1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 52
Текст из файла (страница 52)
В работе [Я Рекс указывает, что геотермальное поле Батс характеризуется двумя разными типами геотермальных рассолов: на большей глубине находится очень горячий рассол с очень высокой концентрацией солей, а над ним — более холодный рассол с меньшей концентрацией солей.
Анализ геологических данных и данных полу- Ф ченных при бурении скважин, показывает, что граница раздела между этими рассолами отклоняется к югу. Таким образом, Рекс полагает, что на глубине -1500 м, которая считается приемлемой с точки зрения практического использовании, к югу от долины Импириал-Валли находятся соленые рассолы, подобные обнаруженным в Серро-Прието. Глубина залегания пород основания в Импщнал-Вашш очень велика, возможно 6000 м, и предполагается, что артезианский бассейн образован пористыми осадочными формациями. Исспедсввиив гестармвпьиых ресурсов Капифориии ЖВ В работе [81 Рекс приводит оценки полного объема воды, содержащейся в бассейне Импириал-Валли.
Согласно его оценкам, в осадочных образованиях содержится свыше 1,2 ° 10э кмэ воды, причем,. как отмечает сам Рекс, эти оценки являются весьма осторожными. По менее осторожным оценками объем воды достигает 6 ° 10а кмэ. Считается, что эта вода атмосферного происхождения, связанного с влиянием системы реки Колорадо. Однако простое наличие массы воды под землей является недостаточным условием для успешной разработки геотермальных ресурсов.
Эта масса воды должна быть нагрета, по крайней мере в некоторых местах. Университет шт. Калифорния (Риверсайд) и Управление мелиорации осуществляют программы, направленные на определение тепловых аномалий, т.е. тех участков, где тепловой поток из внутренних областей земли существенно превышает нормальный. Для проведения этих исследований используются современные геофизические методы разведки Для получения карт тепловых аномалий использовались измерения силы тяжести, удельного сопротивления пород, а также бурение неглубоких разведочных скважин.
Состояние этих исследований в настоящее время описано в работе [91. Были выполнены геофизические съемки района Импириал-Валли, а также проводились измерения и оценка тепловых потоков в форме градиентов температуры. Для определения полного потенциала геотермальных ресурсов Рекс использовал достаточно простую методику.
Он предположил, что любая область, характеризуемая градиентом температур, превышающим 3 - 4'С на каждые 30 м глубины, представляет собой область с полезным зкономическим потенциалом. Это значение было выбрано из тех соображений, что для экономически оправданной эксплуатации вода с температурой к315'С или выше должна находиться на глубинах, не превышающих 2400 м, что представляет собой предел, для промышленной их эксплуатации в геотермальных полях Батс и Серро-Прието. Согласно результатам измерений, площадь районов с аномально высоким тепловым потоком, возможно, превышает 400 кма.
Расчеты Рекса делались в предположении, что на каждую продуктивную скважину требуется площадь 0,120 кма. Это не совпадает с практикой работ в Мексике, где при групповом размещении скважин расстояние между ними значительно меньше. Если предположить, что каждая скважина производит количество пара, достаточное для выработки 10 МВт электрической мощности, то можно прийти к выводу, что 270 Гпааа В Иосоедоеание геотермаианых ресурсов Калифорнии 271 потенциал области Импириал-Валли составляет ° 30 000 МВт.
Для выработки электрической мощности 10 МВт требуется расход пара из скважины 91 т/ч, превышающий расход пара скважин в Мексике, диаметр ствола которых несколько меньше предполагаемого диаметра подобных скважин в США. Проницаемость формации, однако, может оказаться ограниченной, а сделанные оценки — слишком завышенными. РАЙОН ОЗЕРА МОНО ЛЕЙК Проявления геотермальной активности отмечались также в области озера Моно-Лейк — Лонг-Валли — Каса-Дьябло в районах Восточной Сьерры-Невада, шт.
Калифорния. Пробуренные на участке Каса-Дьябло неглубокие скважины вскрыли бассейн горячей воды. Промышленной эксплуатации эти скважины не подвергались. В районе озера Моно-Лейк была пробурена одна глубокая скважина фирмой "Эдисоне и связанными с ней фирмами. Скважина, пробуренная в сентябре 1971 г., оказалась сухой и холодной. В блскайшем будущем здесь предполагается пробурить дополнительные скважины. Потенциал этой области в настоящее время не может быть оценен. Методы эксплуатации Выбор средств, с помощью которых производится эксплуатация геотермальных ресурсов, зависит в.первую очередь от природы последних, т.е. от того, является ли теплоноситель сухим паром или смесью пара и воды.
Аналогичным образом, относительное значение, пркдаваемое выработке электроэнергии или получению пресной воды, будет определять, какой из этих продуктов будет считаться важнейшим и какие методы будут использовань1для его производства. Поскольку все рассматриваемые процессы являются термодинамическими по своей природе, то требуется использование охлаждения какого- либо типа. Выбор способа охлаждения будет зависеть от требуемых продуктов и от имеющихся в наличии охлаждающих сред, таких, как местная вода .
Данный раздел посвящен описанию оборудования, которое необходимо и доступно для использования в геотермальных процессах. СУХОЙ ПАР Сухой пар можно использовать как для выработки электроэнергии, так и в качестве источника тепла в опреснительной установке. Опреснительная установка может работать как на местной, так и морской воде. Известные ресурсы сухого пара в Калифорнии, однако, находятся в тех районах, которые не испытывают недостатка в воде. Поэтому использование геотермального сухого пара для производства пресной воды не рассматривается как заслуживающее внимания, хотя технология этого процесса довольно проста.
В этом случае обычные опреснительные установки, спроектированные в расчете на использование имеющейся в наличии питательной воды, будут вместо пара, производимого другим источником (например, бойлерной установкой, работающей на нефти, или отрабстшь ного пара низкого давления с электростанпии), потреблять просто геотермальный пар.
Способ использования сухого геотермального пара для производства электроэнергии также прост. На выходе из скважины получают пар более низкого давления по сравнению с используемым на обычных или атомных электростанциях. Этот пар, по-видимому, не требует специальной обработки, за исключением отделения твердых частиц, способных вызвать износ лопаток турбины.
С этой целью обычно используют простой сборник частиц. Вследствие низкого давления питательного пара турбины, работающие на геотермальном паре, отличаются по конструкции от турбин обычных современных электростанций. Для'обеспечения заданной мощности на выходе дроссельные клапаны, например, имеют большие размеры, чем на обычных станциях, В турбине отсутствуют ступени высокого давления. При одинаковых мощностях на выходе турбины, работающие на геотермальном паре, существенно больше по размерам турбин, предназначенных для работы на паре высокого давления, однако общий вид геотермальной турбины напоминает ступени низкого давления обычной турбины.
Наиболее крупными агрегатами турбин являются ступени низкого давления и выхлопной паропровод. Из-за низкого давления геотермального пара требуется значительно больший его расход по сравнению с расходом в обычной турбине для получения одинаковой электрической мощности. Следовательно, для обеспечения заданной мощности последние ступени турбины могут быть существенно больше соответствующих ступеней обычной турбинъ1. На их.размеры также влияет конструкция узла противодавления турбины. Следовательно, нельзя ожидать, что максимальная выходная мощность геотермальных турбин будет близка к максимальной мощности обычных турбин. В то время как наиболее крупные современные паровые турбины имеют мощность 1000 МВт в одном блоке, мощность наиболее крупных геотермальных турбин 272 Гпааа б Исспвдсввние гвстерыапьныи ресурсов Калифорнии 273 в настоящее время составляет всего лишь бб МВт в одном блоке.
Пар, расширяясь в турбине приводит в движение обычный электрогенератор. Рассмотрим некоторые способы удаления пара, прошедшего через турбину. Наиболее простым из них является просто выпуск пара в атмосферу при атмосферном давлении. Однако на обычных или атомных электростанциях пар из турбины направляется в конденсатор при давлении, намного меньшем атмосферного. Хотя конденсаторы дороги, но зкономический анализ эффективности работы электростанции свидетельствует о том, что все же выгоднее использовать конденсатор, чем просто сбрасывать пар в атмосферу.
Эти же выводы справедливы и для геотермальных электростанций. Следовательно, пар после турбины должен направляться в конденсатор. Конденсатор представляет собой просто теплообменник, в котором пар конденсируется в воду; вода затем может быть перека- чана под атмосферным давлением и сброшена, или, как это делается на обычных станциях, возвращена в котел. В процессе конденсации пара выделяется большое количество тепла.
Это тепло должно быть выделено в атмосферу или передано какой-либо охлаждающей среде. Во многих случаях для отбора тепла используется океанская, озерная или речная вода, пропускаемая через конденсатор. В других случаях используется схема циркуляции охлаждающей воды, которая из конденсатора поступает в градирню, где производится отвод тепла в атмосферу. Вопросы охлаждения применительно к ГеоТЭС и водяному циклу будут рассмотрены в конце этого раздела.
Таким образом, из сказанного следует, что производство электроэнергии из сухого геотермального пара является непосредственно инженерной задачей, которая успешно решена, например, на станции "Большие Гейзеры" в северной Калифорнии и в ряде других мест в мире. ВЫРАБОТКА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ НА БАЗЕ ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ ВОД В том случае, когда геотермальный источник представляет собой подземный бассейн с водой, находящейся под высоким давлением и при высокой температуре, то при понижении давления в стволе скважины происходит вскипание части жидкости и превршцение ее в пар; движение этой смеси в стволе скважины подобно движению пароводяной смеси в перколяторе.
Из скважины будет выходить пароводяная смесь, которую затем можно отсепарировать на пар и воду. Этот процесс сепарации будет происходить при несколько повышенном давлении. Полученный таким образом пар можно транспортировать по паропроводам к электростанции, на которой установлено обычное паросиловое оборудование. В этом случае снова давление пара ниже, чем на атомных или обычных электростанциях. Геотермальный пар расширяется затем в турбине и поступает в конденсатор. Вода, отсепарированная от пара, может вскипеть при более низком давлении, образуя некоторое дополнительное количество пара при давлении, промежуточном между давлением в процессе первой сепарации и давлением в конденсаторе.
Этот пар можно направить в ступень низкого давления турбины, увеличив, таким образом, полную выходную мощность последней. Остаток геотермальной воды может быть затем использован для получения пресной воды, нагревания, производства химических продуктов или просто сброшен. ОПРЕСНЕНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ВОДЫ Воды из геотермальных скважин могут быть использованы для получения пресной воды. (Конечно, если геотермальные воды сами по себе пресные, то никакой дальнейшей обработки не требуется. Но этот случай не характерен для скважин в Калифорнии.) Для дальнейшего обсуждения предположим, что из скважины постуиает пароводяная смесь, которая в дальнейшем разделяется на пар и воду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
