地热 发电

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据不完全统计,西藏地热显示区达700多处,其中 可供开发的地热显示区342处,绝大部分地表泉水 温度超过80摄氏度,地热资源发电潜力超过100万 千瓦。
西藏地热发电总量占拉萨电网的30%左右,且地 热发电成本远远低于水电。
5.1.1 概述
羊八井地热电站
中国矿业大学动力工程系
羊八升地热电站是中国自行设计建设的第1 座用于商业应用的、装机容量最大的高温 地热电站,总装机容量为25.18MW。年发 电量约达l亿kwh,占拉萨电网总电量的40 %以上.对缓和拉萨地区电力紧缺的状况 起了重要作用。
站址位于羊八井地热田北部、中尼公路以北约45km 处,距第一电站约3km。
该电站一期工程安装了1台日本生产的3.18MW机组, 自动化程度较高,以后,又安装了4台功率各为3MW 的国产机组。
到2002年底,整个羊八井地热电站的总装机容量为 25.18MW。羊八外地热田迄今共打了40多眼地热井; 根据地质部门对羊八井地区浅层热储能的勘探与评 价,南、北两区的发展潜力约为28—32MW。
5.1.2 地热发电原理和技术
中国矿业大学动力工程系
双循环地热发电系统的分类
a) 单级双循环地热发电系统(如图); b) 两级双循环地热发电系统(如图); c) 闪蒸与双循环两级串联发电系统(如图)。
经济性是考察地热发电站设计和建设的最重要的 综合性指标。
衡量地热发电站经济性的指标,主要有两个:
已初步建立起地热的监测体系和生产与回灌体系;已初 步建立起一些必要的地热开发利用法规、标准和规范。
地热开发利用设备基本配套,可以国产化生产,并有专 业生产制造工厂;地热监测仪器基本完备,并可进行国 产化生产。
在产业建设上,已奠定一定的基础和能力,可以独立建 设30MW规模商业化运行的地热电站,单机容量可以达 到10MW;已具备施工5000m深度地热钻探工程的条件 和能力;
电站利用145℃左有的地热水(汽水混和物) 发电,向92km以外的拉萨地区供电。羊八 井地热电站包括第一电站和第二电站两部 分。
5.1.1 概述
中国矿业大学动力工程系
1977午10月10日,第一电站1号机组投入运行,2号 和3号机组分别于1981年12月和1982年11月建成并 投入发电。1985年又扩建了4号机组;
(2)防结垢方法:
a) 机械除垢:
b) 化学方法处理:
c) 在地热利用系统前部增加阀门:
d) 物理方法除垢:
e) 根据热力学原理计算与控制井口压力。
5.1.3 地热发电几个关键技术
中国矿业大学动力工程系
4.地热电站回灌技术
(1)意义:地热田的大量开采,必将会造成 热储寿命缩短,地下水位下降,并导致地 面沉降。如把地热发电后的地热弃水回灌 地下,就可大大减轻这些弊端,并减轻地 热弃水对于环境的污染。
所产生的蒸汽进入汽轮机工作。也叫做减 压扩容法地热发电系统。
类型:可以分为:
1)单级闪蒸地热发电系统(又包括湿蒸汽型 和热水型两种);
2)两级闪蒸地热发电系统;
3)全流法地热发电系统;
5.1.2 地热发电原理和技术
2.地下热水发电
中国矿业大学动力工程系
(2)双循环地热发电系统:利用地下热水来加热某 种低沸点工质,使其产生蒸汽进入汽轮机工作。 双 循环地热发电也叫做低沸点工质地热发电或中间介 质法地热发电,又叫做热交换法地热发电。
节能原理与技术
中国矿业大学动力工程系
节能原理与技术(5)
中国矿业大学 机电学院动力工程系
韩东太
第5章 新能源发电技术
中国矿业大学动力工程系
第5章 新能源发电技术
1. 地热发电技术 2. 风力发电技术 3. 潮汐发电技术 4. 核电站
5.1 地热发电技术
5.1地热发电技术
中国矿业大学动力工程系
地热电站外景图
在这种发电系统中,低沸点介质常采用两种流体; 一种是采用地热流体作热源;另一种是采用低沸点 工质流体作为一种工作介质来完成将地下热水的热 能转变为机械能。所谓双循环地热发电系统即是由 此而得名。
常用的低沸点工质有氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟 利昂—11、氟利昂—12等。
5.1.2 地热发电原理和技术
中国地热发电的研究试验上作开始于20世纪70 年代初。30余年来的发展经历了两大阶段:
(1)1970—1985年期间,为以发展和低温地热 试验电站为主的阶段;
(2)1985年以后,进入发展商业应用高温地热 电站的阶段。
到1998年底,中国的地热发电装机容量达32Mw, 居世界第13位;中国的地热直接利用设备总功 率达2443Mw,居世界前列。
不易燃易爆。
5.1.3 地热发电几个关键技术
中国矿业大学动力工程系
2、地热电站防腐蚀
地热流体腐蚀的主要物质有:氧(02)、氢离子(H+)、氯 离和子 硫(酸C盐l-)、(S硫O4化2-)氢等(。H2S)、二氧化碳(C02)、氨(NH3)
防腐措施:
a) 整个系统采用耐腐蚀的金属和非金属材料。
b) 使系统尽量密封,以隔绝外界空气的进入。也可在 系统中加亚硫酸盐等除氧剂除氧。
5.1 地热发电技术
中国矿业大学动力工程系
5.1.1 概述
中国矿业大学动力工程系
5.1.1 概述
一、国际概况:
1904年意大利在拉德瑞罗建立起世界上第1座小型 地热蒸汽试验电站;1913年正式投运(250kW);
迄今为止,全世界至少已有83个国家已经开始开发 利用地热资源或计划开发利用地热资源,有21个国 家利用地热发电,约有250个地热电站。
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。
5.1.2 地热发电原理和技术
2.地下热水发电
中国矿业大学动力工程系
两种方式:闪蒸地热发电系统;双循环地 热发电系统
(1)闪蒸地热发电系统:直接利用地下热水
c) 在系统中安装热交换器,使地热水不直接进入利用 系统。
d) 对非传热的金属表面涂敷防腐涂料。 e) 针对不同类型的局部腐蚀采取相应的防腐蚀措施。
5.1.3 地热发电几个关键技术
中国矿业大学动力工程系
3.地热电站防结垢
(1)垢的类型:按化学成分,可将垢分为碳 酸钙垢、硫酸钙垢、硅酸盐垢和氧化铁垢 等种类,其物性指标是硬度和孔隙度。
1)一个是发电量(kWh/t热水),它表示地热发电站 发电效率的高低;
2)一个是地热发电站的投资费用(元/kW),它表示电 站建设费用的大小。
5.1.3 地热发电几个关键因素
中国矿业大学动力工程系
5.1.3 地热发电几个关键因素
1. 低沸点工质选择 2. 地热电站防腐蚀 3. 地热电站防结垢 4. 地热电站回灌技术 5. 地热电站尾水综合利用 6. 地热电站运行 7. 地热电站对环境的影响
分类:按照载热体类型、温度、压力和其他特 性的不同,可把地热发电的方式划分为地热蒸 汽发电和地下热水发电两大类.
5.1.2 地热发电原理和技术
中国矿业大学动力工程系
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(如图)
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。
中国矿业大学动力工程系
双循环地热发电系统的优缺点
优点:利用低温位热能的热效率较高:设 备紧凑,汽轮机的尺寸小;易于适应化学 成分比较复杂的地下热水。
缺点:不像扩容法那样可以方便地使用混 合式蒸发器和冷凝器;大部分低沸点工质 传热性都比水差,采用此方式需有相当大 的金属换热面积;低沸点工质价格较高, 来源欠广,有些低沸点工质还有易燃、易 爆、有毒、不稳定、对金属有腐蚀等特性。
5.1.3 地热发电几个关键技术
1.低沸点工质选择
中国矿业大学动力工程系
选择工质时应注意考虑以下基本要求: a) 发电性能好,即在相同条件下每吨热水的实际
发电量较大; b) 传热性能好,即在相同条件下放热系数较大; c) 压力水平适中,即在地下热水温度下相应的饱
和压力不很高,在冷源温度下不山现高度真空; d) 来源丰富,价格较低; e) 化学稳定性好,不易分解,腐蚀性和毒性小,
5.1.1 概述
中国矿业大学动力工程系
羊八井地热电站先后解决的技术难题
1)单相汽、水分别输送,用二条母管把各地热井汇集的热 水和蒸汽输送到电站,充分利用了热田蒸汽,比单用热水 发电提高发电能力1/3。
2)汽、水二相输送,用一条管道输送汽、水混合物,不在 井口设置扩容器。减少压降,节约能量。
3)克服结垢,采用机械通井与井内注入阻垢剂相结合的办
法。利用空心通井器,可以通井不停机。选用常州胜利化 工厂生产的ATMT阻垢剂,阻垢效率达90%,费用比进口 阻垢剂大为降低。
4)进行了热排水回灌试验。羊八井的地热水中含有硫、汞、
砷、氟等多种有害元素,地热发电后大量的热排水直接排 入藏布曲河将是不允许的。经过238小时的回灌试验,热排 水向地下回灌能力达每小时100~124吨。
所有这些电站发电机组的功率都不大,从50—300kW 不等;地热水温度均较低,从61—92℃不等。
5.1.1 概述
高温地热电站
中国矿业大学动力工程系
日前中国高温地热电站主要集中在西藏地区,总 装机容量为27.18MW,其中羊八井地热电站装机容 量为25.18MW,朗久地热电站装机容量为1MW,那 曲地热电站装机容量为1MW。
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.
5.1.2 地热发电原理和技术
1.地热蒸汽发电
中国矿业大学动力工程系
(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(如图)。
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。
5.1.1 概述
中国矿业大学动力工程系
三、中国地热发电未来
在技术上,已建立起了一套比较完招的地热勘探技术方 法和评价方法;地热开发利用工程的勘探、设计利施工, 已有资质实体;
在产业建设上,已奠定一定的基础和能力,可以独立建 设30MW规模商业化运行的地热电站,单机容量可以达 到10MW;已具备施工5000m深度地热钻探工程的条件 和能力;
5.1.1 概述
国内低温地热电站分布概况
中国矿业大学动力工程系
1970年,广东省丰顺县邓屋建立起中国第一座闪蒸 系统地热试验电站,利用91℃的地热水发电,机组 功率为86kW,随后,江西省宜春市温汤和河北省怀 来县,也相继建设起双循环系统地热试验电站。
20世纪70年代中后期,湖南省灰汤、辽宁省熊岳以 及山东省招远又先后建成闪蒸及双循环系统地热试 验电站。
1998年,全世界地热发电装机容量为8239MW,其中 美国2850MW,居第1位;
目前世界上最大的地热电站:美国加州的吉塞斯地 热电站,总装机容量达1918MW。到2010年,地热能 供应700万个美国家庭、1800万人需用的电力。
5.1.1 概述
中国矿业大学动力工程系
二、中国地热发电概况
5.1.2 地热发电原理和技术
中国矿业大学动力工程系
5.1.2 地热发电原理和技术
5.1.2 地热发电原理和技术
中国矿业大学动力工程系
5.1.2 地热发电原理和技术
地热能的利用可分为直接利用和地热发电两大 方面.地热发电原理及分类
原理:地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力 源的一种新型发电技术,它涉及地质学、地球 物理、地球化学、钻探技术、材料科学和发电 工程等多种现代科学技术。
(2)方法:
不同的地热田采用的回灌方式会有所不同。 问灌方式的选择.取决于地质、环境和经 济等综合因素,但一般来说边对边的、深 一些的回灌井布局在多数情况下可较好地 避免热干扰。
5.1.3 地热发电几个关键技术
中国矿业大学动力工程系
5.地热电站尾水综合利用
地热电站发电后排出的尾水,温度一般都在 60从中提取有用的化学元素 等。
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