1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 4
Текст из файла (страница 4)
По о ень возможно, что в последующие 10 лет оно р . о оценкам Пека и Др. [51, благодаря этим достижениям геот мель ров, что они смог обесп ер ные ресурсы США возрастут до таких раз ме. ут еспечить выработку приблизительно 440 000 МВ в течение 50 лет помимо т в других применений. Предположения об общем пяти- десятикратном вел ч никах у еличении можно найти и в других источках, однако только лишь оценка Пе установлен ц Пека и др. превышает современную ановленную мощность электростанций США.
яо Глава 1 Гпотпдыппьиыо РпсуРсы как ппрсппнтилныл источник энспгии я1 Можно увеличить геотермальные ресурсы, разработав новые методы экономически выгодного извлечения тепла из сухих горячих пород. Размеры этого роста зависят главным образом от предположений относительно типов и размеров геологических структур, в которых могут быть созданы энергетические системы, минимальной температуры пород, при которой использование геотермальной энергии становится эффективным, максимальной глубины, до которой экономически выгодно расширять месторождение, затрат, связанных с геохимическими и другими присущими таким системам проблемами, и предполагаемого срока эксплуатации системы.
Вполне вероятно, что станет выгодным использование пород с температурами до 150'С; обычными методами будут освоены глубины до 6 км; проблемы, присущие таким системам, и расходы не превзойдут имеющие место при использовании горячих растворов, а 'срок эксплуатации систем будет не менее 20 лет. При таких предположениях сухие геотермальные месторождения США обеспечат производ- ' ство многих миллионов Мегаватт по крайней мере в течение века Но если даже в действительности будет извлечен только 19,' этой энергии, то и тогда будет удовлетворена основная часть потребноо. тей США в энергии.
Все зто существенно стимулирует разработку необходимой техники. ВИД ИЗВЛЕКАЕМОЙ ЭНЕРГИИ Непосредственно извлекаемым видом энергии любой геотермальной системы является теплота, обычно содержащаяся в паре или го.рячей воде. Если при этом температура достаточно высока, то тепловую энергию можно использовать для привода турбины, винтового роторного расширителя (см. ~61, т. 3, стр.1925-1935) или какого-либо другого теплового двигателя, а полученную механическую энергию — для производства электроэнергии или совершения другой полезной работы. При таких или более низких температурах теплота может использоваться непосредственно для обогрева помещений, кондиционирования воздуха, дистилляции, обеспечения энергией химических процессов и многих других целей.
Системы многократного использования, в которых теплота при более высоких температурах может сначала использоваться для производства электроэнергии, а затем для бытовых и промышленных целей, представляются особенно перспективными. ЗНАЧЕНИЯ К,П.Д.
Хотя температуры естественных геотермальных теплоносителей изменяются в широких пределах, в целом они ниже 200'С Эта температура слишком низка для нормальной работы паровой турбины, и к,п.д. преобразования в электрическую энергию оказывается невысоким. Если для системы на сухом паре этот к.п.д. составляет 203ы то для системы с перегретой водой он составляет всего 153,' и менее. К.п.д. существенно возрастет при создании зкономических двухкомпонентных установок, используемых автономно или в качестве нижнего цикла при верхнем паровом цикле. К.п.д.
также возрастет с ростом температуры воды при создании искусственных систем с сухими породами. При других применениях, когда вся геотермальная энергия или ее часть используется непосредственно как теплота, возможно достижение более высоких к.п.д., чем при производстве только электроэнергии. ОГРАНИЧЕНИЯ ПО РАЗМЕРАМ При современном уровне техники мощности ГеоТЭС невелики и составляют 50-400 МВт.
В основном зто связано с потерями при подаче по трубам низкотемпературного пара на большие расстояния. Типичная ГеоТЭС работает на паре 10-30 скважин, расположенных в непосредственной близости от нее. Поэтому вместо расширения системы сбора пара и увеличения существующей станции целесообразно построить еще одну небольшую электростанцию, работающую от следующей группы скважин. Недостатки, связанные с созданием таких малых станций, для геотермальной энергетики оказываются менее существенными, чем для большинства других энергетических систем.
Из-за низких температур и давлений используемого пара турби'ны ны ГеоТЭС оказываются непропорционально велики относительно производимой мощности, а их наиболее эффективные размеры соответствуют мощности 50 МВт и менее. Оборудование таких станций. является компактным и достаточно простым, так как отсутствукп системы подачи топлива и удаления эолы, топка и дымовая труба. Соответственно затраты на создание новой небольшой электростанции не намного превышают затраты на увеличение уже существующей .
станции, а при мощности ° 100 — 150 МВт преимущество такого увеличения уже полностью утрачивается вследствие роста затрат и тепловых потерь при расширении системы сбора пара. гг гилее в Гестврмвльиые ресурсы иви лвртвитивиыл истое>ии вивргии 23 Положение может несколько измениться при освоении гидротермальных систем и систем с сухими породами, в которые закачивается вода под давлением. Выход энергии на одну скважину может существенно возрасти при использовании вместо пара горячей воды, поскольку при одинаковых перепццах давлений и температурах через скважину будет проходить существенно больше жидкости, несущей к поверхности соответственно большее количество теплоты. Кроме то го, в отличие от пара горячую воду при умеренных давлениях и темцературах можно достаточно эффективно и экономично передавать по трубам на значительные расстояния.
И, наконец, поскольку плотность паров органических жидкостей в двухкомпонентных установках существенно выше плотности водяного пара, то и работающие на них турбины той же мощности будут значительно меньшими по размерам. Поэтому при создании и оаюе. нии системы с горячей водой и сухими породами может оказаться экономически выгодным увеличить системы сбора по сравнению с имеющимися в настоящее время для природного пара.
В сочетании с ростом тепловой энергии от кажцой скважины это приведет к уменьшению числа электростанций и увеличению мощности каждой из них, При использовании же двухкомпонентных схем размеры электростанций сохранятся. ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ СКВАЖИН И УСТАНОВОК Продукция каждой геотермальной скважины отличается природой, температурой и количеством теплоносителя, извлекаемого из нее, Причем по геологическим причинам, которые до сих пор до конца не выяснены, она может значительно отличаться даже для соседних скважин одного месторождения. Очень редко одна паровая скважине обеспечивает выработку 20 МВт мощности, а в среднем она обеспечивает менее 10 МВт. Из-за увеличения расхода при поступлении из скважины воды вместо пара укаэанная средняя величина может стать существенно выше для гидротермальных систем и систем с сухими породами, чем для месторождений природного пара, но это зависит еще от температуры, с которой вода направляется в установку.
ПРОДУКТЫ, ВЫЗЫВАЮЩИЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ ОКРУЖАЮЩЕЙ СРЕДЫ Выходящий на поверхность пар содержит 0,5-5У, неконденсирующегося газа. Сбычно это двуокись углерода, считающаяся безврщной. Однако он также содержит некоторое количество сероводорода и незначительные количества других газов, таких, как метан и аммиак. Газы обычно сбрасываются в атмосферу сразу же или после выделения из конденсата в градирнях.
Сероводород имеет сильный неприятный запах, и если он собирается в низинах, или на ограниченной площаци, то может представлять опасность для людей и животных. По данным, приведенным в работе ~101, в ГеоТЭС мощностью 100 МВт за год поступает 100 млн. т воды, которая выносит из недр 100 тыс. т солей хлора, 100 — 1000 т аммиака, фтора, серной кислоты -и 1000-10 000 т сероводорода- В конденсате обычно находят следы бора, мышьяка и других летучих соединений Причем, если конденсат попадает в поверхностные воды или в виде капель переносится ветром, то он может представить опасность для растений, а при попадании в корм — и для животных.
Обычно конденсат выбрасывается при повышенных температурах, и тогда он является также источником теплового загрязнения. Согласно данным работы 1101, в Сальвадоре, где работает ГеоТЭС мощностью 30 МВт, воду с большим количеством бора отводят по специальному каналу в море, чтобы не отравить находящиеся рядом плантации кофе. В Новой Зеландии 3/4 мышьяка, содержащегося в воде реки Уайкато, попадает туда со сточными водами ГеоТЭС. В рыбе, выловленной ниже по течению от станции, в 4,5 раза больше ртути, чем в рыбе, выловленной выше по течению. При получении влажного пара из систем с преоблацанием жидкое.
ти 209,' массового расхода из скважины составляет пар, содержащий упомянутые выше количества примесей. Остальные 00~,' представляют собой горячую поду с более высокими концентрациями указанных примесей и гораздо более высоким содержанием различных растворенных минеральных солей, особенно карбонатов и кремнезема. Если сброс геотермальной воды осу1цествляется в поверхностные воды, то это может привести к гибели рыб, животных и растений, а поскольку этот сброс очень велик, то он представляет собой значительно больШий источник химического и теплового загрязнения, чем выброс парового конденсата. В двухкомпонентных системах теплоноситель из скважины поступает в теплообменник и затем снова заканчивается в недра месторождения через вторую скважину.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
