地熱發(fā)電的技術

1、關于地熱發(fā)電技術第1頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四表1 各類地熱資源開發(fā)技術概況第2頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四二、地熱能的發(fā)電利用狀況 1904年，意大利在拉德瑞羅地熱站的往復式蒸汽機上試用地熱蒸汽發(fā)電，1913年又在拉德瑞羅地熱電站的250kw汽輪發(fā)電機組正式發(fā)點運行，開創(chuàng)了世界地熱發(fā)電的歷史。此后，新西蘭、菲律賓、美國、日本等國家相繼開發(fā)地熱資源，各種類型的地熱電站不斷出現(xiàn)。據(jù)統(tǒng)計，全世界地熱發(fā)電裝機總量：1980年為1960MW，1985年為2698MW，1990年為5832MW，1995年為7231MW，到2005年達到8912M

2、W，其中美國地熱發(fā)電裝機容量居世界首位，菲律賓第二位，墨西哥居第三位。第3頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 我國的地熱發(fā)電事業(yè)從20世紀60年代末期至70年代，由國家科委支持，全國各地區(qū)均開發(fā)地熱用于發(fā)電，并根據(jù)國外技術進行地熱發(fā)電技術的研究。1977年，西藏羊八井國內容量最大、參數(shù)最高的第一臺1000KW試驗地熱發(fā)電機組發(fā)電。20世紀80年代，西藏阿里地區(qū)建成了1臺地熱發(fā)電機組，為國內設計生產的兩級擴容機組。80年代末期至90年代初期，在西藏的那曲地區(qū)又安裝了1臺1000kw雙工質循環(huán)地熱機組。 作為一種電源方式，地熱發(fā)電技術是值得研究和投入的，從目前我國的情況看，地

3、熱發(fā)電對于局部地區(qū)的電源補充很有意義。第4頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四第二節(jié) 地熱發(fā)電原理和技術 地熱能的利用目前有直接利用和發(fā)電利用兩大途徑。地熱能的發(fā)電利用主要適合于地熱井出口參數(shù)較高的地熱田，特別是蒸汽田。對于中、低溫的地熱資源，以直接利用為主要的利用方式。圖1 地熱發(fā)電示意圖一、地熱發(fā)電原理與分類第5頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四1. 地熱的發(fā)電利用 （1）地熱能直接發(fā)電。例如利用干蒸汽直接發(fā)電的汽輪機組（如圖2所示） （2）閃蒸（擴容）發(fā)電方式 （3）雙循環(huán)低熱發(fā)電系統(tǒng)第6頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四圖

4、 2 利用干蒸汽直接發(fā)電的汽輪機組第7頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 2. 地熱能的直接利用 地熱能直接利用的需要的設備有： （1）地熱水生產設備，包括地熱井和泵 （2）地熱利用的機械設備，包括管道、換熱器、控制系統(tǒng)等。 （3）地熱水處理系統(tǒng)，通常為回灌設備或儲水池，不采用回灌時，需要考慮低熱誰的污染物排放問題。第8頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四二、地熱發(fā)電資源勘探和開采1. 地熱勘探 勘探內容有：載熱流體的類型，如蒸汽、熱水或汽水混合物等；地熱田的熱力參數(shù)，如地熱田的熱儲量、地熱水和冷水的穩(wěn)定流量、溫度及其晝夜、季節(jié)、年度變化數(shù)據(jù)等；地熱水

5、輸出計算參數(shù)；地熱發(fā)電防腐蝕有關數(shù)據(jù)，如地熱水的化學成分、氣體成分和含量等；地熱發(fā)電工程施工的有關數(shù)據(jù)。第9頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四三、地熱發(fā)電系統(tǒng)設計與建設1. 地熱發(fā)電設備 （1）汽輪發(fā)電機 （2）機組容量選擇 （3）汽輪機進口初壓 （4）凝汽器 （5）抽氣器 第10頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 2. 冷卻水源及冷卻水塔選擇 地熱電站的冷卻水供應方案，應因地制宜按地熱區(qū)的具體條件確定。在地表冷卻水源充足的地區(qū)，可直接采用一次使用的開關供水冷卻系統(tǒng)；在冷卻水源不足的地區(qū)，則可采用帶有冷卻水塔或噴水池的循環(huán)供水冷卻系統(tǒng)。 冷卻水塔可按

6、常規(guī)設計，但應考慮防腐蝕問題。應采用抗腐蝕的材料制造所有被循環(huán)水潤濕的金屬部件，對于鑄鐵件，應涂上一層厚的煤焦油、環(huán)氧樹脂或其他保護材料。凝結水和冷卻水所有的連接管，都應采用不銹鋼管、鋁管或塑料管。第11頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 3. 地熱流體輸送 設計地熱流體輸送系統(tǒng)，要事先了解地熱流體的化學性質、井口壓力變化對流量和氣水比的影響以及閉井時的最大井口壓力等。設計時要考慮的主要問題之一，是管徑的選擇，以使井口到管道交付端之間的壓降不致過大，避免過大的壓降使井口產量降低。在輸送蒸汽的井口，還應裝設汽水分離器。輸送沸水或接近沸點的熱水時，須保證管道中各點的壓力都要高

7、于對應于沸點的壓力，以免熱水沸騰。在設計中還應對管道停運時的腐蝕控制問題加以考慮。第12頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 4. 低沸點工質選擇 在中間介質法地熱發(fā)電系統(tǒng)中，是由蒸汽或低沸點工質蒸汽向地下水吸熱、對汽輪機做功、向冷卻水放熱等過程實現(xiàn)熱能轉換的。水和低沸點物質在設備系統(tǒng)中起著傳送和轉換熱能的作用，通常把這些物質成為工質。 選擇工質時應考慮以下基本要求： 發(fā)電性能好，即在相同條件下每噸熱水的實際發(fā)電量較大 傳熱性能好，即在相同條件下放熱系數(shù)較大 壓力水平適中，即在地下熱水溫度下相應的飽和壓力不高 來源豐富，價格較低 化學性質穩(wěn)定，不易分解，腐蝕性和毒性小，不易

8、燃易爆。第13頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 地熱電站防腐蝕 在地熱流體中含有多種能導致金屬及其他物質腐蝕的成為，對金屬表面及其他物質會產生不同程度的腐蝕，直接影響地熱電站設施的使用壽命，因而也影響地熱發(fā)電的經濟性，應高度重視地熱電站防腐蝕問題。 地熱流體腐蝕的主要物質有氧、氫離子、氯離子、硫化氫、二氧化碳、氨和硫酸鹽等。 地熱電站的設計應包括防腐蝕工程設計，所選擇的防腐蝕措施，既要簡便可行、使用壽命長、又要成本較低、經濟性好。第14頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四地熱電站防結垢 結垢是地熱發(fā)電系統(tǒng)中常遇到的問題。垢由多種化合物混合組成，按化學

9、成分分，可將垢分為碳酸垢、硫酸鈣垢、硅酸鹽垢和氧化鐵垢等種類，其物質指標是硬度和孔隙度。 防結垢的方法很多，最常見的除機械除垢外，主要還有以下幾種：（1）化學方法處理（2）在地熱利用系統(tǒng)前增加閥門（3）物理方法除垢（4）根據(jù)熱力學原理計算和控制井口壓力第15頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 7. 地熱電站回灌技術 地熱田的大量開采，必將造成熱儲壽命縮短，地下水位下降，并導致地面沉降。如果把地熱發(fā)電的地熱棄水回灌地下，就可大大減輕這些弊端，并減輕地熱棄水對于環(huán)境的污染?；毓嗑钠矫娌贾?，有混雜排列和便對邊排列兩種。 8. 地熱電站尾水綜合利用 地熱電站發(fā)電后排出的尾水，溫

10、度一般都在6070攝氏度左右或更高，適合雨農業(yè)生產及生活利用，或從中提取有用的化學元素等。應根據(jù)具體情況，對地熱電站排出的尾水進行綜合利用。不僅要利用地熱資源的熱能，還應把地下熱水作為寶貴的礦產資源和水資源加以利用，使其發(fā)揮更大的經濟效益。第16頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四9. 地熱電站對環(huán)境的影響 地熱能開發(fā)利用對環(huán)境的有害影響很小。 大型地熱電站的二氧化硫和二氧化碳排放量只有燃煤火電站的百分之幾，基本上不產生氮氧化物，而且采用回灌技術可以避免土壤和地面水體遭受污染。10. 地熱電站運行 （1）啟動和停機 （2）運行中應注意事項：背壓的異常變化；最佳蒸發(fā)工況；系統(tǒng)

11、的密封性；腐蝕和結垢。第17頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 一、概述定義：地熱資源是開發(fā)利用地熱能的物質基礎。地熱資源是指在當前技術經濟和地質環(huán)境條件下，地殼內能夠科學、合理地開發(fā)出來的巖石中的熱能量和熱流體中的熱能量及其有用的伴生成分。類型：通常把地熱資源按照其在地下熱儲中存在的不同形式，分為蒸汽型地熱資源、熱水型地熱資源、干熱巖型地熱資源和巖漿型地熱資源等5類。目前能為人類開發(fā)利用的，主要是地熱蒸汽和地熱水兩大類資源，統(tǒng)稱為水熱型地熱資源。第三節(jié) 地熱資源第18頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四地下熱水形成：一般可分為深循環(huán)型和特殊熱源型兩種

12、形成類型。深循環(huán)型地下熱水的形成、運動和儲存，與地質構造密切相關。地熱田類型：分為熱水田和蒸汽田兩大類型。（1）熱水田。這種地熱田開采出的介質主要是液態(tài)水，既可直接用于供暖和工農業(yè)生產，也可用于減壓擴充法地熱發(fā)電系統(tǒng)。（2）蒸汽田。當儲水層的上方有一透水性很差的覆蓋巖層時，由于覆蓋層的隔水、隔熱作用，覆蓋層下面的儲水層在長期受熱的條件下，就成為聚集大量具有一定壓力和溫度的蒸汽和熱水的熱儲，即構成為蒸汽田。第19頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四二、世界地熱資源全世界地熱資源總儲量，據(jù)初步估算，約為1.45* J，相當于4.948* t標準煤，數(shù)量十分巨大。在各大板塊的皎潔

13、處形成了有豐富地熱資源的地熱帶。從世界范圍來說，主要有如下4個地熱帶：環(huán)太平洋地熱帶大西洋洋中瘠型地熱帶紅海亞丁灣東非裂谷型地熱帶地中海喜馬拉雅縫合線型地熱帶第20頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 三、中國地熱資源 1. 高溫地熱資源 2. 中、低溫地熱資源 （1）現(xiàn)(近)代火山型 （2）巖漿型 （3）斷裂型 （4）斷陷、凹陷盆地型第21頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 一、中國地熱發(fā)電現(xiàn)狀 中國是研究和開發(fā)利用地熱資源最早的國家之一。近50年來，國家對地熱能的開發(fā)利用十分重視，先后組織了地熱資源的普查和勘探；建立了研究機構，充實了研究力量；制訂

14、了規(guī)劃，組織了科技攻關；積極開展了對地熱能的開發(fā)利用；組織安排了試驗示范；召開了學術會議，開展了國際合作與交流。到1998年底，中國的地熱發(fā)電裝機總量達32MW，居世界第13位；中國的地熱直接利用設備總功率2443MW，居世界前列。第四節(jié) 中國地熱發(fā)電第22頁，共24頁，2022年，5月20日，5點36分，星期四 二、 中國地熱發(fā)電未來 關于中國地熱發(fā)電未來的初步構想為：（1）在國家電網和區(qū)域電網達不到的西藏高原、滇西和川西地區(qū)，礦物燃料短缺，而高溫地熱資源豐富，應優(yōu)先開發(fā)地熱資源，實行建設地熱電站與建設小水電站并重的方針，從根本上解決這些地區(qū)的電力供應問題。（2）近期目標是對羊八井地熱電站現(xiàn)有地熱發(fā)電設備進行完