1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 53
Текст из файла (страница 53)
В наиболее часто рассматриваемом случае получаемый из скважины пар используется для выработки электроэнергии. Оставшаяся вода направляется в опреснительную установку. Опреснение достигается одним из способов, таких, как обратный осмос, дистилляпия и другие, Процессы, подобные обратному осмосу, не требуют источника тепла и поэтому в этом случае тепло геотермальных вод практически не используется. Обычно для опреснения геотермальной воды используется один из процессов дистилляции (перегонки).
Процессы дистилляции заключаются в испарении части питательной воды и последующей конденсации паров, что позволяет получить чистую дистиллированную воду. Остаток питательной воды либо в дальнейшем снова испаряется и дистиллируется, либо сбрасывается. Такой процесс обычно используется при опреснении морской воды. При использовании геотермальной воды питательная вода оказывается уже нагретой. Одну из главных статей расходов обычной опреснительной установки представляет собой расход на нагревание 274 Глвев В Исследсввиие гестермвльиых ресурсов Квлифсриии 275 воды.
Поскольку это тепло является дорогим, то на обычных установках принимаются меры для максимального использования тепла. Вода в установке нагревается, а затем по мере испарения и охлаждения она проходит через последующие секции испарителя. Хладагент, используемый для конденсации паров, является фактически питательной водой при более низкой температуре.
Таким образом, тепло, отведенное от одной секпии дистилляционной установки, используется для нагревания другой секции. При использовании геотермальной воды не требуется такой регенерации, и это приводит к упрощению конструкции установки. В обычной практике опреснения особое внимание уделяется выбору правильного соотношения между затратами на используемую энергию и капитальными затратами ва оборудование. Вследствие более высоких капитальных затрат, требуемых для достижения большей эффективности работы установки, указанные выше два фактора комбинируются таким образом, чтобы получить оптимальные рабочие характеристики и конструкцию.
Те же факторы действуют и в случае использования геотермальной воды. Стоимость получения геотермальной воды с сопужетвующим теплом должна быть сбалансирована с большими капитальными затратами для более эффективного использования геотермальной энергии. Ожидается, однако, что в данном случае указанный выше оптимум будет иметь место для установок с меньшей эффективностью, хотя эти оптимальные условия еще должны быть четко определены.
В последних секциях геотермальной дистилляпионной установки некоторое количество тепла должно быть отведено либо в атмосферу, либо передано какой-либо охлаждающей среде. После извлечения большей части воды из первоначальногб геотермального раствора, оставшийся рассол представляет собой сильно концентрированную жидкость и удаляется из установки. Этот остаточный рассол называется сбросом. Таким образом, на геотермальной электростанции геотермальный пар превращается в конденсат, отведенное тепло и электроэнергию.
В опреснительной установке геотермальные воды превращаются в пресную воду, сбрасываеыый рассол и отведенное тепло. Пар, отделенный от пароводяной смеси на выходе из геотермальной скважины, может быть также использован в качестве источника тепла в опреснительной установке, работающей не на геотермальной воде, а на местных минервлизованных водах.
Таким образом, может оказаться возможным использование отсепарированной гео- термальной воды в одной.опреснительной установке и геотермально- го пара в другой установке для опреснения местных минерализованных вод. СХЕМА ЭЛЕКТРОГЕНЕРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ С ЗАМКНУТЫМ ЦИКЛОМ Уже указывалось, что при прохождении по стволу скважины геотермальная вода, вскипая, превращается в смесь пара и воды. При этом геотермальная вода теряет значительную часть своей энергии. Существует и другой метод использования термальной энергии. Он заключается в поддержании высокого давления воды в скважине и извлечении воды из скважины при высокой температуре. При этом требуется устанавливать насосы в самой скважине. Следует учесть, что для работы насосов потребуется значительная мощность, и поэтому необходимо тщательно проанализировать, что эффективнее - использование электрической мощности таким способом или ухудшение эффективности термодинамического цикла при извлечении пароводяной смеси из скважины.
Горячая вода при использовании рассматриваемого метода выходит из скважины под высоким давлением и направляется в теплообменник. Здесь она отдает часть своего тепла другой рабочей жщкости, которой могут быть вода или другие вещества. В частности, предлагается использовать для этой цели изобутан или другие органические вещества, обычно используемые в качестве охладителей. Затем охлажденная геотермальная вода возвращается в недра путем закачки ее в скважины или сбрасывается. Теплообменник выполняет роль бойлера для рабочей жидкости, которая испаряется и направляется в турбину для выработки электроэнергии.
Из турбины пар поступает в конденсатор, откуда образующаяся жидкость перекачивается под высоким давлением на вход теплообменника и снова проходит через последний. Этот цикл в точности воспроизводит аналогичные циклы на обычный тепловой или атомной электростанциях. Конденсатор, конечно, должен охлаждаться атмосферным воздухом или из источника внешней воды. Одна из причин использования такого цикла обусловлена стремлением избежать отложений карбонатов, образующихся при вскипании некоторых геотермальных вод.
Этот цикл не исключает образования отложений, когда насыщенные растворы таких веществ, как кремнезем (который выделяется из раствора 'при охлаждении), охлаждаются в теплообменнике. Для данной конструкции намеренно не рассматри- 276 Гаева 6 ваются вопросы, связанные с подачей геотермальной воды. В большинстве мест потребуется установка глубинных насосов в скважинах. В настоящее время не существует насосов с электрическим приводом, которые могли бы работать в условиях отбора воды с глубин, превышающих 300 м. На небольших глубинах в наиболее известных геотермальных районах вряд ли удастся обнаружить воды с достаточно высокой температурой.
Может оказаться, что в некоторых областях геотермальные воды будут подниматься естественным путем с больших глубин и в этом случае они могут быть откачаны, в то время как в скважине будет поддерживаться давление, достаточное для предотвращения вскипания жидкости. Фирма "Магма пауэр" активно исследует технологию мого метода. В то время как подобная система обладает рядом потенциальных преимуществ, ее разработка находится еще в ранней стадии, и поэтому пока невозможно сделать какие-либо определенные оценки относительно ее стоимости и рабочих характеристик [10К ОХЛАЖДЕНИЕ При обсуждении каждого из предложенных методов выработки энергии или получения пресной воды необходимым условием являлось охлаждение установки.
Это основное требование замкнутых термодинамических циклов и удовлетворяется она различными путями. В общем случае применяется один из трех способов охлаждения. В первом из них в качестве охладителя используется атмосферный воздух. Такие установки называются градирнями для сухого охлаждения. В этом случае не происходит испарения воды в воздух и рабочая характеристика охладителя является функцией температуры воздуха, которая обычно измеряется. Можно также отводить тепло в атмосферу, используя градирни для мокрого охлаждения. В такой градирне обеспечивается проток атмосферного воздуха через решетчатый ороситель, по которому стекают капельки жидкости. Жидкость при этом охлаждается непосредственно потоком воздуха, а также за счет испарения в воздух.
Такие градирни характеризуются очень большим расходом воды, но, с другой стороны, они более эффективны, чем градирни для сухого охлаждения как по стоимости, так и по охлаждающей способности. Оба класса градирен можно разделить на два типа. К первому относятся градирни с принудительной подачей воздуха, в которых используются большие вентиляторы для создания искусственного потока Исспелсввиие гестерыапьныи ресурсов Квпифсрнии 277 атмосферного воздуха через градирню. В другом типе грапирен с естественной тягой путем нагревания столба воздуха обеспечивается перемещение воздуха за счет естественной конвекции, подобно тому, как горячий воздух выходит в дымовую трубу, На ГеоТЭС в Долине Больших Гейзеров используются градирни с дутьем.
Еще один метод охлаждения заключается в использовании воды из внешнегоисточника, такой, как окешюкая, речная, озерная вода или вода из бассейна для охлаждения, и пропускании этой холодной воды непосредственно через конденсатор и затем сбрасывании нагретой воды в источник, откуда она извлекается. Этот метод является наименее дорогим и наиболее эффективным из всех методов охлаждения Однако не всегда имеется возможность использовать его либо вследствие нехватки воды для таких целей, либо вследствие того, что сброс нагретой воды в озеро или реку может оказать неблагоприятное воздействие на окружающую среду.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
