1598005528-5a29f77d2a9bb899a883b13e75ca9e01 (811229), страница 62
Текст из файла (страница 62)
ее, возможно, понижается. Тем не менее существует множество вариантов, и основной целью программы исследований и разработок будет оптимизация системы. Барометрический конденсатор можно сделать охлаждаемым и модифицировать его, как указано на фигуре, с тем чтобы возвращать охлаждающую воду без излишнего загрязнения отработанным геотермальным раствором. Охлаждающая вода может подаваться либо через градирню, либо через бассейн с разбрызгивающей системой. Предварительные расчеты показывают, что при уровне охлаждения -11 С на каждый 44-мегаваттный блок (расход 227 кг/с) потребуется расход охлаждающей воды 4000 кг/с на участке между конденсатором и бассейнсьь Сюда входят дополнительные 77 кг/с сконденсированного пара Потери на испареяие при охлаждении составят 78 кг/с. В зависимости от потерь на отток будут иметь место либо небольшой прирост, либо потери потока охлаждающей воды.
Поскольку обычно в рассматриваемом районе не бывает сильных преобладающих ветров, то 'можно было бы использовать конструкцию круглого бассейна с раэбрызгивающими форсунками, размещенными с равным шагом по окружностям, расположенным через каждые 7,6 м. Такой бассейн эффективно функционировал бы за счет вертикального движения воздуха в условиях естественной конвекции. Однако чтобы выбрать оптимальную охлаждающую систему, необходимы подробные сведения о составе сконденсированной паровой фазы. Удаление концеятрированного геотермального раствора, выходящего из барометрического конденсатора, будет осуществляться путем его инжекции в несколько скважин, число и глубина которых соответствуют числу и глубине эксплуатационных скважин.
Химические и коррозионные факторы Основная трудность использования геотермальных растворов озера Солтон-Си — Мехикали-Валли связана с их химическим составом (табл. 6.1). Эти растворы чрезвычайно коррозионно-активны, вызывают отложение накипи и при определенных условиях яасыщения из них осаждаются соли. ФИЗИЧЕСКИЕ И ТЕПЛОВЫЕ СВОЙСТВА ГЕОТЕРМАЛЬНЫХ РАСТВОРОВ Плотность геотермального раствора меаяется с давлением и температурой (фиг. 6.12). Зта кривая рассчитана в предположении отсуг- Получение внцлгнн нв горячих гвотврмвльных растворов Э17 ят 4 В 4 МЮ ищу %6 даййвлвслв рваляврв, лл/м Ф н г.
6.12. Свойства гвстврмвльнсгс раствора (1). стеня мгновенного парообразования. Плотность раствора на выходе из турбины после испарения 36,8",, воды равна 1220 кг/ма. Средняя плотяость раствора геотермального месторождения равна- 1000 кг/м . 3 Следовательно, гидростатическое давление в коллекторе значительно меньше, чем давление столба жидкости в поглощающих скважинах. Для скважины глубиной 1,55 км разность в этих давлениях на забое составляет 3,8 МПа. Если кремнезем не закупоривает поглощающую скважину и давление нагнетания противодействуег давлению откачки, то каждая поглощающая скважина примет до 311(кг/с)/0,1 ма, прежде чем понадобятся насосы для закачки. Так как производительность каждой продуктивной скважины оценивается в 227(кг/с)/0,1 ма, то, возможно, для закачки не потребуется значительной энергии.
В разделах, посвященных термодинамике и системам турбин, предполагалось, что свойства раствора примерно соответствуют свойствам того же количества чистой воды. Поскольку 1 кг раствора на устье скважины содержит только 0,743 кг воды и 0,257 кг солей, то тепло, которое можно получить от воды, составляет лишь 70/ от 319 Глава В Получение энергии иэ горпчих геотермалнных растворов 319 значения, указанного в таблицах водяного пара, плюс тепло, которое можно получить, охлаждая соль. Согласно расчетам, тепло, которое можно получить для совершения работы при прохождении раствора через сопло, равно -200 кДж/кг, примерно на 9% меньше, чем в случае чистой воды. В этом смысле энергетические расчеты в термодинамическом анализе могут быть завышены приблизительно на эти 9/.
Однако с учетом всех использованных факторов ожидаемые значения моа1ности, приведенные в табл. 6.2, не содержат серьезной погрешности. КОРРОЗИЯ Геотермальные растворы известны своими коррозионными свойствами. Растворы района озера Солтон-Си кислые. Титан менее активен в нейтральном или щелочном растворе, чем в кислом, и особенно подвержен трещинной коррозии и водородному охрупчиванию в очень кислой среде. Поэтому для использования в среде калифорнийских геотермальных растворов титан, возможно, окажется непригодным.
Содержащая 13/ хрома ферритовая нержавеющая сталь при твердости по Роквеллу от ННпа60 до НН е28 с успехом применяется в среде геотермальных растворов в Новой Зеландии; следует рассмотреть возможность ее применения в Калифорнии. Известно, что монельметалл, инконель и хастеллой работают неудовлетворительно. Единственными коррозионно-стойкими материалами в растворах Солтон-Си являются керамика, тантал, пластики и, возможно, цирконий. Были разработаны методы танталового покрытия, что позволяет производить стальные трубы с танталовым покрытием, но стоимость, возможно, будет высока. Удовлетворительными свойствами могут обладать высокотемпературные пластмассы, такие, как тефлон. Стеклянную облицовку или вообн1е стекло также можно иметь в виду при использовании в качестве конструкционного материала для трубопроводов.
На сопла и детали турбины можно, вероятно, наносить танталовое покрытие, но если требуется очень высокая абразивная стойкость, то может потребоваться облицовка карбидами тантала. Хотя технология этих перспективных материалов достаточно развита, тем не менее необходима программа разработок, чтобы применить эти знания для промышленного производства коррозионно-стойких деталей и для борьбы с образованием накипи. ОБРАЗОВАНИЕ НАКИПИ В трубопроводах вблизи устья каждой обследованной скважины образуется накипь, состоящая из магнетита (Ра,О,), хаусманита (Мп О,) и кремнезема (310э). Накипь образуется на всякой поверхности. Даже такие инертные материалы, как тефлон, вскоре покрываются толстым слоем накипи.
Образование такой накипи, по-видимому, связано со свойствами материалов, применяемых для обсадки скважин. Между ионами железа и водой происходит ряд реакций типа 2 Ре+х + Ре+ + 4 Н. О Ре О, + 8 Н+. Подобные реакцйи протекают между ионами марганца и водой. Зти реакции обратимы, пока геотермальный раствор соприкасается с накипью,и когда рН раствора достигнет -3, дальнейшее образование накипи не должно происходить. Считается, что в породе солеотложение не происходит и концентрация раствора постоянна. Если, однако, раствор соприкасается с материалом, поглощаю- т щим кислоту (например, известняком), или активно реагирующим металлом (например, железом), равновесие нарушается вследствие удаления кислоты и образуются новые накипь и кислота, и келезо выводится из раствора. Таким образом, предполагается, что образование накипи можно свести к минимуму, избегая применения в скважине и наземном оборудовании материалов, реагирующих с кислотой при рН = 3.
Обычный цемент, возможно, будет реагировать с раствором и вызывать образование накипи до тех пор, пока не отложится достаточный слой накипи, который защитит цемент от контакта с раствором. Цементы, используемые при завершении скважин, должны быть стойкими в очень кислой среде (например, цемент на основе гипса). НАСЫЩАЕМОСТЬ ГЕОТЕРМАЛЬНОГО РАСТВОРА С использованием результатов анализа Хелгесона (табл, 6.1, столбец 2) был пересчитан состав геотермального раствора как смеси группы химических соединений.
Концентрапии этих соединении и их растворимость при 100'С приведены в табл. 6.3. Растворимость возрастает с ростом температуры. Видно, что раствор МаС! наиболее близок к насыщению„ и так как пар улетучивается из раствора, то после испарения 61,1/ воды 1чаС! начнет осаждаться. Такие концентрации никогда не достигаются в системе полного потока. 320 Гпввв 6 тебпнцв 6.3 Концентрации н рвстварнмость соединениЯ [1) раствори ьюсть прн 100 С, гlсм Насыщенность раствора ( концвнтрвцня/растворимость) Концентрация, г/см Соединения о,ог Расчетное паросодержание в местах наибольшей концентрации (выход из сопла, камера турбины, барометрический конденсатор) равно 36,8%, что эквивалентно удалению 0,326 кг воды из 1 кг первоначального раствора, или степени насыщения -70~. При температуре 25"С растворимость МвС1 равна 0,316 г,/смэ.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
