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    地熱發電技術

    2016-12-15 15:21:31


     

     

     

     

    地熱資源是指在當前技術經濟和地質環境條件下,地殼內能夠科學、合理地開發出來的岩石中的熱能量和熱流體中的熱能量及其有用的伴生成分,它是開發利用地熱能的物質基礎。

    地熱發電首先要將地下熱能轉變為機械能,再將機械能轉換為電能,其基本原理與火力發電相似,都是用高溫高壓的蒸汽驅動汽輪機,然後帶動發電機發電。

                                                                                                                                                 圖1 地熱發電原理

    1. 地熱能的發電利用狀況

    1904年,意大利在拉德瑞羅地熱站的往複式蒸汽機上試用地熱蒸汽發電,1913年又在拉德瑞羅地熱電站的250kw汽輪發電機組正式發點運行,開創了世界地熱發電的曆史。此後,新西蘭、菲律賓、美國、日本、冰島等國家相繼開發地熱資源,各種類型的地熱電站不斷出現。據統計,全世界地熱發電裝機總量:1980年為1960MW1985年為2698MW1990年為5832MW1995年為7231MW,到2005年達到8912MW,其中美國地熱發電裝機容量居世界首位,菲律賓第二位,墨西哥居第三位。

     

     圖2 冰島赫利舍迪地熱發電站

    我國的地熱發電事業從20世紀60年代末期至70年代,由國家科委支持,全國各地區均開發地熱用於發電,並根據國外技術進行地熱發電技術的研究。1970年廣東豐順建成第一座地熱試驗電站,機組功率0.01萬千瓦。1977年,西藏羊八井國內容量最大、參數最高的第一台1000KW試驗地熱發電機組發電。隨後在河北後郝窯、廣東鄧屋、湖南灰湯、江西遂川、廣西象州、山東招遠、遼寧熊嶽等地建立了地熱試驗電站。目前湖南灰湯、廣東鄧屋兩個地熱試驗電站仍在運行。

                                                                                                                                                       圖3 羊八井發電站

    2. 地熱發電的類別

    按照載熱體類型、溫度、壓力和其它特性的不同,地熱發電可分為蒸汽型地熱發電和熱水型地熱發電兩大類。

     

    蒸汽式發電的主要方式為背壓式汽輪機發電和凝汽式汽輪機發電。為了提高地熱電站的機組輸出功率和發電效率,目前電站普遍采用凝汽式汽輪機發電係統。這種係統通過蒸汽在汽輪機中膨脹到河底的壓力而做更多的功。做功後蒸汽排入混合式凝汽器,並在其中冷卻,凝結成水,然後排出。該係統適用於高溫 (160℃以上 )地熱田的發電,係統簡單。

     

    熱水型發電主要分為閃蒸地熱發電機中間介質法地熱發電兩種:

    (1)閃蒸地熱發電。閃蒸地熱發電也稱減壓擴容法發電,其基本工作原理是將地熱井13來的地熱水,經過除氣器或汽水分離器後,送至閃蒸器中進行降壓閃蒸 (或稱擴容 ) ,使其產生部分蒸汽。由於容器中的壓力低於該溫度下的飽和壓力,熱水會迅速汽化成蒸汽,故稱為 “閃蒸 ”。蒸汽可推動汽輪機做功發電。汽輪機排出的蒸汽在混合式凝汽器內冷凝成水,送往冷卻塔,或引入作為第二級低壓閃蒸分離器中,分離出低壓蒸汽引入汽輪機的中部某一級膨脹做功。

    (2)中間介質法地熱發電。中間介質法地熱發電又稱雙循環地熱發電,主要用於中低溫地熱資源,其工作過程為:從地熱井出來的熱水進入換熱器,將熱量傳給低沸點介質,使之變為蒸汽,然後以此蒸汽去推動氣輪機 ,並帶動發電機發電。放熱後溫度較低的地熱水排入 回灌井或作其他應用。這種係統的特點是地熱水不與發電係統直接接觸,而是將熱量傳給低沸點介質,故其熱效率較高,可利用額度較低的地熱資源,並且易於適應化學成分比較複雜的地下熱水。缺點是增加了投資和運行的複雜性。

     

    3. 地熱發電的優勢

     

    (1)地熱電站的開發利用對環境的有害影響較小。大型地熱電站的二氧化硫和二氧化碳排放量隻有燃煤火電站的百分之幾,基本上不產生氮氧化物,清潔無汙染。

    (2)設備的利用時間長,建廠投資一般都低於水電站,且不受降雨、季節變化的影響,發電穩定。

    (3)經營成本較為穩定,並不會因原料價格轉變而影響。其穩定的發電經營成本有助消費者所付的電費不會因商品價格增長而上升。