1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 59
Текст из файла (страница 59)
Второй способ использования горячих растворов — это схема с вторичным теплоносителем, в которой горячий раствор перекачивается под давлением, чтобы предотвратить его вскипание в теплообменнике, где его тепловая энергия передается какой-либо рабочей жидкости, не вызывающей коррозии, например изобутану. Затем эта жидкость используется в системе турбогенератора с циклом Ренкииа для производства электроэнергии.
Учитывая коррозионные свойства геотермальных растворов, легко понять, что обеспечение надежной работы подземного насоса и теплообменника, требуемых в такой схеме, является сложной проблемой, практически ограничивающей использование данного метода. Для осуществления третьего способа по расчетам потребуются капитальные вложения порядка 200 долл/кВт, а стоимость произведенной мощности составит 0,32 цент/кВт.
Это дешевле, чем для двух предыдущих способов. Предлагаемый способ состоит в том, что геотермальный раствор перекачивают на поверхность, как это сейчас делается в Уайракей и Серро-Прието, а затем весь поток жидкости направляют в сопло, чтобы понизить давление и увеличить скорость. Кинетическую энергию полного потока жидкости можно затем использовать для производства электроэнергии в некорродирующей активной турбине, выполненной по аналогии с типичными гидроэлектрическими устройствами. По расчетам при использовании такой схемы будет производиться в 1,6 раза больше электроэнергии для данной геотермальной скважины, чем при использовании схемы с центробежным сепаратором или схемы с вторичным теплоносителем.
Так как число механических устройств на поверхности невелико, капитальные затраты уменьшаются, даже несмотря на необходимость защиты от растворов, обладающих коррозионными свойствами. Все три схемы представлены на фиг. 6.1. Отметим, что в схеме с сепаратором (фиг. 6.1,а) и в схеме с вторичным теплоносителем (фиг. 6.1,6) геотермальный раствор сбрасывается из системы при более высокой температуре, чем температура на выходе из турбины Получение энергии иэ горячих геотермельных растворов Яв бэпм Ф и г. бгн Способы получения энергии иэ горячих геотермепьных рвство- ров (11.
в — схеме с сепервтсром; б — схема с вторичным теплоносителем; в — ох~ ме полного теплового патока. т — иечтробеиный сепаратор; 2 — турбогвнервтор. 3 — теплосбменник; 4 — глубинный насос; б — вктиэнвя рейнвльнвя турбина. и температура горячих сбросных вод. Поэтому при сопоставимых к.п.д. турбин во всех схемах схема полного потока (фиг. 6.1,э) всегда имеет более высокий общий к.п.д. ЭОО Глава 8 ь" йпполвхаФ ~~~~ Квлирорюи влвввлл Ф и г. 8.2.
Выявленные и потанциапьныв гвотермвпьныв районы на западе Соединенных Штатов. Распространенность и характеристика ресурсов геотермальных растворов На фиг. 6.2 показано распределение уже эксплуатируемых и потенциальных геотермальных месторождений на западе Соединенных Штатов. На карту нанесены месторождения сухого пара, горячих сухих пород, а также месторождения горячих подземных вод.
Единственной установкой, использующей геотермальное тепло, является ГеоТЗС "Большие Гейзеры", работающая на сухом паре. Большой интерес представляет район, являющийся частью западной геотермальной провинции и расположенный на юге Калифорнии и северо-западе Мексики. Топографически этот район представляет собой участок суши, примыкаюпшй к Калифорнийскому заливу и включает долины Кочелла-Валли, Импириал-Валли, Мехикали-Валли и озеро Солтон-Си (фиг. 6.3). Весь район, уровень которого ниже уровня соседних с ним областей, называется Солтонской впадиной.
Геотермальные источники обнаружены как в долине Импириал-Валли (геотермальный район Солтон-Си), так и в долине Мехикали-Валли (геотермальный район Серро-Прието). Оба района, очевидно, отражают одну и ту же геологическую систему тепловых потоков в этой части земного шара. Получение ачвргии иа горячих гвотврмвльных растворов ЗО1 Ф н г.
8.3. Схематичеокая карта Соптонокой впадины [1]. МОЩНОСТЬ И РАЗМЕЩЕНИЕ МЕСТОРОЖДЕНИЙ ГОРЯЧИХ ГЕОТЕРМАДЬНЫХ ВОД В СОЛТОНСКОЙ ВПАДИНЕ Некоторые характеристики геотермальных источников можно определить даже несмотря на то, что их размещение в Солтонской впадине известно недостаточно точно. Прямыми наблюдениями установлено, что на территории Солтон-Си и Серро-Прието имеются геотермальные воды с температурой более 300'С. На основании измерений температуры в скважинах различной глубины и в термальных источниках можно сделать вывод, что растворы с такой высокой температурои должны быть и в других местах данного района.
аажы-ои ) т Яриоояв ,р~(.' Я у йвера У" : игомер Чгр т вмядоввьвхаи1 раймт ьврро-11ри о Ф н г. 6.4. Гпубинв запвгания нзотермы ЭоооС в Соптонской впадина, м 11). Ярияыа О Ш лм Ф н г. 6.6. пуб .. Г убина запвгания комппекса пород основания в районе долины Импириап-Ваппи 111. 6,06 —— , б — — верхняя поверхность пород основанию км (ниже уровня моря1; с — с — разломы в породах основания. Попуииине знергни из горя ых геотермаяьнык рзотеоров ЗОЗ На фиг.
6.4 на основе карт и геологических разрезов, составленных Геологической службой США, построена поверхность изотермы 300'С. Некоторые ученые считают, что данные Геологической службы — это лишь робкая экстраполяция температур, ожидаемых на глубине. Более смелая экстраполяция данных о приповерхностных градиентах температуры дает основания полагать, что на глубине можно ожидать еще более высоких температур. Иэ фиг.
6.4 следует, что в южной части озера Солтон-Си и в Серро-Прието изотерма 300'С лежит ,'на глубине -1220 м. В других местах она расположена на большей глубине. Максимальная глубина изотерм 300'С достигается юге-востбчнее Эль-Сентро, восточнее Холтвилла и вблизи Броули. По данным работы ~2), в этих местах особенно велики геотермические градиенты. На фиг.
6.5 представлена поверхность комплекса пород основания. В принципе эта поверхность очень важна, так как она представляет собой предельную глубину, на которой могут быть получены геотермальные растворы. Предполагается, что проницаемость пород основания практически равна нулю, т.е. жидкости в них не проникают, Сравнивая верхнюю и нижнюю границы пород, содержащих геотермальные растворы с температурой выше 300 С,можно видеть, что количество этих растворов чрезвычайно велико.
Хотя для всей территории долин Импириал-Валли и Мехикали-Валли эта мощность точно не определена, сделана оценка для той части геотермального района Солтон-Си, где проводилось пробное бурение. По предварительным данным, на этой пловшди породы, содержащие геотермвльные растворы с температурой вьяне 300'С, занимают -93,6 кмз и залегают на гл)бине -3,2 км.
Полагая среднюю пористость породы равной 10ть, можно оценить запасы лишь разведанной части бассейна в 3 10 ю мз. Если же определить геотермальные ресурсы Солтон-Си как объем породы, насыщенной геотермальными водами с температурой более 300'С и залегающей на глубине до 3000 м, то этот объем составит -20.
10 ю мз. Чтобы оценить эту величину, полезно сопоставить ее с годовой производительностью одной скважины данного геотермального района. По данным Отте 13), производительность скважины Ривер-Раич составляет -0,7. 10' мз/год. При такой годовой производительности скважина Ривер-Раич выдаст 3 10ю мз геотермальных вод за 40 тыс. лет. Предполагая, что производительность каждой новой скважины, пробуренной в разведанной части геотермального района Солтон-Си, составит в среднем 0,35 10' мз/год в течение 20 лет, легко рассчитать, что для истече- 304 Глава 6 ния 3 10'о мэ геотермального раствора нужна система из -4000 таких скважин.
Поэтому можно сделать достаточно обоснованное заключение, что геотермальные ресурсы бассейна Солтон-Си можно успешно эксплуатировать в течение 20-летнего периода времени, необходимого для окунания затрат на создание электростанций. Если пробурить 4000 скважин сечением 0,046 мг каждая, то теоретически они способны вырабатывать мощность 92 тыс. МВт, в течение 20 лет. Поскольку общая мощность всех электростанций в Соединенных Штатах составляет сейчас 340 тыс. МВт, следует признать, что геотермальный район Солтон-Си, каким он в настоящее время представляется нам после разведочного бурения, является весьма важным естественным источником энергии.
ХИМИЧЕСКИЙ СОСТАВ РЕОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ В табл. 6.1 приведены результаты химического анализа геотермальных растворов [3]. Имеются и другие данные. Данные Хелгесона (столбец 2) относятся к растворам с температурой выше 300'С. Предположительно такова же температура растворов, представленных в столбцах 1, 3 и 4.
В столбце 5, по-видимому, представлены результаты для более холодного раствора Видно, что содержание солей в растворах очень высокое. Можно оценить изменение солености в зависимости от места бурения (данные для Аризоны и для геотермального района Солтон-Си]. На основании исследования удельного электрического сопротивления Элдерс и др. [2] полагают, что имеют место региональные градиенты солености, так что соленость минимальна в районе реки Колорадо вблизи Юма (столбец 5] и увеличивается к северо-западу в направлении к озеру Солтон-Си (столбцы 1 — 3).
Хелгесон [4] отмечает, что соленость меняется с глубиной, и дает теоретическое обоснование предположения, что в геотермальном районе Солтон-Си соленость резко возрастает на глубине 900 — 1200 м и достигает там 250 — 350 г/кг. Отте [3] приводит другие важные характеристики химического состава геотермальных растворов. Химический состав раствора, извлекаемого из скважины Ривер-Раич в течение года, практически не меняется. Это означает, что изменения солености подземного бассейна, питающего скважину Ривер-Раич, малы.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
