Альтернативные источники энергии и энергосбережение - [79]
♦ одноконтурными;
♦ двухконтурными.
В одноконтурных установках, выполняемых по закрытой и открытой (с противодавлением) схемам, рабочим телом турбины служит пар. Он получается непосредственно из геотермального теплоносителя путем его расширения в специальных расширителях — сепараторах. Они еще называются парогенераторами.
При заданных параметрах геотермального теплоносителя одноконтурные паротурбинные установки позволяют получать рабочее тело — пар более высоких параметров, чем в двухконтурных установках. При этом уменьшаются капитальные затраты и увеличивается удельная мощность — турбины (мощность, отнесенная к единице расхода геотермального теплоносителя). Принципиальная схема установки изображена на рис. 6.2.
Рис. 6.2.Принципиальная тепловая схема паротурбинной геотермальной установки с одноступенчатым расширением теплоносителя
При работе установки геотермальный теплоноситель, как правило, в виде недогретой воды при температур Т и давлении Р из эксплуатационной скважины направляется в грязеотделитель (на схеме не отмечен), в котором отделяются и сбрасываются посторонние механические примеси.
Пройдя далее через систему электромагнитной защиты от солеотложения, геотермальный теплоноситель поступает в дегазатор, который состоит из двух ступеней. В первой ступени поддерживается такое давление, при котором из геотермальной воды выделяются только нерастворенные газы, в том числе и углекислый газ, удаляемые из дегазатор через сбросной клапан в атмосферу или для промышленного использования. Так как нерастворенный углекислый газ не оказывает влияния на углекислотное равновесие, то в первой ступени дегазатора выделения солей не наблюдается.
После первой ступени дегазатора геотермальная вод направляется во вторую ступень, где за счет снижения давления из воды выделяются растворенный газ и соли кальция. Давление во второй ступени дегазатора поддерживается таким, чтобы из воды выделялась большая часть солей кальция, в частности для Каясулинского месторождения оно принято около 0,71 МПа. Выделяющиеся соли вместе с водой поступают в осветлитель, где за счет специально организованного движения потока они отделяются, оседают на дно и в дальнейшем удаляются из цикла системой шламоудаления. Осветленная вода подается в парогенератор, где расширяется в изоэнтальпийном процессе до давления Р>р и температуры Т>р. В результате этого часть ее превращается в пар.
Здесь же, в парогенераторе, производится разделение теплоносителя на жидкую и парообразную фазы. Жидкость поступает к насосу и накачивается в нагнетательную скважину, а пар подается в турбину. При этом, чем выше степень сепарации в парогенераторе, тем ближе получаемый пар к сухому насыщенному пару.
В турбине пар расширяется в политропном процессе, преобразуя свою потенциальную энергию в техническую работу, которая с помощью электрогенератора преобразуется в. электроэнергию. Полученная после турбины пароводяная смесь поступает в конденсатор, где конденсируется в изотермическом процессе за счет передачи теплоты охлаждающей воде, которая подается насосом из градирни. Образовавшаяся при этом вода удаляется из конденсатора насосом и подается либо в нагнетательную скважину, либо используется для других целей.
Несмотря на большой прогресс и положительные результаты в решении проблемы солеотложения на поверхностях теплообменного оборудования и трубопроводах геотермального теплоносителя, пока еще нет четких отработанных технологий его использования в одноконтурных паротурбинных энергоустановках. В этой связи предпочтительны двухконтурные паротурбинные установки, которые лишены этого недостатка. Правда, использование двухконтурных паротурбинных установок снижает параметры пара рабочего тела на входе в турбину, что ведет к снижению удельной мощности и КПД, существенно увеличивая капитальные затраты и расходы на эксплуатацию ГеоТЭС.
Турбокомпрессорные геотермальные установки могут работать по закрытому и открытому циклам, каждый из которых имеет свои преимущества и недостатки.
В установках закрытого цикла газовая составляющая парогазового потока циркулирует по закрытому контуру. Поэтому при ее выборе руководствуются максимальной термодинамической эффективностью цикла.
В установках открытого цикла парогазовый поток непрерывно выбрасывается в атмосферу. Поэтому в качестве газовой составляющей здесь используется только воздух.
Процесс генерации пара в турбокомпрессорных установках
Как сказано выше, что для получения максимальной работы, а, следовательно, и максимальной эффективности паротурбинной геотермальной установки необходимо расширение геотермальной воды до вполне определенной температуры.
Введение многоступенчатого расширения геотермального теплоносителя, не позволяет добиться существенного сокращения потерь с уходящей из парогенератора водой. Не дает возможность снизить эти потери в должной мере и применение в цикле паротурбинной установки в качестве рабочего тела низкокипящего вещества.
Таким образом, в геотермальной энергоустановке с паротурбинным преобразователем энергии на генерацию рабочего тела (пара) отводится меньшая часть тепловой энергии геотермального теплоносителя, причем эта часть тем меньше, чем ниже температура геотермального теплоносителя.
