發電系統中,閃蒸溫度對系統凈發電量的影響.閃蒸溫度采用試選的方法,以觀察其對發電功率的影響,其范圍在冷凝溫度和熱源溫度之間.在同一熱源溫度下,隨著閃蒸溫度的升高,聯合發電系統的單位熱水發電量先增大后減小.當聯合系統的單位熱水發電量達到最大時的溫度即為聯合系統的最佳溫度.地熱水溫度不同,聯合系統最佳溫度的取值也不同,地熱水溫度越高,聯合系統最佳溫度越高; 當熱水溫度為80℃和150℃時,其最佳閃蒸溫度為60℃和125℃.

我國中低溫地熱資源主要分布在東南沿海地區,主要用于洗浴等,使得大量熱能白白浪費.為提高我國中低溫地熱資源的能量轉換利用率,提出了兩級地熱閃蒸和地熱閃蒸-雙工質聯合發電方式,以單位熱水發電量、熱效率和產汽率為性能指標,通過數值計算,分析地熱水溫度對兩種不同地熱發電系統的性能指標影響以及地熱尾水溫度的影響,并對兩種發電系統的選用條件作了論述.結果表明,閃蒸地熱發電系統的單位熱水的發電量隨溫度升高的增加量大于兩級閃蒸的增加量.

我國高溫地熱資源僅分布在滇藏和川西地區,大部分為中低溫地熱資源,即溫度低于150℃的地熱資源.熱水發電有兩種基本的能量轉換系統,即閃蒸系統和低沸點有機工質的雙工質循環系統,世界上僅有菲律賓萊特島唐古納地熱電站、新西蘭懷拉基地熱電站和莫凱地熱電站采用閃蒸-雙工質地熱發電系統,我國西藏羊八井地熱電站采用兩級閃蒸發電系統,廣東豐順鄧屋地熱電站采用單級閃蒸發電系統.相同熱源和冷源條件下,由于閃蒸地熱發電系統采用兩臺發電機組,所以其投資成本大于兩級閃蒸發電系統.為使地熱資源能夠得到高效利用,可采用兩級能量轉換系統.

從理論上講,熱水發電的能量轉換級數愈多,發電量就愈大,但級數越多,發電量增加有限,而設備投資則增加較大,故一般以兩級為好.對閃蒸地熱發電系統進行熱力計算和比較,并對選用條件進行論述 .