Tính toán sơ đồ nhiệt của nhà máy điện địa nhiệt loại nhị phân. Năng lượng địa nhiệt. Tính toán nhà máy điện địa nhiệt

3.4 TÍNH TOÁN NHÀ MÁY ĐIỆN ĐỊA NHIỆT

Hãy tính toán mạch nhiệt của nhà máy điện địa nhiệt loại nhị phân, theo.

Nhà máy điện địa nhiệt của chúng tôi bao gồm hai tuabin:

Đầu tiên hoạt động dựa trên hơi nước bão hòa thu được trong thiết bị giãn nở. Điện - ;

Loại thứ hai hoạt động bằng hơi bão hòa của chất làm lạnh R11, hơi này bay hơi do nhiệt của nước thoát ra khỏi thiết bị giãn nở.

Nước từ giếng địa nhiệt có áp suất pgw và nhiệt độ tgw đi vào thiết bị giãn nở. Thiết bị giãn nở tạo ra hơi bão hòa khô với áp suất pp. Hơi nước này được đưa tới tua bin hơi nước. Nước còn lại từ thiết bị giãn nở đi đến thiết bị bay hơi, nơi nó được làm mát và quay trở lại giếng. Áp suất nhiệt độ trong thiết bị bay hơi = 20°C. Chất lỏng làm việc giãn nở trong tuabin và đi vào bình ngưng, nơi chúng được làm mát bằng nước từ sông ở nhiệt độ thấp. Đun nóng nước trong thiết bị ngưng tụ = 10°C và làm nóng đến nhiệt độ bão hòa = 5°C.

Hiệu suất bên trong tương đối của tuabin. Hiệu suất cơ điện của máy phát điện tua bin = 0,95.

Số liệu ban đầu được cho trong Bảng 3.1.

Bàn 3.1. Số liệu ban đầu tính GeoPP

Sơ đồ GeoPP loại nhị phân (Hình 3.2).

Cơm. 3.2. Sơ đồ của GeoPP.

Theo sơ đồ trong hình. 3.2 và số liệu ban đầu ta tiến hành tính toán.

Tính toán mạch tua bin hơi làm việc trên hơi nước bão hòa khô

Nhiệt độ hơi nước ở đầu vào bình ngưng tuabin:

nhiệt độ của nước làm mát ở đầu vào bình ngưng là bao nhiêu; - đun nóng nước trong bình ngưng; - Chênh lệch nhiệt độ trong bình ngưng.

Áp suất hơi trong bình ngưng tuabin được xác định từ bảng tính chất của nước và hơi nước:

Lượng nhiệt giảm có sẵn trên mỗi tuabin:

entanpy của hơi bão hòa khô ở đầu vào tuabin là bao nhiêu; - entanpy khi kết thúc quá trình giãn nở hơi lý thuyết trong tuabin.

Tiêu thụ hơi từ thiết bị giãn nở đến tuabin hơi:

đâu là hiệu suất bên trong tương đối của tua bin hơi nước; - Hiệu suất cơ điện của máy phát điện tua bin.

Tính toán giãn nở nước địa nhiệt

phương trình cân bằng nhiệt thiết bị giãn nở

tốc độ dòng nước địa nhiệt từ giếng ở đâu; - entanpy của nước địa nhiệt từ giếng; - dòng nước từ thiết bị giãn nở đến thiết bị bay hơi; - entanpy của nước địa nhiệt tại lối ra của thiết bị giãn nở. Nó được xác định từ bảng tính chất của nước và hơi nước theo entanpy của nước sôi.

Phương trình cân bằng vật liệu giãn nở

Bằng cách giải hai phương trình này cùng nhau, cần xác định và.

Nhiệt độ của nước địa nhiệt tại đầu ra thiết bị giãn nở được xác định từ bảng tính chất của nước và hơi nước theo nhiệt độ bão hòa ở áp suất trong thiết bị giãn nở:

Xác định các thông số tại các điểm đặc trưng của mạch nhiệt tua bin làm việc ở chế độ freon

Nhiệt độ hơi Freon ở đầu vào tuabin:

Nhiệt độ hơi Freon ở đầu ra tuabin:

Entanpi của hơi môi chất lạnh ở đầu vào tuabin được xác định bằng biểu đồ p-hđối với freon trên đường bão hòa tại:

240 kJ/kg.

Entanpy của hơi freon ở đầu ra của tuabin được xác định từ biểu đồ pH của freon tại giao điểm của đường thẳng và đường nhiệt độ:

220 kJ/kg.

Entanpy của freon sôi ở đầu ra của thiết bị ngưng tụ được xác định từ biểu đồ p-h của freon trên đường cong của chất lỏng sôi theo nhiệt độ:

215kJ/kg.

Tính toán thiết bị bay hơi

Nhiệt độ nước địa nhiệt ở đầu ra của thiết bị bay hơi:

Phương trình cân bằng nhiệt của thiết bị bay hơi:

nhiệt dung của nước ở đâu. Lấy = 4,2 kJ/kg.

Từ phương trình này cần xác định.

Tính công suất tua bin hoạt động bằng freon

đâu là hiệu suất bên trong tương đối của tuabin freon; - Hiệu suất cơ điện của máy phát điện tua bin.

Xác định công suất bơm bơm nước địa nhiệt vào giếng

hiệu suất của bơm ở đâu, giả sử là 0,8; - thể tích riêng trung bình của nước địa nhiệt.

Nguồn điện của GeoPP

Tài nguyên thay thế năng lượng. Trạm điện sét

Việc tính toán nhà máy điện sét được thiết kế chủ yếu để xác định công suất phát. Suy cho cùng, nhiệm vụ của bất kỳ nhà máy điện nào là tối đa hóa hiệu quả sử dụng năng lượng để bù đắp kinh phí vận hành và lắp đặt...

Chúng tôi thực hiện các tính toán cơ bản về hiệu suất của phần bơm. Vì vậy, khi có sóng cao 1 m, một vật nổi lên cao 0,5 m rồi rơi xuống độ cao 0,5 m so với mực nước lặng...

Các loại và tính toán trạm điện sóng

Phương pháp tính toán cho nhà máy điện sóng được mô tả trong bài viết. Đồ án môn học thảo luận về các công thức cơ bản và ví dụ tính toán công suất của trạm thủy điện sóng với các thông số đã thiết lập. Công suất tối đa có thể có trong một chu kỳ lên xuống...

Năng lượng tái sinh. Tính toán, loại và nhiệm vụ của nhà máy điện địa nhiệt

Có một số cách để thu được năng lượng tại GeoPP: - sơ đồ trực tiếp: hơi nước được dẫn qua đường ống tới tua-bin nối với máy phát điện; - Sơ đồ gián tiếp: tương tự như sơ đồ trực tiếp, nhưng trước khi vào đường ống, hơi nước được làm sạch khí...

Năng lượng địa nhiệt

Thậm chí 150 năm trước, hành tinh của chúng ta chỉ sử dụng những nguồn năng lượng tái tạo và thân thiện với môi trường: dòng nước sông, thủy triều làm quay bánh xe nước...

Năng lượng địa nhiệt

Năng lượng địa nhiệt là sự sản xuất năng lượng nhiệt hoặc điện từ sức nóng của độ sâu trái đất. Tiết kiệm chi phí tại các khu vực...

Năng lượng địa nhiệt

Có ý kiến ​​cho rằng việc sử dụng nhiệt độ thấp Năng lượng địa nhiệtđộ sâu nông có thể được coi là một cuộc cách mạng trong hệ thống cung cấp nhiệt, dựa trên tính vô tận của tài nguyên, tính phổ biến của sự phân phối của nó...

Năng lượng địa nhiệt và ứng dụng của nó

Hãy xem xét việc quản lý một nhà máy điện địa nhiệt hiện đại bằng ví dụ về hệ thống điều khiển đầu tiên ở Baltics, nhà máy điện địa nhiệt Klaipeda có công suất 43 MW...

Căn cứ vào yêu cầu của Đăng kiểm, chúng ta sẽ tính toán phụ tải của nhà máy điện mặt trời ở chế độ chạy. Chúng ta sẽ sử dụng phương pháp tính toán dạng bảng. Khi điền vào bảng tải, nhập dữ liệu nhiệm vụ vào cột 2-4, và thông số động cơ vào cột 5-8...

Tính toán trạm điện tàu thủy

Tính toán hệ thống điện dựa trên mạch tương đương

Sơ đồ của máy biến áp ba cuộn dây được thể hiện trong hình. 4.3, một sơ đồ hoàn chỉnh Mạch tương đương trùng với mạch tương đương của máy biến áp tự ngẫu (xem hình 3.2). Thành phần của dữ liệu danh mục khác với thành phần được nêu trong đoạn 3 của chủ đề...

Cung cấp nhiệt cho doanh nghiệp công nghiệp

Đối với các cơ cấu phụ trợ dẫn động, hiệu suất tổng được xác định mà không tính đến chi phí năng lượng. Đối với tua bin hơi làm việc theo chu trình Rankine, hiệu suất tổng có tính đến chi phí dẫn động bơm: entanpy của hơi tại điểm 1 và 2 của sơ đồ bằng bao nhiêu?

Mục đích của bài giảng: chỉ ra khả năng và cách thức sử dụng nhiệt địa nhiệt trong hệ thống cung cấp điện.

Nhiệt ở dạng suối nước nóng và mạch nước phun có thể được sử dụng để tạo ra điện bằng cách kế hoạch khác nhau tại các nhà máy điện địa nhiệt (GeoPP). Sơ đồ dễ thực hiện nhất là sơ đồ sử dụng hơi nước của chất lỏng có nhiệt độ sôi thấp. Nước nóng từ các nguồn tự nhiên, làm nóng chất lỏng như vậy trong thiết bị bay hơi, biến nó thành hơi nước, được sử dụng trong tuabin và đóng vai trò truyền động cho máy phát điện.

Hình 1 cho thấy một chu trình với một chất lỏng làm việc, ví dụ như nước hoặc freon ( MỘT); chu trình với hai chất lỏng làm việc – nước và freon ( b); chu trình hơi nước trực tiếp ( V.) và chu kỳ mạch kép ( G).

Công nghệ sản xuất năng lượng điện phần lớn phụ thuộc vào tiềm năng nhiệt của nước nóng.

Vẽ. 1 – Ví dụ về tổ chức chu trình sản xuất điện:

I – nguồn địa nhiệt; II - chu trình tuabin; III – nước làm mát

Tiền gửi tiềm năng cao cho phép sử dụng hầu hết các thiết kế truyền thống của các nhà máy nhiệt điện có tua bin hơi nước.

Bảng 1 -Thông số kỹ thuật nhà máy điện địa nhiệt

Hình 2 thể hiện rõ nhất mạch đơn giản một nhà máy điện nhỏ (GeoPP) sử dụng sức nóng của nguồn nước nóng dưới lòng đất.

Nước từ suối nước nóng có nhiệt độ khoảng 95 °C được bơm 2 cung cấp cho máy loại bỏ khí 3, tại đây các khí hòa tan trong đó được tách ra.

Tiếp theo, nước đi vào thiết bị bay hơi 4, trong đó nước được chuyển thành hơi bão hòa và hơi quá nóng do nhiệt của hơi (từ nồi hơi phụ), trước đó đã được xả hết trong thiết bị phun bình ngưng.

Hơi nước hơi quá nhiệt hoạt động trong tuabin số 5, trên trục có máy phát điện. Hơi thải được ngưng tụ ở bình ngưng 6, làm mát bằng nước ở nhiệt độ thường.

Hình 2-. Sơ đồ của một GeoPP nhỏ:

1 – bình chứa nước nóng; 2 – máy bơm nước nóng; 3 – loại bỏ khí;

4 – thiết bị bay hơi; 5 – tua bin hơi nước có máy phát điện; 6 – tụ điện; 7 – bơm tuần hoàn; 8 – bình chứa nước làm mát

Việc lắp đặt đơn giản như vậy đã được thực hiện ở Châu Phi từ những năm 50.

Một phương án thiết kế rõ ràng cho một nhà máy điện hiện đại là một nhà máy điện địa nhiệt với chất hoạt động có nhiệt độ sôi thấp, được thể hiện trên Hình 3. Nước nóng từ bể chứa đi vào thiết bị bay hơi 3, tại đây nó tỏa nhiệt cho một số chất có nhiệt độ sôi thấp. điểm sôi. Các chất như vậy có thể là carbon dioxide, các loại freon khác nhau, sulfur hexafluoride, butan, v.v. Bình ngưng 6 là loại trộn, được làm mát bằng butan lỏng lạnh đến từ bộ làm mát không khí bề mặt. Một phần butan từ bình ngưng được cung cấp bằng bơm cấp 9 đến bộ gia nhiệt 10, sau đó đến thiết bị bay hơi 3.

Một tính năng quan trọng của mạch này là khả năng hoạt động vào mùa đông với nhiệt độ ngưng tụ thấp. Nhiệt độ này có thể gần bằng 0 hoặc thậm chí âm, vì tất cả các chất được liệt kê đều có nhiệt độ đóng băng rất thấp. Điều này cho phép bạn mở rộng đáng kể các giới hạn nhiệt độ được sử dụng trong chu trình.

Vẽ 3. Sơ đồ nhà máy điện địa nhiệt với chất làm việc có nhiệt độ sôi thấp:

1 – giếng, 2 – bể chứa, 3 – thiết bị bay hơi, 4 – tuabin, 5 – máy phát điện, 6 – bình ngưng, 7 – bơm tuần hoàn, 8 – làm mát không khí bề mặt, 9 – bơm cấp liệu, 10 – bộ gia nhiệt chất làm việc

Địa nhiệt trạm năng lượng Với trực tiếp sử dụng hơi nước tự nhiên.

Nhà máy điện địa nhiệt đơn giản và giá cả phải chăng nhất là nhà máy tua bin hơi nước có áp suất ngược. Hơi nước tự nhiên từ giếng được cung cấp trực tiếp cho tuabin và sau đó thải vào khí quyển hoặc vào thiết bị thu giữ các hóa chất có giá trị. Tua bin đối áp có thể được cung cấp hơi thứ cấp hoặc hơi thu được từ thiết bị phân tách. Theo sơ đồ này, nhà máy điện hoạt động không cần tụ điện và không cần máy nén để loại bỏ các khí không ngưng tụ ra khỏi tụ điện. Việc cài đặt này là đơn giản nhất; vốn và chi phí vận hành là tối thiểu. Nó chiếm diện tích nhỏ, hầu như không cần thiết bị phụ trợ và dễ dàng thích ứng như một nhà máy điện địa nhiệt di động (Hình 4).

Hình 4 - Sơ đồ nhà máy điện địa nhiệt sử dụng trực tiếp hơi nước tự nhiên:

1 – tốt; 2 – tua-bin; 3 – máy phát điện;

4 – thoát ra khí quyển hoặc vào nhà máy hóa chất

Kế hoạch được xem xét có thể mang lại lợi nhuận cao nhất cho những khu vực có đủ trữ lượng hơi nước tự nhiên. Hoạt động hợp lý mang lại cơ hội công việc hiệu quả lắp đặt như vậy ngay cả với tốc độ dòng chảy giếng thay đổi.

Có một số trạm như vậy hoạt động ở Ý. Một trong số chúng có công suất 4 nghìn kW với mức tiêu thụ hơi riêng khoảng 20 kg/s hoặc 80 t/h; cái còn lại có công suất 16 nghìn kW, trong đó lắp đặt 4 máy phát điện tua-bin có công suất 4 nghìn kW mỗi máy. Loại thứ hai được cung cấp hơi nước từ 7 giếng8.

Nhà máy điện địa nhiệt sử dụng tua bin ngưng tụ và sử dụng trực tiếp hơi nước tự nhiên (Hình 5) – đây là cái nhiều nhất kế hoạch hiện đạiđể tạo ra năng lượng điện.

Hơi từ giếng được cung cấp cho tuabin. Đi vào tuabin, nó đi vào bình ngưng trộn. Hỗn hợp nước làm mát và hơi nước ngưng tụ đã cạn kiệt trong tuabin được xả từ thiết bị ngưng tụ vào bể ngầm, từ đó nó được bơm tuần hoàn đưa đến tháp giải nhiệt để làm mát. Từ tháp giải nhiệt, nước làm mát lại chảy vào bình ngưng (Hình 5).

Nhiều nhà máy điện địa nhiệt vận hành theo sơ đồ này với một số sửa đổi: Larderello-2 (Ý), Wairakei ( New Zealand) và vân vân.

Khu vực ứng dụng nhà máy điện mạch kép sử dụng chất công tác có nhiệt độ sôi thấp (freon-R12, hỗn hợp nước-amoniac,) là việc sử dụng nhiệt từ nước nóng có nhiệt độ 100...200 °C, cũng như nước tách tại các mỏ hơi thủy nhiệt.

Hình 5 - Sơ đồ nhà máy điện địa nhiệt có tua bin ngưng tụ sử dụng trực tiếp hơi nước tự nhiên:

1 – tốt; 2 – tua-bin; 3 – máy phát điện; 4 – máy bơm;

5 – tụ điện; 6 – tháp giải nhiệt; 7 – máy nén; 8 – đặt lại

kết hợp sản xuất năng lượng điện và nhiệt

Có thể sản xuất kết hợp năng lượng điện và nhiệt tại các nhà máy nhiệt điện địa nhiệt (GeoTES).

Sơ đồ đơn giản nhất của nhà máy điện địa nhiệt kiểu chân không sử dụng nhiệt của nước nóng có nhiệt độ lên tới 100°C được thể hiện trên Hình 6.

Hoạt động của một nhà máy điện như vậy diễn ra như sau. Nước nóng từ giếng 1 đi vào bể tích điện 2. Trong bể, nó được giải phóng khỏi các khí hòa tan trong đó và được đưa đến thiết bị giãn nở 3, trong đó áp suất 0,3 atm được duy trì. Ở áp suất này và ở nhiệt độ 69°C, một phần nhỏ nước chuyển thành hơi và được đưa đến tua bin chân không 5, phần nước còn lại được bơm bằng bơm 4 vào hệ thống cấp nhiệt. Hơi thoát ra trong tuabin được thải vào bình ngưng trộn 7. Để loại bỏ không khí khỏi bình ngưng, một Bơm chân không 10. Hỗn hợp nước làm mát và nước ngưng tụ hơi thải được lấy từ bình ngưng bằng bơm 8 và đưa đi làm mát đến tháp giải nhiệt thông gió 9. Nước làm mát trong tháp giải nhiệt được cung cấp cho bình ngưng bằng trọng lực do chân không.

Verkhne-Mutnovskaya GeoTPP công suất 12 MW (3x4 MW) là giai đoạn thử nghiệm của Mutnovskaya GeoTPP với công suất thiết kế 200 MW, được tạo ra để cung cấp điện cho khu công nghiệp Petropavlovsk-Kamchatsky.

Hình 6 -. Sơ đồ nhà máy điện địa nhiệt chân không có một thiết bị giãn nở:

1 – giếng, 2 – bể chứa, 3 – thiết bị giãn nở, 4 – bơm nước nóng, 5 – tua bin chân không 750 kW, 6 – máy phát điện, 7 – bình ngưng trộn,

8 – bơm nước làm mát, 9 – tháp giải nhiệt quạt, 10 – bơm chân không

Tại Nhà máy điện địa nhiệt Pauzhetskaya (phía nam Kamchatka) có công suất 11 MW, chỉ tách hơi địa nhiệt ra khỏi hỗn hợp hơi nước thu được từ giếng địa nhiệt mới được sử dụng trong tua bin hơi nước. Một lượng lớn nước địa nhiệt (khoảng 80 tổng lượng tiêu thụ PVA) với nhiệt độ 120 ° C được thải vào sông sinh sản Ozernaya, điều này không chỉ làm mất đi tiềm năng nhiệt của chất làm mát địa nhiệt mà còn làm mất đi đáng kể làm xấu đi tình trạng sinh thái của dòng sông.

Máy bơm nhiệt

Bơm nhiệt- thiết bị truyền năng lượng nhiệt từ nguồn năng lượng nhiệt cấp thấp có nhiệt độ thấp đến thiết bị tiêu thụ chất làm mát có nhiệt độ cao hơn nhiệt độ cao,. Về mặt nhiệt động lực học, bơm nhiệt là một máy làm lạnh ngược. Nếu trong máy làm lạnh, mục tiêu chính là tạo ra lạnh bằng cách loại bỏ nhiệt từ bất kỳ thể tích nào bằng thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ thải nhiệt vào môi trường, thì ở máy bơm nhiệt, hình ảnh ngược lại (Hình 7). Thiết bị ngưng tụ là thiết bị trao đổi nhiệt tạo ra nhiệt cho người tiêu dùng và thiết bị bay hơi là thiết bị trao đổi nhiệt sử dụng nhiệt cấp thấp nằm trong các hồ chứa, đất, nước thải vân vân. Tùy theo nguyên lý hoạt động, bơm nhiệt được chia thành nén và hấp thụ. Bơm nhiệt nén luôn được dẫn động bởi động cơ điện, trong khi bơm nhiệt hấp thụ cũng có thể sử dụng nhiệt làm nguồn năng lượng. Máy nén cũng cần một nguồn nhiệt cấp thấp.

Trong quá trình hoạt động, máy nén tiêu thụ điện. Tỷ lệ năng lượng nhiệt được tạo ra và năng lượng điện tiêu thụ được gọi là tỷ lệ biến đổi (hoặc hệ số chuyển đổi nhiệt) và đóng vai trò là chỉ số về hiệu suất của bơm nhiệt. Giá trị này phụ thuộc vào sự chênh lệch mức nhiệt độ trong thiết bị bay hơi và thiết bị ngưng tụ: chênh lệch càng lớn thì giá trị này càng nhỏ.

Qua loại chất làm mát Trong mạch đầu vào và đầu ra, máy bơm được chia thành sáu loại: “nước ngầm”, “nước-nước”, “không khí-nước”, “không khí mặt đất”, “nước-không khí”, “không khí-không khí”.

Khi sử dụng năng lượng đất làm nguồn nhiệt, đường ống trong đó chất lỏng tuần hoàn được chôn trong lòng đất 30-50 cm dưới mức đóng băng của đất trong một khu vực nhất định (Hình 8). Để lắp đặt một máy bơm nhiệt có công suất 10 kW, cần có mạch đất dài 350-450 m, để lắp đặt cần có một lô đất có diện tích khoảng 400 mét vuông (20x20 m).

Hình 7 – Sơ đồ vận hành bơm nhiệt

Hình 8 - Sử dụng năng lượng đất làm nguồn nhiệt

Ưu điểm của bơm nhiệt trước hết là hiệu quả: để truyền 1 kWh năng lượng nhiệt cho hệ thống sưởi, việc lắp đặt bơm nhiệt cần tiêu tốn 0,2-0,35 kWh điện. chi phí, ngoài chi phí điện cần thiết để vận hành thiết bị, có thể thu được từ gió và mặt trời nhà máy điện. Thời gian hoàn vốn của máy bơm nhiệt là 4-9 năm, với tuổi thọ sử dụng là 15-20 năm trước khi sửa chữa lớn.

Giá trị hiệu suất thực tế của bơm nhiệt hiện đại là COP = 2,0 ở nhiệt độ nguồn −20 ° C và cỡ COP = 4,0 ở nhiệt độ nguồn +7 ° C.

Đề tài: Tính toán sơ đồ nhiệt nhà máy điện địa nhiệt

Một nhà máy điện địa nhiệt bao gồm hai tua-bin:

cái đầu tiên hoạt động ở hơi nước bão hòa thu được trong quá trình giãn nở

thân hình Điện - N ePT = 3 MW;

cái thứ hai hoạt động bằng hơi môi chất lạnh bão hòa - R11, được sử dụng

là do nhiệt của nước lấy ra từ thiết bị giãn nở. Điện

quyền lực - N eHT, MW.

Nước từ giếng địa nhiệt có nhiệt độ t gv = 175 °C sau

đổ vào thiết bị giãn nở. Hơi bão hòa khô được hình thành trong thiết bị giãn nở với

nhiệt độ giảm 25 độ t Vệ binh Hơi nước này được đưa tới

tuabin. Nước còn lại từ thiết bị giãn nở đi đến thiết bị bay hơi, nơi

nguội đi 60 độ rồi bơm trở lại giếng. Nedog-

tiếng gầm trong bộ phận bay hơi - 20 độ. Chất lỏng làm việc nở ra -

trong tua-bin và đi vào bình ngưng, tại đây chúng được làm mát bằng nước từ

sông có nhiệt độ t xv = 5°C. Nhiệt lượng nước trong bình ngưng là

10 С và làm nóng đến nhiệt độ bão hòa 5 С.

Hiệu suất bên trong tương đối của tuabin ç ôi= 0,8. Cơ điện

Hiệu suất kỹ thuật của máy phát điện tua bin là çem = 0,95.

Định nghĩa:

năng lượng điện của tuabin hoạt động trên freon - N eCT và

tổng công suất nhà máy điện địa nhiệt;

tiêu thụ chất lỏng làm việc cho cả hai tuabin;

nước chảy từ giếng;

Hiệu suất nhà máy điện địa nhiệt.

Lấy dữ liệu ban đầu từ Bảng 3 để lựa chọn.

bàn số 3

Dữ liệu ban đầu cho nhiệm vụ số 3

ngoài

3. Xác định entanpy tại các điểm đặc trưng:

4. Chúng tôi tính toán lượng nhiệt hao hụt trong tuabin:

PT PT

5. Tìm nhiệt lượng tỏa ra thực tế trong tuabin:

NIPT =KHÔNG ⋅ç ôi = 744,6 ⋅ 0,8 = 595,7kJ /Kilôgam .

6. Tiêu thụ hơi nước (nước từ giếng địa nhiệt) vào nước

chúng tôi tìm thấy tuabin bằng công thức:

DoPT =

NIPT ⋅ç Em

5,3Kilôgam /Với .

7. Dòng nước chảy từ giếng địa nhiệt đến thiết bị bay hơi và đến

Toàn bộ nhà máy điện địa nhiệt thường được tìm thấy từ hệ phương trình:

PT ISP

Giải hệ này, ta tìm được:

7.1 Lưu lượng nước từ giếng địa nhiệt đến thiết bị bay hơi:

hGW −hp

2745,9 − 733,25

733,25 − 632, 25

7.2 Dòng nước chung từ giếng địa nhiệt

DGW = 5,3 + 105,6 = 110,9Kilôgam /Với .

8. Tốc độ dòng freon trong tuabin thứ hai được tính từ phương trình nhiệt

tổng số dư:

ISP vykhI XT XT

ở đâu ç Và= 0,98 - hiệu suất bay hơi.

⋅ç Và ⋅

hp −hexit

105,6 ⋅ 0,98 ⋅

632,25 − 376,97

114,4Kilôgam /Với .

9. Công suất điện của tuabin thứ hai làm việc trên chất làm mát

đáy, được xác định theo công thức:

Ở đâu HiXT = (hp −h HT)ç ôi- chênh lệch nhiệt thực tế thứ hai

XT XT T

10. Tổng công suất điện của nhà máy điện địa nhiệt bằng:

GeoTES XT

11. Hãy tìm hiệu quả của GeoTES:

ç địa lý

địa lý

D −h

⎜ ⎜D

N eGeoTES

⎛ ⎛ 5,3 105,6 ⎞ ⎞

⎝ 110,9 110,9 ⎠ ⎠

Năng lượng địa nhiệt

Trừu tượng.

Giới thiệu.

Chi phí điện năng được tạo ra bởi các nhà máy điện địa nhiệt.

Thư mục.

Trừu tượng.

Bài viết này mô tả lịch sử phát triển năng lượng địa nhiệt trên toàn thế giới và ở nước Nga chúng ta. Một phân tích đã được thực hiện về việc sử dụng nhiệt sâu của Trái đất để chuyển đổi nó thành năng lượng điện, cũng như cung cấp cho các thành phố và thị trấn nguồn cung cấp nhiệt và nước nóng ở các vùng như Kamchatka, Sakhalin và Bắc Kavkaz. Làm ra biện minh kinh tế phát triển các mỏ địa nhiệt, xây dựng các nhà máy điện và thời gian hoàn vốn của chúng. So sánh năng lượng của các nguồn địa nhiệt với các loại nguồn điện khác, chúng ta có được triển vọng phát triển năng lượng địa nhiệt, năng lượng này sẽ chiếm một vị trí quan trọng trong cân bằng sử dụng năng lượng tổng thể. Đặc biệt, đối với việc tái cơ cấu và tái trang bị ngành năng lượng của vùng Kamchatka và Quần đảo Kuril, các phần của Primorye và Bắc Kavkaz nên sử dụng nguồn địa nhiệt của riêng mình.

Giới thiệu.

Hướng chính để phát triển công suất phát điện trong ngành năng lượng của đất nước trong tương lai gần là tái trang bị kỹ thuật và tái thiết các nhà máy điện, cũng như đưa vào vận hành các công suất phát điện mới. Trước hết, đây là việc xây dựng các nhà máy khí chu trình hỗn hợp với hiệu suất 5560%, giúp tăng hiệu suất của các nhà máy nhiệt điện hiện có lên 2540%. Giai đoạn tiếp theo là xây dựng các nhà máy nhiệt điện sử dụng công nghệ mới đốt nhiên liệu rắn với thông số hơi siêu tới hạn để đạt hiệu suất nhà máy nhiệt điện 46-48%. Các nhà máy điện hạt nhân với các loại lò phản ứng neutron nhiệt và nhanh mới cũng sẽ được phát triển hơn nữa.

Một vị trí quan trọng trong quá trình hình thành ngành năng lượng của Nga thuộc về ngành cung cấp nhiệt của đất nước, ngành có khối lượng tài nguyên năng lượng tiêu thụ lớn nhất, hơn 45% tổng lượng tiêu thụ của họ. Hơn 71% được sản xuất trong các hệ thống cung cấp nhiệt tập trung (DH) và khoảng 29% tổng lượng nhiệt được tạo ra bởi các nguồn phi tập trung. Các nhà máy điện cung cấp hơn 34% tổng lượng nhiệt, các nhà nồi hơi cung cấp khoảng 50%. Phù hợp với chiến lược năng lượng của Nga đến năm 2020. Người ta dự kiến ​​​​sẽ tăng mức tiêu thụ nhiệt trong nước ít nhất 1,3 lần và tỷ lệ cung cấp nhiệt phi tập trung sẽ tăng từ 28,6% vào năm 2000. lên tới 33% vào năm 2020

Sự tăng giá xảy ra vào những năm trước, đối với nhiên liệu hữu cơ (khí đốt, dầu nhiên liệu, nhiên liệu diesel) và để vận chuyển đến các vùng sâu vùng xa của Nga và theo đó, việc tăng giá bán điện và nhiên liệu một cách khách quan năng lượng nhiệt thay đổi căn bản thái độ sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo: địa nhiệt, gió, mặt trời.

Do đó, sự phát triển năng lượng địa nhiệt ở một số vùng của đất nước ngày nay giúp giải quyết vấn đề cung cấp điện và nhiệt, đặc biệt là ở Kamchatka, Quần đảo Kuril, cũng như ở Bắc Kavkaz, ở một số vùng của Siberia và phần châu Âu của Nga.

Trong số các hướng chính để cải thiện và phát triển hệ thống cung cấp nhiệt là mở rộng sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo phi truyền thống tại địa phương và trước hết là nhiệt địa nhiệt từ trái đất. Trong 7-10 năm tới, với sự giúp đỡ công nghệ hiện đại Sưởi ấm cục bộ nhờ nhiệt nhiệt có thể tiết kiệm đáng kể nguồn nhiên liệu hóa thạch.

Trong thập kỷ qua, việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo phi truyền thống (NRES) đã thực sự bùng nổ trên thế giới. Quy mô sử dụng các nguồn này đã tăng lên nhiều lần. Lĩnh vực này đang phát triển mạnh mẽ nhất so với các lĩnh vực năng lượng khác. Có một số lý do cho hiện tượng này. Trước hết, rõ ràng là thời đại của các nguồn năng lượng truyền thống giá rẻ chắc chắn đã kết thúc. Chỉ có một xu hướng duy nhất trong lĩnh vực này - giá cả các loại đều tăng. Không kém phần quan trọng là mong muốn của nhiều quốc gia bị tước đoạt cơ sở nhiên liệu để đạt được sự độc lập về năng lượng. Dân số của các nước phát triển cung cấp hỗ trợ tinh thần tích cực cho việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo.

Vì những lý do này, việc phát triển các nguồn năng lượng tái tạo ở nhiều nước là nhiệm vụ ưu tiên của chính sách kỹ thuật trong lĩnh vực năng lượng. Ở một số quốc gia, chính sách này được thực hiện thông qua khuôn khổ pháp lý và quy định được thông qua, trong đó thiết lập cơ sở pháp lý, kinh tế và tổ chức cho việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo. Đặc biệt, nền tảng kinh tế bao gồm nhiều biện pháp khác nhau để hỗ trợ các nguồn năng lượng tái tạo ở giai đoạn phát triển thị trường năng lượng (ưu đãi về thuế và tín dụng, trợ cấp trực tiếp, v.v.)

Ở Nga, việc ứng dụng thực tế các nguồn năng lượng tái tạo tụt hậu đáng kể so với các nước dẫn đầu. Không có khuôn khổ pháp lý hoặc quy định, cũng như sự hỗ trợ kinh tế của chính phủ. Tất cả điều này làm cho các hoạt động thực tế trong lĩnh vực này trở nên vô cùng khó khăn. Nguyên nhân chính của các yếu tố cản trở là những khó khăn kinh tế kéo dài trong nước và hậu quả là khó khăn về đầu tư, nhu cầu hiệu quả thấp và thiếu vốn cho những phát triển cần thiết. Tuy nhiên, ở nước ta (năng lượng địa nhiệt) một số công việc và biện pháp thiết thực về sử dụng nguồn năng lượng tái tạo đang được thực hiện. Các mỏ thủy nhiệt hơi nước ở Nga chỉ được tìm thấy ở Kamchatka và Quần đảo Kuril. Vì vậy, năng lượng địa nhiệt trong tương lai không thể chiếm một vị trí quan trọng trong ngành năng lượng của cả nước nói chung. Tuy nhiên, nó có khả năng giải quyết triệt để và kinh tế nhất vấn đề cung cấp năng lượng cho những khu vực sử dụng nhiên liệu nhập khẩu đắt tiền (dầu, than, nhiên liệu diesel) và đang trên bờ vực khủng hoảng năng lượng. Tiềm năng của các mỏ thủy nhiệt hơi nước ở Kamchatka có khả năng cung cấp từ nhiều nguồn khác nhau từ 1000 đến 2000 MW năng lượng điện lắp đặt, vượt xa đáng kể nhu cầu của khu vực này trong tương lai gần. Vì vậy, có triển vọng thực sự cho việc phát triển năng lượng địa nhiệt ở đây.

Lịch sử phát triển năng lượng địa nhiệt.

Cùng với nguồn tài nguyên nhiên liệu hữu cơ khổng lồ, Nga có trữ lượng nhiệt đáng kể của trái đất, có thể tăng lên nhờ các nguồn địa nhiệt nằm ở độ sâu 300 đến 2500 m, chủ yếu ở các vùng đứt gãy của vỏ trái đất.

Lãnh thổ của Nga đã được khám phá kỹ lưỡng và ngày nay người ta đã biết đến nguồn nhiệt chính của trái đất, có tiềm năng công nghiệp đáng kể, bao gồm cả năng lượng. Hơn nữa, hầu hết mọi nơi đều có trữ lượng nhiệt với nhiệt độ từ 30 đến 200°C.

Trở lại năm 1983 VSEGINGEO đã biên soạn tập bản đồ tài nguyên nước nóng của Liên Xô. Ở nước ta, 47 mỏ địa nhiệt có trữ lượng nước nóng đã được khám phá, có thể thu được hơn 240·10³m³/ngày. Ngày nay ở Nga, các chuyên gia từ gần 50 tổ chức khoa học đang nghiên cứu các vấn đề sử dụng sức nóng của trái đất.

Hơn 3.000 giếng đã được khoan để khai thác tài nguyên địa nhiệt. Chi phí nghiên cứu địa nhiệt và công việc khoan đã được thực hiện ở khu vực này là giá cả hiện đại là hơn 4 tỷ. USD. Vì vậy, ở Kamchatka, 365 giếng có độ sâu từ 225 đến 2266 m đã được khoan ở các mỏ địa nhiệt và đã sử dụng hết (trở lại thời Xô viết) khoảng 300 triệu. đô la (theo giá hiện đại).

Hoạt động của nhà máy điện địa nhiệt đầu tiên bắt đầu ở Ý vào năm 1904. Nhà máy điện địa nhiệt đầu tiên ở Kamchatka và nhà máy đầu tiên ở Liên Xô, Nhà máy điện địa nhiệt Pauzhetskaya, được đưa vào hoạt động vào năm 1967. và có công suất 5 mW, sau đó tăng lên 11 mW. Một động lực mới cho sự phát triển năng lượng địa nhiệt ở Kamchatka đã được đưa ra vào những năm 90 với sự xuất hiện của các tổ chức và công ty (JSC Geotherm, CTCP Intergeotherm, CTCP Nauka), hợp tác với ngành công nghiệp (chủ yếu với Nhà máy Tua bin Kaluga) đã phát triển năng lượng mới các đề án, công nghệ và loại thiết bị tiên tiến để chuyển đổi năng lượng địa nhiệt thành điện năng và nhận được các khoản vay từ Ngân hàng Tái thiết và Phát triển Châu Âu. Kết quả là vào năm 1999 Nhà máy điện địa nhiệt Verkhne-Mutnovskaya (ba mô-đun, mỗi mô-đun 4 MW) đã được đưa vào vận hành tại Kamchatka. Khối đầu tiên 25 mW được giới thiệu. giai đoạn 1 của Nhà máy điện địa nhiệt Mutnovskaya với tổng công suất 50 MW.

Giai đoạn 2 với công suất 100MW có thể vận hành vào năm 2004

Do đó, triển vọng trước mắt và rất thực tế về năng lượng địa nhiệt ở Kamchatka đã được xác định, đây là một ví dụ tích cực, chắc chắn về việc sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo ở Nga, bất chấp những khó khăn kinh tế nghiêm trọng hiện có ở nước này. Tiềm năng của các mỏ thủy nhiệt hơi nước ở Kamchatka có khả năng cung cấp 1000 MW năng lượng điện lắp đặt, đáp ứng đáng kể nhu cầu của khu vực này trong tương lai gần.

Theo Viện Núi lửa, Chi nhánh Viễn Đông của Viện Hàn lâm Khoa học Nga, nguồn tài nguyên địa nhiệt đã được xác định có thể cung cấp đầy đủ điện và nhiệt cho Kamchatka trong hơn 100 năm. Cùng với mỏ Mutnovskoye nhiệt độ cao có công suất 300 MW (e), ở phía nam Kamchatka, trữ lượng tài nguyên địa nhiệt đáng kể được biết đến ở Koshelevskoye, Bolshe Bannoye và ở phía bắc tại mỏ Kireunskoye. Dự trữ nhiệt của nước địa nhiệt ở Kamchatka ước tính khoảng 5000 MW (t).

Chukotka cũng có trữ lượng nhiệt địa nhiệt đáng kể (ở biên giới với vùng Kamchatka), một số trong số đó đã được phát hiện và có thể được sử dụng tích cực cho các thành phố và thị trấn lân cận.

Quần đảo Kuril cũng rất giàu trữ lượng nhiệt của trái đất, chúng khá đủ để cung cấp nhiệt và điện cho lãnh thổ này trong 100.200 năm. Trên đảo Iturup, người ta đã phát hiện trữ lượng chất làm mát địa nhiệt hai pha, công suất của nó (30 MW(e)) đủ để đáp ứng nhu cầu năng lượng của toàn bộ hòn đảo trong 100 năm tới. Tại đây, các giếng đã được khoan tại mỏ địa nhiệt Okeanskoye và một nhà máy điện địa điện đang được xây dựng. Trên hòn đảo phía nam Kunashir có trữ lượng nhiệt địa nhiệt, vốn đã được sử dụng để tạo ra điện và cung cấp nhiệt cho thành phố Yuzhno Kurilsk. Lớp đất dưới của đảo Paramushir phía bắc ít được nghiên cứu, tuy nhiên, người ta biết rằng hòn đảo này cũng có trữ lượng nước địa nhiệt đáng kể với nhiệt độ từ 70 đến 95 ° C; một GeoTS có công suất 20 MW (t) cũng đang được xây dựng. được xây dựng ở đây.

Các mỏ nước nhiệt có nhiệt độ 100-200°C phổ biến hơn nhiều. Ở nhiệt độ này, nên sử dụng chất lỏng làm việc có nhiệt độ sôi thấp trong chu trình tuabin hơi. Việc sử dụng các nhà máy điện địa nhiệt mạch kép sử dụng nước nhiệt có thể thực hiện được ở một số vùng của Nga, chủ yếu ở Bắc Kavkaz. Tại đây, các mỏ địa nhiệt có nhiệt độ hồ chứa từ 70 đến 180 ° C, nằm ở độ sâu từ 300 đến 5000 m, đã được nghiên cứu kỹ lưỡng, nước địa nhiệt từ lâu đã được sử dụng ở đây để sưởi ấm và cung cấp nước nóng. Ở Dagestan, hơn 6 triệu m3 nước địa nhiệt được sản xuất mỗi năm. Ở Bắc Kavkaz, khoảng 500 nghìn người sử dụng nguồn cung cấp nước địa nhiệt.

Primorye, vùng Baikal và vùng Tây Siberia cũng có trữ lượng nhiệt địa nhiệt phù hợp để sử dụng ở quy mô lớn trong công nghiệp và nông nghiệp.

Chuyển đổi năng lượng địa nhiệt thành năng lượng điện và nhiệt.

Một trong những lĩnh vực đầy hứa hẹn cho việc sử dụng nhiệt của nước nóng ngầm có độ khoáng hóa cao là chuyển đổi nó thành năng lượng điện. Với mục đích này, một sơ đồ công nghệ xây dựng nhà máy điện địa nhiệt đã được phát triển, bao gồm hệ thống tuần hoàn địa nhiệt (GCS) và tổ máy tua bin hơi nước (STU), sơ đồ được thể hiện trong Hình 1. Một đặc điểm khác biệt của sơ đồ công nghệ này so với sơ đồ công nghệ đã biết là vai trò của thiết bị bay hơi và bộ quá nhiệt được thực hiện bằng bộ trao đổi nhiệt ngược dòng thẳng đứng trong giếng nằm ở phần trên của giếng phun, nơi chiết xuất nhiệt độ cao. Nước nóng được cung cấp thông qua đường ống trên bờ, sau khi truyền nhiệt sang chất làm mát thứ cấp, đường ống này sẽ được bơm trở lại hệ tầng. Chất làm mát thứ cấp từ bình ngưng của tổ máy tuabin hơi chảy theo trọng lực vào vùng gia nhiệt thông qua một đường ống được hạ xuống phía dưới bên trong bộ trao đổi nhiệt.

Hoạt động của các trường dạy nghề dựa trên chu trình Rankine; Sơ đồ t,s của chu trình này và bản chất của sự thay đổi nhiệt độ chất làm mát trong bộ trao đổi nhiệt dàn bay hơi.

Hầu hết tâm điểm Khi xây dựng nhà máy điện địa nhiệt, việc lựa chọn chất lỏng làm việc trong mạch thứ cấp là rất quan trọng. Chất lỏng làm việc được chọn để lắp đặt địa nhiệt phải có các đặc tính hóa học, vật lý và vận hành thuận lợi trong các điều kiện vận hành nhất định, tức là: ổn định, không cháy, chống cháy nổ, không độc hại, trơ đối với vật liệu xây dựng và rẻ. Nên chọn chất lỏng làm việc có hệ số nhớt động thấp hơn (ít tổn thất thủy lực hơn) và hệ số dẫn nhiệt cao hơn (truyền nhiệt được cải thiện).

Hầu như không thể đáp ứng tất cả các yêu cầu này cùng một lúc, do đó, luôn cần phải tối ưu hóa việc lựa chọn chất lỏng làm việc này hoặc chất lỏng làm việc khác.

Các thông số ban đầu thấp của chất lỏng làm việc của các nhà máy điện địa nhiệt dẫn đến việc tìm kiếm chất lỏng làm việc có điểm sôi thấp có độ cong âm của đường biên bên phải trong biểu đồ t, s, vì việc sử dụng nước và hơi nước trong trường hợp này dẫn đến sự suy giảm các thông số nhiệt động lực học và sự gia tăng mạnh về kích thước của các nhà máy tua bin hơi nước, điều này làm tăng đáng kể giá thành của chúng.

Người ta đề xuất sử dụng hỗn hợp isobutane + isopentane ở trạng thái siêu tới hạn làm tác nhân siêu tới hạn trong mạch thứ cấp của chu trình năng lượng nhị phân. Việc sử dụng hỗn hợp siêu tới hạn rất thuận tiện vì các đặc tính tới hạn, tức là nhiệt độ tới hạn tк(x), áp suất tới hạn pк(x) và mật độ tới hạn qк(x) phụ thuộc vào thành phần của hỗn hợp x. Điều này sẽ cho phép, bằng cách chọn thành phần của hỗn hợp, chọn tác nhân siêu tới hạn có các thông số tới hạn thuận lợi nhất cho nhiệt độ tương ứng của nước nóng của một mỏ địa nhiệt cụ thể.

Hydrocarbon isobutane có nhiệt độ sôi thấp được sử dụng làm chất làm mát thứ cấp, các thông số nhiệt động tương ứng với các điều kiện yêu cầu. Các thông số tới hạn của isobutan: tc = 134,69°C; pk = 3,629 MPa; qк =225,5 kg/m³. Ngoài ra, việc lựa chọn isobutane làm chất làm mát thứ cấp là do chi phí tương đối thấp và thân thiện với môi trường (không giống như freon). Isobutane như một chất lỏng làm việc được sử dụng rộng rãi ở nước ngoài và người ta cũng đề xuất sử dụng nó ở trạng thái siêu tới hạn trong các chu trình năng lượng địa nhiệt nhị phân.

Các đặc tính năng lượng của hệ thống lắp đặt được tính toán cho phạm vi nhiệt độ rộng của nước được sản xuất và các chế độ hoạt động khác nhau của nước. Trong mọi trường hợp, giả định rằng nhiệt độ ngưng tụ của isobutane tcon = 30°C.

Câu hỏi đặt ra là chọn chênh lệch nhiệt độ nhỏ nhất (Hình 2). Một mặt, việc giảm êt dẫn đến tăng bề mặt của bộ trao đổi nhiệt bay hơi, điều này có thể không hợp lý về mặt kinh tế. Mặt khác, sự gia tăng êt ở nhiệt độ nước nóng nhất định tt dẫn đến nhu cầu giảm nhiệt độ bay hơi tz (và do đó, áp suất), điều này sẽ ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu quả của chu trình. Trong hầu hết các trường hợp thực tế, nên lấy êt = 10 25 С.

Kết quả thu được cho thấy có các thông số vận hành tối ưu cho nhà máy điện hơi nước, phụ thuộc vào nhiệt độ nước đi vào mạch sơ cấp của máy tạo hơi nước trao đổi nhiệt. Với sự gia tăng nhiệt độ bay hơi của isobutane tз, công suất N do tuabin tạo ra trên 1 kg/s dòng chất làm mát thứ cấp sẽ tăng lên. Trong trường hợp này, khi tz tăng, lượng isobutane bay hơi giảm trên 1 kg/s tiêu thụ nước nóng.

Khi nhiệt độ của nước nóng tăng lên thì nhiệt độ tối ưu bay hơi.

Hình 3 thể hiện đồ thị về sự phụ thuộc của công suất N do tuabin tạo ra vào nhiệt độ bay hơi tз của chất làm mát thứ cấp ở các nhiệt độ khác nhau của nước nóng.

Đối với nước có nhiệt độ cao (tt = 180°С), chu trình siêu tới hạn được xét khi áp suất hơi ban đầu là pn = 3,8; 4.0; 4.2; và 5,0 MPa. Trong số này, hiệu quả nhất để đạt được công suất tối đa là chu trình siêu tới hạn, gần giống với chu trình “tam giác” với áp suất ban đầu pн = 5,0 MPa. Trong chu trình này, do chênh lệch nhiệt độ tối thiểu giữa chất làm mát và chất lỏng làm việc nên nhiệt năng của nước nóng được sử dụng tối đa. So sánh chu trình này với chu trình dưới tới hạn (pn = 3,4 MPa) cho thấy, công suất do tuabin phát ra trong chu trình siêu tới hạn tăng 11%, mật độ dòng chất đi vào tuabin cao hơn 1,7 lần so với chu trình có pn. = 3,4 MPa, điều này sẽ dẫn đến cải thiện đặc tính vận chuyển của chất làm mát và giảm kích thước của thiết bị (đường ống cung cấp và tua bin) của nhà máy tua bin hơi nước. Ngoài ra, ở chu trình có pn = 5,0 MPa, nhiệt độ của nước nóng thải tn bơm trở lại vỉa là 42°C, trong khi ở chu trình dưới tới hạn có pn = 3,4 MPa, nhiệt độ tn = 55°C.

Đồng thời, việc tăng áp suất ban đầu lên 5,0 MPa trong chu trình siêu tới hạn sẽ ảnh hưởng đến giá thành của thiết bị, đặc biệt là giá thành của tuabin. Mặc dù với áp suất ngày càng tăng, kích thước của đường dẫn dòng tuabin giảm, số tầng tuabin đồng thời tăng lên, nhưng cần có vòng đệm cuối phát triển hơn và quan trọng nhất là độ dày của thành vỏ tăng lên.

Để tạo ra chu trình siêu tới hạn trong sơ đồ công nghệ nhà máy điện địa nhiệt, cần lắp đặt máy bơm trên đường ống nối bình ngưng với bộ trao đổi nhiệt.

Tuy nhiên, các yếu tố như tăng công suất, giảm kích thước đường ống cung cấp và tua-bin cũng như kích hoạt hoàn toàn hơn thế năng nhiệt của nước nóng ủng hộ chu trình siêu tới hạn.

Trong tương lai, chúng ta nên tìm kiếm chất làm mát có nhiệt độ tới hạn thấp hơn, điều này sẽ giúp tạo ra các chu trình siêu tới hạn khi sử dụng nước nóng có nhiệt độ thấp hơn, vì tiềm năng nhiệt của phần lớn các mỏ đã được khám phá ở Nga không vượt quá 100 ÷120°С. Về vấn đề này, hứa hẹn nhất là R13B1 (trifluorobromomethane) với các thông số quan trọng sau: tк = 66,9ºС; pk= 3,946 MPa; qк= 770kg/m³.

Kết quả tính toán đánh giá cho thấy việc sử dụng nước nóng có nhiệt độ tk = 120oC trong mạch sơ cấp của GeoTPP và tạo chu trình siêu tới hạn trong mạch thứ cấp sử dụng freon R13B1 với áp suất ban đầu pn = 5,0 MPa cũng đạt được điều đó. có thể tăng công suất tuabin lên 14% so với chu trình dưới tới hạn với áp suất ban đầu pn = 3,5 MPa.

Để vận hành thành công các nhà máy điện địa nhiệt, cần phải giải quyết các vấn đề liên quan đến sự xuất hiện của sự ăn mòn và cặn muối, theo quy luật, sẽ trở nên trầm trọng hơn khi tăng độ khoáng hóa của nước nhiệt. Các cặn muối mạnh nhất được hình thành do quá trình khử khí của nước nóng và dẫn đến sự xáo trộn cân bằng carbon dioxide.

Trong sơ đồ công nghệ đề xuất, chất làm mát sơ cấp tuần hoàn theo một vòng khép kín: hồ chứa - giếng sản xuất - đường ống trên bờ - máy bơm - giếng phun - hồ chứa, trong đó điều kiện khử khí trong nước được giảm thiểu. Đồng thời, cần tuân thủ các điều kiện nhiệt áp như vậy ở phần trên mặt đất của mạch sơ cấp để ngăn chặn quá trình khử khí và kết tủa cặn cacbonat (tùy thuộc vào nhiệt độ và độ mặn, áp suất phải được duy trì ở mức 1,5 MPa). trở lên).

Nhiệt độ của nước nóng giảm dẫn đến sự kết tủa của muối không cacbonat, điều này đã được xác nhận bởi các nghiên cứu được thực hiện tại khu địa nhiệt Kayasulinsky. Một số muối kết tủa sẽ lắng đọng trên bề mặt bên trong giếng phun, và khối lượng lớn được đưa đến vùng đáy lỗ. Sự lắng đọng muối ở đáy giếng phun sẽ góp phần làm giảm khả năng tiêm và giảm dần tốc độ dòng tuần hoàn cho đến khi GCS dừng hoàn toàn.

Để ngăn chặn sự ăn mòn và cặn bám trong mạch GCS, bạn có thể sử dụng thuốc thử OEDPA (axit oxyethylidene diphosphonic) hiệu quả, có tác dụng chống ăn mòn và chống cặn lâu dài do thụ động bề mặt. Việc khôi phục lớp thụ động của OEDPC được thực hiện bằng cách phun xung định kỳ dung dịch thuốc thử vào nước nóng ở miệng giếng sản xuất.

Để hòa tan bùn muối sẽ tích tụ ở vùng đáy lỗ, và do đó, để khôi phục khả năng phun của giếng phun, một thuốc thử rất hiệu quả là NMA (axit cô đặc phân tử thấp), chất này cũng có thể được đưa vào định kỳ. nước nóng tuần hoàn ở khu vực trước bơm phun.

Do đó, từ những điều trên, có thể gợi ý rằng một trong những hướng đầy hứa hẹn để phát triển năng lượng nhiệt bên trong trái đất là chuyển đổi nó thành điện năng thông qua việc xây dựng các nhà máy điện địa nhiệt mạch kép sử dụng các tác nhân có nhiệt độ sôi thấp. Hiệu suất của việc chuyển đổi như vậy phụ thuộc vào nhiều yếu tố, đặc biệt là việc lựa chọn chất lỏng làm việc và các thông số của chu trình nhiệt động của mạch thứ cấp của nhà máy điện địa nhiệt.

Kết quả phân tích tính toán các chu trình sử dụng các chất làm mát khác nhau trong mạch thứ cấp cho thấy tối ưu nhất là các chu trình siêu tới hạn, giúp tăng công suất tuabin và hiệu suất chu trình, cải thiện tính chất vận chuyển của chất làm mát và kiểm soát nhiệt độ hoàn toàn hơn. của nguồn nước nhiệt tuần hoàn trong mạch sơ cấp của nhà máy điện địa nhiệt.

Người ta cũng đã xác định rằng đối với nước nóng có nhiệt độ cao (180°С trở lên), hứa hẹn nhất là tạo ra các chu trình siêu tới hạn trong mạch thứ cấp của nhà máy điện địa nhiệt sử dụng isobutane, trong khi đối với nước có nhiệt độ thấp hơn (100 120°С trở lên) ) khi tạo các chu trình tương tự chất làm mát phù hợp nhất là freon R13B1.

Tùy thuộc vào nhiệt độ của nước nhiệt chiết ra mà có nhiệt độ bay hơi tối ưu của chất làm mát thứ cấp, tương ứng với công suất cực đại mà tuabin tạo ra.

Trong tương lai, cần nghiên cứu các hỗn hợp siêu tới hạn, việc sử dụng chúng làm tác nhân cho chu trình năng lượng địa nhiệt là thuận tiện nhất, vì bằng cách chọn thành phần của hỗn hợp, người ta có thể dễ dàng thay đổi các đặc tính quan trọng của chúng tùy theo điều kiện bên ngoài.

Một hướng khác cho việc sử dụng năng lượng địa nhiệt là cung cấp nhiệt địa nhiệt, từ lâu đã được sử dụng ở Kamchatka và Bắc Kavkaz để sưởi ấm nhà kính, sưởi ấm và cung cấp nước nóng trong lĩnh vực nhà ở và dịch vụ xã. Phân tích kinh nghiệm thế giới và trong nước cho thấy triển vọng cung cấp nhiệt địa nhiệt. Hiện nay, trên thế giới đang vận hành các hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt với tổng công suất 17.175 MW, riêng tại Hoa Kỳ có hơn 200 nghìn công trình địa nhiệt đang hoạt động. Theo kế hoạch của Liên minh Châu Âu, công suất của các hệ thống sưởi ấm địa nhiệt, bao gồm cả bơm nhiệt, sẽ tăng từ 1300 MW năm 1995 lên 5000 MW vào năm 2010.

Ở Liên Xô, nước địa nhiệt được sử dụng ở các vùng lãnh thổ Krasnodar và Stavropol, Kabardino-Balkaria, Bắc Ossetia, Checheno-Ingushetia, Dagestan, vùng Kamchatka, Crimea, Georgia, Azerbaijan và Kazakhstan. Năm 1988, 60,8 triệu m³ nước địa nhiệt đã được sản xuất, hiện nay ở Nga đã sản xuất tới 30 triệu m³. m³/năm tương đương 150-170 nghìn tấn nhiên liệu tiêu chuẩn. Đồng thời, tiềm năng kỹ thuật của năng lượng địa nhiệt, theo Bộ Năng lượng Liên bang Nga, là 2950 triệu tấn nhiên liệu tiêu chuẩn.

Hơn 10 năm qua, hệ thống thăm dò, phát triển và khai thác tài nguyên địa nhiệt ở nước ta đã sụp đổ. Ở Liên Xô một cách khoa học công việc nghiên cứu Các viện của Viện Hàn lâm Khoa học, các bộ địa chất và công nghiệp khí đốt đã giải quyết vấn đề này. Việc thăm dò, đánh giá và phê duyệt trữ lượng trầm tích được thực hiện bởi các viện và phòng khu vực của Bộ Địa chất. Việc khoan các giếng sản xuất, phát triển mỏ, phát triển công nghệ bơm lại, lọc nước địa nhiệt và vận hành hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt được thực hiện bởi các bộ phận của Bộ Công nghiệp Khí đốt. Nó bao gồm năm bộ phận hoạt động khu vực, hiệp hội khoa học và sản xuất Soyuzgeotherm (Makhachkala), đã phát triển kế hoạch sử dụng nước địa nhiệt trong tương lai ở Liên Xô. Việc thiết kế hệ thống và thiết bị cung cấp nhiệt địa nhiệt được thực hiện bởi Viện Nghiên cứu Thiết kế Trung ương và Viện Thực nghiệm Thiết bị Kỹ thuật.

Hiện nay, công việc nghiên cứu toàn diện trong lĩnh vực địa nhiệt đã dừng lại: từ nghiên cứu địa chất, địa chất thủy văn đến vấn đề làm sạch nước địa nhiệt. Không có hoạt động khoan thăm dò hoặc phát triển các mỏ đã thăm dò trước đó và thiết bị của hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt hiện tại không được hiện đại hóa. Vai trò chính phủ kiểm soát trong sự phát triển của địa nhiệt là không đáng kể. Các chuyên gia địa nhiệt sống rải rác và kinh nghiệm của họ không có nhu cầu. Chúng tôi sẽ phân tích tình hình hiện tại và triển vọng phát triển trong điều kiện kinh tế mới của Nga bằng ví dụ về Lãnh thổ Krasnodar.

Vì của khu vực này Trong số tất cả các nguồn năng lượng tái tạo, hứa hẹn nhất là việc sử dụng nước địa nhiệt. Hình 4 cho thấy các ưu tiên sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo để cung cấp nhiệt cho các cơ sở ở Lãnh thổ Krasnodar.

Tại Lãnh thổ Krasnodar, có tới 10 triệu m³/năm nước địa nhiệt với nhiệt độ 70 100 oC được sản xuất hàng năm, thay thế 40 50 nghìn tấn nhiên liệu hữu cơ (tính theo nhiên liệu tương đương). Có 10 mỏ đang hoạt động với 37 giếng, 6 mỏ với 23 giếng đang trong giai đoạn phát triển. Tổng số giếng địa nhiệt là 77. 32 ha được làm nóng bằng nước địa nhiệt. nhà kính, 11 nghìn căn hộ trong tám khu dân cư, cung cấp nước nóng cho 2 nghìn người. Trữ lượng nước địa nhiệt có thể khai thác được trong khu vực ước tính khoảng 77,7 nghìn. m³/ngày hoặc khi vận hành trong mùa nóng - 11,7 triệu. m³ mỗi mùa, trữ lượng dự báo tương ứng là 165 nghìn. m³/ngày và 24,7 triệu. m³ mỗi mùa.

Một trong những mỏ địa nhiệt Mostovskoye phát triển nhất, cách Krasnodar 240 km ở chân đồi Kavkaz, nơi có 14 giếng được khoan ở độ sâu 1650 1850 m với lưu lượng 1500 3300 m³/ngày, nhiệt độ ở cửa 67 78° C, tổng khoáng hóa 0,9  1, 9g/l. Thành phần hóa học của nước địa nhiệt gần như tương ứng với tiêu chuẩn nước uống. Người tiêu dùng chính nước địa nhiệt từ mỏ này là khu phức hợp nhà kính với diện tích nhà kính lên tới 30 ha, trước đây đã vận hành 8 giếng. Hiện tại, 40% diện tích nhà kính được sưởi ấm tại đây.

Để cung cấp nhiệt cho các tòa nhà dân cư và hành chính trong làng. Vào những năm 80, một điểm sưởi ấm trung tâm địa nhiệt (CHS) với công suất nhiệt ước tính là 5 MW đã được xây dựng trên Mostovaya, sơ đồ được thể hiện trong Hình 5. Nước địa nhiệt trong trạm sưởi ấm trung tâm được lấy từ hai giếng với lưu lượng mỗi giếng 45 70 m³/h và nhiệt độ 70 74 С vào hai bể chứa có dung tích 300 m³. Để tận dụng nhiệt của nước địa nhiệt thải, hai máy bơm nhiệt máy nén hơi nước có công suất nhiệt thiết kế là 500 kW đã được lắp đặt. Nước địa nhiệt thải trong các hệ thống sưởi ấm có nhiệt độ 30 35°С trước khi được tổ máy bơm nhiệt (HPU) chia thành hai dòng, một dòng được làm lạnh đến 10°С và thải vào bể chứa, dòng thứ hai được làm nóng đến 50°С và quay trở lại các bể chứa. Các thiết bị bơm nhiệt được sản xuất bởi nhà máy "Máy nén" ở Moscow dựa trên máy lạnh A-220-2-0.

Việc điều chỉnh công suất nhiệt của hệ thống sưởi địa nhiệt trong trường hợp không có hiện tượng hâm nóng cao điểm được thực hiện theo hai cách: truyền chất làm mát và theo chu kỳ. Với phương pháp thứ hai, các hệ thống được định kỳ đổ đầy chất làm mát địa nhiệt đồng thời xả chất lỏng được làm mát. Với thời gian gia nhiệt hàng ngày Z, thời gian gia nhiệt Zн được xác định theo công thức

Zн = 48j/(1 + j), trong đó hệ số tỏa nhiệt; nhiệt độ không khí trong phòng ước tính, °C; và nhiệt độ không khí bên ngoài thực tế và tính toán, °C.

Dung tích bể chứa của hệ thống địa nhiệt được xác định từ điều kiện đảm bảo biên độ dao động bình thường của nhiệt độ không khí trong khuôn viên khu dân cư được sưởi ấm (± 3°C) theo công thức.

trong đó kF là sự truyền nhiệt của hệ thống sưởi trên mỗi chênh lệch nhiệt độ 1°C, W/°C; Z = Zн + Z Thời gian hoạt động của lò địa nhiệt; Thời lượng Zpause, h; Qp và Qp tính toán và nhiệt lượng trung bình theo mùa của hệ thống sưởi ấm của tòa nhà, W; c·nhiệt dung thể tích của nước địa nhiệt, J/(m³· ºС); n số lần sưởi ấm địa nhiệt bắt đầu mỗi ngày; k1hệ số tổn thất nhiệt trong hệ thống cấp nhiệt địa nhiệt; А1 biên độ dao động nhiệt độ trong tòa nhà được sưởi ấm, ºС; Chỉ số tổng thông thường về sự hấp thụ nhiệt của cơ sở được sưởi ấm; Công suất Vc và Vts của hệ thống sưởi ấm và mạng lưới sưởi ấm, m³.

Khi bơm nhiệt hoạt động, tỷ số lưu lượng nước địa nhiệt qua thiết bị bay hơi Gi và thiết bị ngưng tụ Gk được xác định theo công thức:

Trong đó tk, to, t là nhiệt độ của nước địa nhiệt sau thiết bị ngưng tụ, hệ thống sưởi ấm tòa nhà và thiết bị bay hơi HPU, ºС.

Cần lưu ý độ tin cậy thấp của các thiết kế bơm nhiệt được sử dụng, vì điều kiện vận hành của chúng khác biệt đáng kể so với điều kiện vận hành của máy làm lạnh. Tỷ lệ áp suất xả và áp suất hút của máy nén khi hoạt động ở chế độ bơm nhiệt cao gấp 1,5 2 lần so với tỷ lệ tương tự ở máy làm lạnh. Các trục trặc của thanh kết nối và nhóm pít-tông, cơ sở cung cấp dầu và quá trình tự động hóa đã dẫn đến hỏng hóc sớm của các máy này.

Do thiếu kiểm soát chế độ thủy văn, việc khai thác mỏ địa nhiệt Mostovskoye sau 10 năm, áp suất ở đầu giếng đã giảm 2 lần. Để khôi phục áp lực hồ chứa của mỏ vào năm 1985. Ba giếng phun đã được khoan và một trạm bơm được xây dựng, nhưng công việc của họ không mang lại kết quả khả quan do khả năng phun của các thành tạo thấp.

Để sử dụng nguồn tài nguyên địa nhiệt hứa hẹn nhất ở thành phố Ust-Labinsk với dân số 50 nghìn người, cách Krasnodar 60 km, một hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt với công suất nhiệt điện ước tính 65 MW đã được phát triển. Từ ba tầng bơm nước đã chọn được trầm tích Eocen-Paleocen có độ sâu chôn lấp 2200 2600 m, nhiệt độ hình thành 97 100 С và độ khoáng hóa 17 24 g/l.

Nhờ phân tích tải nhiệt hiện tại và tương lai theo kế hoạch phát triển nguồn cung cấp nhiệt của thành phố, công suất nhiệt được tính toán tối ưu của hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt đã được xác định. So sánh kinh tế và kỹ thuật bốn lựa chọn(ba trong số đó không có nhà nồi hơi cao điểm với số giếng khác nhau và một có hệ thống sưởi bổ sung trong nhà nồi hơi) cho thấy thời gian hoàn vốn tối thiểu là đối với sơ đồ có nhà nồi hơi cao điểm (Hình 6).

Hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt bao gồm việc xây dựng các cửa hút nước nóng ở phía tây và trung tâm với bảy giếng phun. Chế độ vận hành của cửa nạp nước nhiệt có phun lại chất làm mát đã làm mát. Hệ thống sưởi ấm hai mạch với khả năng hâm nóng cao điểm trong phòng lò hơi và kết nối phụ thuộc hệ thống hiện có sưởi ấm các tòa nhà. Vốn đầu tư xây dựng hệ thống địa nhiệt này lên tới 5,14 triệu USD. chà xát. (theo giá năm 1984), thời gian hoàn vốn 4,5 năm, ước tính tiết kiệm nhiên liệu thay thế 18,4 nghìn tấn nhiên liệu tiêu chuẩn/năm.

Chi phí điện năng được tạo ra bởi các nhà máy điện địa nhiệt.

Chi phí cho việc nghiên cứu và phát triển (khoan) các mỏ địa nhiệt chiếm tới 50% tổng chi phí của một nhà máy điện địa nhiệt, do đó chi phí điện năng do nhà máy điện địa nhiệt tạo ra là khá lớn. Do đó, chi phí của toàn bộ khu công nghiệp thí điểm (IP) Verkhnee-Mutnovskaya GeoPP [công suất 12(3×4) MW] lên tới khoảng 300 triệu rúp. Tuy nhiên, việc không có chi phí vận chuyển nhiên liệu, tính chất tái tạo của năng lượng địa nhiệt và tính thân thiện với môi trường của sản xuất điện và nhiệt cho phép năng lượng địa nhiệt cạnh tranh thành công trên thị trường năng lượng và, trong một số trường hợp, sản xuất điện và nhiệt rẻ hơn so với CPP truyền thống và nhà máy CHP. Đối với các vùng sâu vùng xa (Kamchatka, Quần đảo Kuril), GeoPP có lợi thế tuyệt đối so với các nhà máy nhiệt điện và trạm diesel hoạt động bằng nhiên liệu nhập khẩu.

Nếu chúng ta lấy Kamchatka làm ví dụ, nơi CHPP-1 và CHPP-2 sản xuất hơn 80% điện năng, hoạt động bằng dầu nhiên liệu nhập khẩu, thì việc sử dụng năng lượng địa nhiệt sẽ có lợi hơn. Thậm chí ngày nay, khi quá trình xây dựng và phát triển các GeoPP mới tại mỏ địa nhiệt Mutnovsky vẫn đang được tiến hành, chi phí điện tại Verkhne-Mutnovskaya GeoPP vẫn thấp hơn hai lần so với CHPP ở Petropavlovsk-Kamchatsky. Chi phí 1 kWh(e) tại Pauzhetskaya GeoPP cũ thấp hơn 2¸3 lần so với CHPP-1 và CHPP-2.

Giá 1 kWh điện ở Kamchatka vào tháng 7 năm 1988 là từ 10 đến 25 xu và giá điện trung bình được ấn định là 14 xu. Vào tháng 6 năm 2001 trong cùng khu vực, giá điện cho 1 kWh dao động từ 7 đến 15 xu. Vào đầu năm 2002 mức thuế trung bình tại OJSC Kamchatskenergo là 3,6 rúp. (12 xu). Rõ ràng là nền kinh tế Kamchatka không thể phát triển thành công nếu không giảm chi phí điện năng tiêu thụ và điều này chỉ có thể đạt được thông qua việc sử dụng các nguồn địa nhiệt.

Hiện nay, khi tái cơ cấu ngành năng lượng, điều rất quan trọng là phải dựa trên giá thực tế của nhiên liệu và thiết bị, cũng như giá năng lượng dành cho các đối tượng tiêu dùng khác nhau. Nếu không, bạn có thể đi đến những kết luận và dự đoán sai lầm. Do đó, trong chiến lược phát triển kinh tế của vùng Kamchatka, được phát triển vào năm 2001 tại Dalsetproekt, mà không có đủ lý do chính đáng, giá 50 đô la đã được đưa vào cho 1000 m³ khí đốt, mặc dù rõ ràng là chi phí khí đốt thực tế sẽ không thấp hơn 100 USD, thời gian phát triển các mỏ khí là 5 10 năm. Hơn nữa, theo chiến lược đề xuất, trữ lượng khí được tính cho thời gian sử dụng không quá 12 năm. Do đó, triển vọng phát triển năng lượng ở khu vực Kamchatka chủ yếu nên gắn liền với việc xây dựng một loạt nhà máy điện địa nhiệt tại mỏ Mutnovskoye [công suất lên tới 300 MW(e)], việc tái trang bị thiết bị của Pauzhetskaya GeoPP, công suất trong đó cần tăng lên 20 MW và xây dựng các GeoPP mới. Sau này sẽ đảm bảo sự độc lập về năng lượng của Kamchatka trong nhiều năm (ít nhất 100 năm) và sẽ giảm giá thành điện năng bán ra.

Theo Hội đồng Năng lượng Thế giới, trong số tất cả các nguồn năng lượng tái tạo, GeoPP có giá trên 1 kWh thấp nhất (xem bảng).

Từ kinh nghiệm vận hành các GeoPP lớn ở Philippines, New Zealand, Mexico và Hoa Kỳ, cho thấy chi phí 1 kWh điện thường không vượt quá 1 cent, đồng thời cần lưu ý rằng hệ số sử dụng điện năng tại GeoPPs đạt giá trị 0,95.

Cung cấp nhiệt địa nhiệt có lợi nhất khi sử dụng trực tiếp nước nóng địa nhiệt, cũng như sử dụng máy bơm nhiệt, có thể sử dụng hiệu quả nhiệt của trái đất với nhiệt độ 10 30 С, tức là. nhiệt địa nhiệt cấp thấp. Trong điều kiện kinh tế hiện nay của Nga, việc phát triển nguồn cung cấp nhiệt địa nhiệt là vô cùng khó khăn. Vốn cố định phải được đầu tư vào giếng khoan. Tại Lãnh thổ Krasnodar, với chi phí khoan một giếng 1m là 8 nghìn rúp, độ sâu của nó là 1800 m, chi phí là 14,4 triệu rúp. Với tốc độ dòng chảy giếng được tính toán là 70 m³/h, áp suất nhiệt độ kích hoạt là 30° C, hoạt động suốt ngày đêm trong 150 ngày. mỗi năm, hệ số sử dụng tốc độ dòng chảy ước tính trong mùa nóng là 0,5, lượng nhiệt được cung cấp bằng 4385 MWh, hay tính theo giá trị là 1,3 triệu rúp. với mức giá 300 rúp./(MWh). Với tốc độ này, giếng khoan sẽ tự trả tiền sau 11 năm. Đồng thời, trong thời gian tới, nhu cầu phát triển hướng này về năng lượng thì không còn nghi ngờ gì nữa.

Kết luận.

1. Hầu như trên toàn bộ lãnh thổ của Nga đều có nguồn dự trữ nhiệt địa nhiệt độc đáo với nhiệt độ chất làm mát (nước, dòng chảy hai pha và hơi nước) từ 30 đến 200° C.

2. Trong những năm gần đây, ở Nga, trên cơ sở các nghiên cứu cơ bản lớn, các công nghệ địa nhiệt đã được tạo ra có thể nhanh chóng đảm bảo việc sử dụng hiệu quả nhiệt lượng trái đất tại GeoPP và GeoTS để sản xuất điện và nhiệt.

3. Năng lượng địa nhiệt cần chiếm một vị trí quan trọng trong cân bằng tổng thể về sử dụng năng lượng. Đặc biệt, đối với việc tái cơ cấu và tái trang bị ngành năng lượng ở vùng Kamchatka và Quần đảo Kuril và một phần ở Primorye, Siberia và Bắc Kavkaz nên sử dụng nguồn tài nguyên địa nhiệt của riêng mình.

4. Việc triển khai trên quy mô lớn các phương án cung cấp nhiệt mới bằng bơm nhiệt sử dụng nguồn nhiệt cấp thấp sẽ giúp giảm mức tiêu thụ nhiên liệu hóa thạch từ 20% đến 25%.

5. Để thu hút đầu tư và cho vay trong lĩnh vực năng lượng, cần thực hiện các dự án hiệu quả và đảm bảo trả nợ đúng hạn vốn vay, điều này chỉ có thể thực hiện được khi thanh toán đầy đủ và kịp thời tiền điện và nhiệt cung cấp cho người tiêu dùng.

Thư mục.

1. Chuyển đổi năng lượng địa nhiệt thành năng lượng điện bằng chu trình siêu tới hạn trong mạch thứ cấp. Abdulagatov I.M., Alkhasov A.B. “Kỹ thuật nhiệt điện.-1988 số 4 trang. 53-56".

2. Salamov A.A. “Các nhà máy điện địa nhiệt trong lĩnh vực năng lượng thế giới” Kỹ thuật nhiệt điện 2000 số 1 trang. 79-80"

3. Sức nóng của Trái đất: Từ báo cáo “Triển vọng phát triển công nghệ địa nhiệt” Sinh thái và Đời sống-2001-No.6-trang49-52.

4. Tarnizhevsky B.V. “Tình trạng và triển vọng sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo ở Nga” Năng lượng Công nghiệp-2002-Số 1 trang. 52-56.

5. Kuznetsov V.A. "Nhà máy điện địa nhiệt Mutnovskaya" Trạm điện-2002-No.1-page. 31-35.

6. Butuzov V.A. “Hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt ở vùng Krasnodar” Giám đốc Năng lượng-2002-Số 1-trang 14-16.

7. Butuzov V.A. “Phân tích hệ thống cung cấp nhiệt địa nhiệt ở Nga” Năng lượng công nghiệp-2002-No.6-pp.53-57.

8. Dobrokhotov V.I. “Sử dụng tài nguyên địa nhiệt trong lĩnh vực năng lượng của Nga” Kỹ thuật Nhiệt điện-2003-Số 1 trang 2-11.

9. Alkhasov A.B. “Tăng hiệu quả sử dụng nhiệt địa nhiệt” Kỹ thuật Nhiệt điện-2003-No.3-pp.52-54.

Nguồn năng lượng địa nhiệt ở Nga có tiềm năng công nghiệp đáng kể, bao gồm cả tiềm năng năng lượng. Nguồn dự trữ nhiệt của Trái đất với nhiệt độ 30-40 °C (Hình 17.20, xem phần chèn màu) có sẵn trên hầu hết toàn bộ lãnh thổ của Nga và ở một số vùng có tài nguyên địa nhiệt với nhiệt độ lên tới 300 °C. Tùy thuộc vào nhiệt độ, tài nguyên địa nhiệt được sử dụng trong các lĩnh vực khác nhau của nền kinh tế quốc dân: điện, sưởi ấm khu vực, công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản.

Ở nhiệt độ của nguồn địa nhiệt trên 130°C, có thể tạo ra điện bằng cách sử dụng mạch đơn nhà máy điện địa nhiệt(GeoES). Tuy nhiên, một số khu vực của Nga có trữ lượng nước địa nhiệt đáng kể với nhiệt độ thấp hơn khoảng 85 ° C trở lên (Hình 17.20, xem phần chèn màu). Trong trường hợp này, có thể lấy điện từ GeoPP theo chu trình nhị phân. Các nhà máy điện nhị phân là các trạm mạch kép sử dụng chất lỏng làm việc của chính chúng trong mỗi mạch. Các trạm nhị phân đôi khi cũng được phân loại là các trạm mạch đơn hoạt động trên hỗn hợp của hai chất lỏng làm việc - amoniac và nước (Hình 17.21, xem phần chèn màu).

Các nhà máy điện địa nhiệt đầu tiên ở Nga được xây dựng ở Kamchatka vào năm 1965-1967: Pauzhetskaya GeoPP, nơi vận hành và hiện sản xuất điện rẻ nhất ở Kamchatka, và Paratunka GeoPP với chu trình nhị phân. Sau đó, khoảng 400 GeoPP có chu trình nhị phân đã được xây dựng trên thế giới.

Năm 2002, Mutnovskaya GeoPP với hai tổ máy điện có tổng công suất 50 MW đã được đưa vào hoạt động ở Kamchatka.

Sơ đồ công nghệ của nhà máy điện cung cấp việc sử dụng hơi nước thu được bằng cách tách hai giai đoạn hỗn hợp hơi nước lấy từ giếng địa nhiệt.

Sau khi tách, hơi nước có áp suất 0,62 MPa và độ khô 0,9998 đi vào tuabin hơi hai dòng có tám giai đoạn. Một máy phát điện có công suất danh định 25 MW, điện áp 10,5 kV hoạt động song song với tua bin hơi nước.

Để đảm bảo môi trường trong sạch, sơ đồ công nghệ của nhà máy điện bao gồm hệ thống bơm nước ngưng và thiết bị phân tách trở lại các lớp của trái đất, cũng như ngăn chặn phát thải hydro sunfua vào khí quyển.

Tài nguyên địa nhiệt được sử dụng rộng rãi cho mục đích sưởi ấm, đặc biệt là sử dụng trực tiếp nước địa nhiệt nóng.

Nên sử dụng các nguồn nhiệt địa nhiệt có tiềm năng thấp với nhiệt độ từ 10 đến 30°C bằng bơm nhiệt. Bơm nhiệt là một loại máy được thiết kế để truyền năng lượng bên trong từ chất làm mát ở nhiệt độ thấp sang chất làm mát ở nhiệt độ cao bằng cách sử dụng các tác động bên ngoài để thực hiện công. Nguyên lý hoạt động của bơm nhiệt dựa trên chu trình Carnot ngược.

Máy bơm nhiệt, tiêu thụ kW năng lượng điện, cung cấp cho hệ thống sưởi ấm từ 3 đến 7 kW năng lượng nhiệt. Hệ số biến đổi thay đổi tùy thuộc vào nhiệt độ của nguồn địa nhiệt cấp thấp.

Máy bơm nhiệt được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới. Hệ thống lắp đặt máy bơm nhiệt mạnh nhất hoạt động tại Thụy Điển với công suất nhiệt 320 MW và sử dụng sức nóng của nước Biển Baltic.

Hiệu quả của việc sử dụng bơm nhiệt được xác định chủ yếu bởi tỷ lệ giá năng lượng điện và nhiệt, cũng như hệ số biến đổi, cho biết năng lượng nhiệt được tạo ra nhiều hơn bao nhiêu lần so với năng lượng điện (hoặc cơ học) tiêu hao.

Hoạt động của bơm nhiệt là tiết kiệm nhất trong thời gian hệ thống điện có phụ tải tối thiểu, hoạt động của chúng có thể giúp cân bằng biểu đồ phụ tải điện của hệ thống điện.

Văn học dành cho tự học

17.1.Cách sử dụng Năng lượng nước: Sách giáo khoa cho các trường đại học / ed. Yu.S. Vasilyeva. -
Tái bản lần thứ 4, đã sửa đổi. và bổ sung M.: Energoatomizdat, 1995.

17.2.Vasiliev Yu.S., Vissarionov V.I., Kubyshkin L.I. Giải pháp thủy điện
Nhiệm vụ của Nga trên máy tính. M.: Energoatomizdat, 1987.

17.3.Neporozhny P.S., Obrezkov V.I. Giới thiệu về chuyên ngành. Thủy điện
tika: sách giáo khoa cho các trường đại học. - Tái bản lần thứ 2, có sửa đổi. và bổ sung M: Energoatomizdat,
1990.

17.4.Nước-năng lượng và tính toán kinh tế-nước: sách giáo khoa cho các trường đại học /
sửa bởi TRONG VA. Vissarionova. M.: Nhà xuất bản MPEI, 2001.

17.5.Phép tính tài nguyên năng lượng mặt trời: sách giáo khoa cho các trường đại học / ed.
TRONG VA. Vissarionova. M.: Nhà xuất bản MPEI, 1997.

17.6.Tài nguyên và hiệu quả sử dụng các nguồn năng lượng tái tạo
ở Nga / Nhóm tác giả. St Petersburg: Nauka, 2002.

17.7.Dykov A.F., Perminov E.M., Shakaryan Yu.G. Năng lượng gió ở Nga Tình trạng
và triển vọng phát triển. M.: Nhà xuất bản MPEI, 1996.

17.8.Phép tính tài nguyên năng lượng gió: sách giáo khoa cho các trường đại học / ed. TRONG VA. Wissa
Rionova. M.: Nhà xuất bản MPEI, 1997.

17.9.Mutnovsky tổ hợp điện địa nhiệt ở Kamchatka / O.V. người Anh,