2013新能源发电技术6_地热发电技术

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6.1.2 地热能资源的形成 (1)
地壳中地热的分布
可变温度带:受太阳照射影响,一般 15-20m ,资源少, 常温带 :温度变化幅度基本为0, 一般 20-30m 增温带:在常温带以下,随深度增加温度增加,形成地温 梯度,也叫地热增温率 地表至 15km 处,地热梯度平均 2-3℃/km 15-25km 处,地热梯度 1.5 ℃ /km 25km 以下,地热梯度 0.8 ℃ /km 大地热流值:单位时间内通过地球表面散失的热量 HFU 地热正常区:平均热流值1.4~1.5热流单位 , 地表平均温度 梯度约 1.5-3.0℃ /km 地热异常区:超过上述的平均值 温泉:天然露出的地下热水和蒸汽(最容易利用的地热资源) 地热田: 有大量热水和蒸汽的具有重大经济价值的地热 异常区的热水田或蒸汽田 7
地热开采 地热开采:通过钻探打成地热井,取出地热。其中主要
有钻孔直径和套管(表层、中间、生产、尾管)
自流井
通过钻探打成的热水能从地下向上喷出的井
非自流井
热水压力小,热水不能自动流出的井 需要加泵房
中高温地热井
温度在 100℃以上的井,热储备物质成分复杂 需安装汽水分离,安全装置等
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6.2.3 地热发电系统设计与建设 (1)
地热发电设备 汽轮发电机发电功率的计算 P= DH,单位W
D---工质的蒸汽流量,kg/h; H --- 汽轮机进出口工质的焓差,kJ/kg; --- 汽轮发电机组的效率,一般取值0.5~0.7
机组容量选择 , 一般不宜过大
单机容量大,要求供气井数多 单位热耗,汽耗大,投资大 主厂房投资大 效率低,只有10%~15% 有余热和腐蚀性,对装置要求高 汽轮机进口初压:根据进口压力和产量间的特性关系 及汽耗与气压间的关系进行技术经济计算确定
地热流体输送
要考虑流体化学性质、温度、压力等 饱和蒸汽速度可以 达30-60m/s 设置碎石等固体分离器 输送热水要保持压力避免沸腾 还有一种气体固体两相输送
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6.2.3 地热发电系统设计与建设 (3)
低沸点工质选择 工质用来转换携带热能 一般低沸点工质有
氯乙烷 (C2H5Cl) 正丁烷( n-C4H10) 异丁烷( i +C4H10 ) 氟利昂和其它碳氢化合物
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6.2.3 地热发电系统设计与建设 (6)
地热电站尾水综合利用
尾水60-70度,可以继续利用
工业加热、提取有用化学元素,农业利用等
地热电站对环境的影响
二氧化硫和二氧化碳排放比燃煤火力发电站低 注意甲烷、氢、氮、氨等有害气体的处理 电站排出大量废热水可能造成的热污染 大量开采地下热水可能引起地变形、地面沉降和
地下热水形成
深循环型 :大气降水-渗入地下-加热-膨胀到地表 特 殊 热 源 型 : 地 壳 岩 层 断 裂 、 挤 压 、 折 曲 等 地 下 岩浆涌上地表附近
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6.3.1 概述 (2)
地热田类型 地热田 热能储在地下热水中 ,温度 60-120℃,多数 为深循环热水,可直接用于供暖和工农业生产 ,也可用于减压扩容法地热发电系统 蒸汽田 储水层上有透水性差的覆盖岩层时,热水长时 间受热成为有压力的蒸汽和热水的热储。适合 于发电 地热水和天然蒸汽杂质 硫酸盐、盐酸、硅酸等 二氧化碳、硫化氢等气体 泥沙等固体杂质 26
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6.2.3 地热发电系统设计与建设 (5)
地热电站防结垢 垢主要分为碳酸盐垢、硫酸盐垢、硅 酸盐垢和氧 化铁垢等 防止结垢方法
化学处理法:加入酸性溶液或化学药物 增加阀门:防止CO2逸出,避免CaCO3等沉淀出来 物理方法除垢:磁法除垢 根据热力学计算控制出口压力
地热电站回灌技术 回灌热水弥补地下水位下降
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6.2.1 地热发电原理与分类 (1)
地下热水发电 闪蒸地热发电系统:直接用地热蒸汽进入汽轮 机 热水降压沸腾迅速变成蒸汽 ( 扩容法 ) 两级闪蒸法发电和全流法发电 双循环地热发电:加热低沸点工质,又叫热交 换法地热发电
通过热交换器利用地下热水加热某种低沸点的工 质,变成蒸汽推动汽轮发电机组发电。由于有两 种工质,也称为双循环地热发电系统 • 单级双循环 • 两级双循环

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6.2.1 地热发电原理与分类 (1)
地热发电与火力发电基本原理相同,区别是 不像火力发电要备有庞大的锅炉,不消耗能源,所 需能源是地热能 地热发电过程:将地下热能转换为机械能,然后再 把机械能转换为电能。
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6.2.1 地热发电原理与分类 (1)
地热蒸汽发电 (1)背压式汽轮机发电系统:最简单的地热干蒸汽发 电,是采用背压式汽轮机地热蒸汽发电系统 工作原理:首先把干蒸汽从蒸汽井中引出,先加以净 化,经过分离器分离出所含的固体杂质,然后就可把 蒸汽通入汽轮机做功,驱动发电机发电。做功后的蒸 汽,可直接排入大气;也可用于工业生产中的加热过 程。 应用:这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量 很高的场合,或者综合利用于工农业生产和人民生活 的场合.
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6.2.1 地热发电原理与分类 (1)
地热蒸汽发电 (2)凝汽式汽轮机发电系统
为提高地热电站的机组出力和发电效率,通常 采用凝汽式汽轮机地热蒸汽发电系统。 在该系统中,由于蒸汽在汽轮机中能膨胀到很 低的压力,因而能做出更多的功。做功后的蒸汽排 入混合式凝汽器,并在其中被循环水泵打入冷却水 所冷却而凝结成水,然后排走。 在凝汽器中,为保持很低的冷凝压力,即真空 状态,设有两台带有冷却器的射汽抽气器来抽气, 把由地热蒸汽带来的各种不凝结气体和外界漏入系 统中的空气从凝汽器中抽走。
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6.2.3 地热发电系统的设计与建设(2)
凝汽器:混合式凝汽器,布置有气压式和低位式 两种 抽气器:采用抗二氧化碳和硫化物腐蚀的材料, 有射水和射气两种抽气器 冷却水源及冷却水塔选择
冷却水一般为地表水,水量一般为热水量 3-5 倍 一般最好靠近自然河流、湖泊、山泉、海水等 冷却水塔要考虑防腐蚀
6.1.2 地热能资源的类别 (1)
蒸汽型资源
地下热能以过热蒸汽为主,干蒸汽可以直接进入汽轮机 资源少,地区局限性大
热水型资源
地热能以热水为主 储量丰富,高温(>150℃) , 中温(90-150℃), 低温( <90 ℃)
地压型资源
以高温高压水的形式存在于地下 2-3km 沉积盆地中 能量由机械能(压力)、热能(温度)和化学能组成( 天然气) 干热岩型资源:热岩石,提取热岩中的热量技术难度大
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6.2.2地热发电资源的勘探和开采 (1)
地热勘探 地热电站地建设容量主要取决于地热田地起源条 件以及冷却水源的条件 地热资源勘探内容 载热流体类型 地热田热力参数 地热水输出计算参数 地热发电防腐蚀数据 地热发电工程施工数据 勘探方法 地球物理方法 地球化学方法
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6.2.2地热发电资源的勘探和开采 (2)
岩浆型资源: 600-1500℃的熔融状和半熔融状岩浆
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6.2 地热发电原理和技术
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6.2.0 引言 (1)
地热能利用主要分为 直接利用和地热发电 中低温地热(15~180 ℃ )能直接利用 直接利用技术要求相对较低,应用广泛,限 制是距离不能太远 取暖空调 工业加工 医疗保健 农业温室 水产养殖 畜禽饲养
诱发地震等危害
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6.2.3 地热发电系统设计与建设 (7)
地热电站运行 启动和停机 温度压力低,启动和停机所需时间比火力发电 厂短 运行中应注意的主要事项 背压的异常变化:凝汽器压力不要上升 最佳蒸发工况:蒸汽蒸发状况 系统 的密 封性:扩容法在真空下运行,中间 介质法低沸点工质易燃易爆有轻度毒性 腐蚀和结垢
新能源发电技术
第六章 地热发电技术
目 录
第6章 地热发电技术
6.1地热能基本知识
6.2地热发电原理和技术
6.3地热资源
6.4世界地热发电
6.5中国地热发电
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6.1地热能基本知识
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6.1.1 地热能概念与储量 (1)
地热能概念
地热能:地下的热能,地球内部的热能。 地球
实 心 椭 球 体 , 表 面 积 5.11×108km2, 体 积 1.083× 1012km3, 极半径 6357km 。 地壳 :地球最外面一 层,由土和岩石组成,厚度约10 70km, 陆 地 约 30-40km, 高 山 下 约 60-70km , 海 底 下 约 10km 地幔 :地球地中间部分,大部分是熔融状态的岩浆, 可以分为上地幔和下地幔两部分,厚度约 2900k m , 主 要由硅镁物质组成,温度 1000 度以上。 地核 :地球中心部分,温度 2000 度以上,地心温度 5000度;外核 2900-5100km, 内核 5100km 至地心。
选择工质一般考虑
发电性能好 传热性能好 压力适中 来源丰富,价格较低 化学稳定性好
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6.2.3 地热发电系统设计与建设 (4)
地热电站防腐蚀 主要腐蚀物:氧、氢离子、氯离子、 硫化氢、氨 和硫酸盐等 防腐蚀措施 采用耐腐蚀金属和非金属材料 密封隔绝空气 安装热交换器,地热水不直接进入利用系统 加防腐材料 加局部防腐措施
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6.1.1 地热能概念与储量 (2)
地球内部温度示意图
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6.1.1 地热能概念与储量 (3)
地热能储量 整个地热能:约 1.25 × 1031J 地球表层 10km 厚的储量约 1025J 地球通过火山爆发、间歇喷泉和温泉等途径 向地面释放地下热能 全世界地热资源总量约为 1.45×1026J,相当于 4.984×1015t标准煤燃烧放出的热量 地热能的来源目前认为是地球物质中放射性元 素的衰变。 地下热水和蒸汽主要是大气降水被热岩体加热 所形成
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6.3 地热资源
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6.3.1 概述 (1)
地热资源 地热资源:在当前技术经济和地质环境条件下, 地壳内能够科学、合理地开发出来的岩石中和热 流体中的热能量及其有用伴生成分。 目前可以开采地下 5000m 左右
0-2000m :属于经济型地热资源 2000-5000m :属于亚经济型地热资源 地热资源类型 : 蒸汽、热水、地压、干热岩、岩浆,前两 项为主要开发利用资源
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6.3.2 中国地热资源 (2)
中国已发现的地热点3200多处,打成的地热井已经 有2000多眼 高温地热资源 可用于地热发电255处,总发电潜力5800MW, 主 要分布在西藏、滇西和台湾 中低温地热资源 现(近)代火山型:台湾和云南 岩浆型:西藏南部,板块碰撞 断裂型:板块断裂形成,在辽东、山东、山西、 陕西及福建、广东等地 断陷、凹陷盆地型:板块内部巨型断裂及凹陷盆 地,如在华北盆地、松辽盆地、江汉盆地等
6.3.2 世界地热资源 (1)
总体地热资源 总储量:约 1.45 1031J 世界板块构造学说,刚性岩石圈下分布着软流圈 世界地热资源分布在地壳板块活动带 4 个地热带
环太平洋地热带:包括美国、墨西哥、新西兰、菲律 宾、中国东南部及日本等国的大型地热田 大西洋洋中脊型地热带:位于美洲、欧亚、非洲等板 块的边界 红海-亚丁湾-东非裂谷型地热带:位于阿拉伯和非 洲板块的边界 地中海-喜马拉雅山缝合线型地热带:位于欧亚板块 与非洲、印度洋等大陆板块碰撞的结合带
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6.3.2 中国地热资源 (3)
中国地热资源分布 藏滇地热带 台湾地热带
东南沿海地热带
鲁皖鄂断裂地热带
川滇青新地热带
祁吕弧形地热带
松辽及其它地热带
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6.4 世界地热发电
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6.4.0 概述 (1)
地热发电简史
1904 年,意大利拉德瑞罗建立地热蒸汽试验电站 1913 年,拉德瑞罗地热蒸汽试验电站正式投运 1958 年,新西兰地热水电站建立 20世纪70年代以来 , 由于能源危机,地热装机迅速增 1990 年,世界地热装机 5827MW 1997 年,世界地热装机 7950MW 1998 年,世界地热装机 8239MW
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