Geoelektr stansiyalarining issiqlik sxemasini hisoblash. Ikki pallali geotermik issiqlik elektr stantsiyalari. Sxema, tavsif. Geotermal elektr stantsiyalari - geotermal energiyadan foydalanish usullari
Shuningdek o'qing
Ikki sxemali GeoTEP (4.2-rasm) bug 'generatorini 4 o'z ichiga oladi, unda geotermal bug'-suv aralashmasining issiqlik energiyasi an'anaviy nam bug'li bug 'turbinasi 6 ning ozuqa suvini elektr bilan isitish va bug'lash uchun ishlatiladi. generator 5. Bug 'generatorida sarflangan geotermal suv nasos 3 orqali qaytib quduqqa solinadi 2. Quruq tozalash Turbinali zavodning ozuqa suvini tozalash an'anaviy usullar yordamida amalga oshiriladi. Besleme pompasi 8 kondensatorni 7-dan bug 'generatoriga qaytaradi.
Ikki pallali o'rnatishda bug' pallasida kondensatsiyalanmaydigan gazlar yo'q, shuning uchun chuqurroq vakuum va termal O'rnatish samaradorligi bir devirli bilan solishtirganda ortadi. Bug 'generatoridan chiqishda, geotermal suvlarning qolgan issiqligi, xuddi bitta konturli geotermal elektr stantsiyasida bo'lgani kabi, issiqlik ta'minoti ehtiyojlari uchun ishlatilishi mumkin.
4.2-rasm. Issiqlik diagrammasi ikki pallali geotermal elektr stantsiyasi
Gazlar, shu jumladan vodorod sulfidi bug 'generatoridan pufakchani yutish moslamasiga etkazib beriladi va chiqindi geotermal suvda eritiladi, shundan so'ng u utilizatsiya qudug'iga pompalanadi. Qurilayotgan Okean geotermal elektr stansiyasida (Kuril orollari) oʻtkazilgan sinovlarga koʻra, dastlabki vodorod sulfidining 93,97% koʻpikli absorberda erigan.
Bug 'generatoridagi harorat farqi ikki pallali o'rnatishda jonli bug'ning entalpiyasini bir pallali bilan solishtirganda h 1 pasaytiradi, ammo umuman olganda, turbinadagi issiqlik farqi chiqindi entalpiyasining pasayishi tufayli ortadi. bug 'h 2. Tsiklning termodinamik hisobi an'anaviy bug 'turbinali issiqlik elektr stantsiyasida bo'lgani kabi amalga oshiriladi (quyosh bug 'turbinalari bo'limiga qarang).
Iste'mol issiq suv N, kVt quvvatga ega bo'lgan o'rnatish uchun geotermal quduqlardan, ifodadan aniqlanadi
Kg/s, (4,3)
qayerda bug 'generatorining kirish va chiqish joyidagi geotermal suvning harorat farqi, °C, bug' generatorining samaradorligi. Zamonaviy ikki pallali bug 'turbinali geotermal elektr stantsiyalarining umumiy samaradorligi 17,27% ni tashkil qiladi.
Geotermal suvlarning harorati nisbatan past bo'lgan dalalarda (100-200 ° S) ikki pallali o'rnatish kam qaynaydigan ishchi suyuqliklar (freonlar, uglevodorodlar) bo'yicha. Bundan tashqari, bunday qurilmalarni bir konturli geotermal elektr stantsiyalardan ajratilgan suvning issiqligini qayta ishlash uchun ishlatish iqtisodiy jihatdan oqilona (4.1-rasmdagi markazlashtirilgan issiqlik almashinuvchisi o'rniga). Mamlakatimizda dunyoda birinchi marta (1967 yilda) Paratunskiy geotermal konida (Kamchatka) ilmiy rahbarligida qurilgan quvvati 600 kVt bo'lgan R-12 sovutgichidan foydalangan holda bunday turdagi elektr stantsiyasi yaratildi. SSSR Fanlar akademiyasining Sibir bo'limining Termofizika instituti. Sovutish suyuqligining harorat farqi 80...5 o S ni tashkil etdi, daryodan kondensatorga sovuq suv berildi. O'rtacha yillik harorat 5 o S bo'lgan Paratunka. Afsuski, bu ishlar organik yoqilg'ining sobiq arzonligi tufayli ishlab chiqilmadi.
Hozirgi vaqtda "Kirov zavodi" OAJ freon R142v (zaxira sovutish suvi - izobutan) yordamida 1,5 MVt quvvatga ega ikki pallali geotermal modulning loyiha va texnik hujjatlarini ishlab chiqdi. Energiya moduli to'liq zavodda ishlab chiqariladi va temir yo'l orqali etkazib beriladi qurilish-montaj ishlari va elektr tarmog'iga ulanish minimal xarajatlarni talab qiladi; Energiya modullarini ommaviy ishlab chiqarish uchun zavod narxi har bir kilovatt quvvatga taxminan 800 dollargacha kamayishi kutilmoqda.
Bir hil past qaynaydigan sovutish suvi yordamida GeoTES bilan bir qatorda, ENIN aralash suv-ammiak ishlaydigan suyuqlik yordamida istiqbolli o'rnatishni ishlab chiqmoqda. Bunday o'rnatishning asosiy afzalligi uni geotermal suvlar va bug'-suv aralashmalari (90 dan 220 o C gacha) haroratning keng diapazonida ishlatish imkoniyatidir. Bir hil ishchi suyuqlik bilan bug 'generatorining chiqish joyidagi haroratning hisoblanganidan 10...20 o S ga og'ishi tsikl samaradorligining keskin pasayishiga olib keladi - 2,4 marta. Aralashtirilgan sovutish suvi tarkibiy qismlarining kontsentratsiyasini o'zgartirish orqali o'zgaruvchan haroratlarda o'rnatishning maqbul ishlashini ta'minlash mumkin. Ushbu harorat oralig'ida ammiakli suv turbinasining kuchi 15% dan kamroq o'zgaradi. Bundan tashqari, bunday turbinaning og'irligi va o'lchamlari yaxshiroq va ammiak-suv aralashmasi boshqacha eng yaxshi xususiyatlar issiqlik almashinuvi, bu bir hil sovutish suvi yordamida energiya moduliga nisbatan bug 'generatori va kondensatorning metall sarfini va narxini kamaytirishga imkon beradi. Bunday elektr stantsiyalari sanoatda chiqindi issiqlikni qayta tiklash uchun keng qo'llanilishi mumkin. Ular xalqaro geotermal uskunalar bozorida kuchli talabga ega bo'lishi mumkin.
Past qaynaydigan va aralash ishlaydigan suyuqliklar bilan GeoTEI ni hisoblash termodinamik xususiyatlar jadvallari va bu suyuqliklarning bug'larining h - s diagrammasi yordamida amalga oshiriladi.
Geotermal elektr stantsiyalari muammosi bilan bog'liq bo'lib, adabiyotlarda tez-tez tilga olinadigan Jahon okeanining issiqlik resurslaridan foydalanish imkoniyati mavjud. Tropik kengliklarda harorat dengiz suvi yuzasida taxminan 25 o C, 500...1000 m chuqurlikda - taxminan 2...3 o S. 1881 yilda D'Arsonval bu harorat farqidan elektr energiyasi ishlab chiqarish uchun foydalanish g'oyasini bildirgan. Amalga oshirish loyihalaridan biri uchun o'rnatish sxemasi Ushbu g'oya 4.3-rasmda keltirilgan.
4.3-rasm. Okean issiqlik elektr stantsiyasining sxemasi: 1 - issiq er usti suvini ta'minlash uchun nasos; 2 - past qaynaydigan sovutish suvi bug 'generatori; 3 - turbina; 4 - elektr generatori; 5 - kondansatör; 6 - sovuq chuqur suv ta'minoti pompasi; 7 - besleme pompasi; 8 - kema platformasi
1-nasos issiq suv bilan ta'minlanadi er usti suvlari bug 'generatoriga 2, past qaynaydigan sovutish suvi bug'lanadi. Harorati 20°C atrofida bo‘lgan bug‘ 3-turbinaga yuboriladi, u elektr generatorini 4 boshqaradi. Chiqarilgan bug‘ kondensator 5 ga kiradi va aylanma nasos 6 bilan ta’minlangan sovuq chuqur suv bilan kondensatsiyalanadi. Besleme pompasi 7 sovutish suvini bug‘ generatoriga qaytaradi. .
Issiq sirt qatlamlari orqali ko'tarilganda, chuqur suv mos ravishda kamida 7...8 ° S gacha qiziydi, ishdan chiqqan nam sovutish suvi bug'i kamida 12...13 ° S haroratga ega bo'ladi. Natijada termal bu siklning samaradorligi = 0,028, real sikl uchun esa 2% dan kam bo'ladi. Shu bilan birga, okean issiqlik elektr stansiyalari bilan tavsiflanadi yuqori xarajatlar o'z ehtiyojlari uchun energiya, issiq va juda katta xarajatlar sovuq suv, shuningdek, sovutish suyuqligi, nasoslarning energiya iste'moli qurilma tomonidan ishlab chiqarilgan energiyadan oshib ketadi. Qo'shma Shtatlarda Gavayi orollari yaqinida bunday elektr stantsiyalarini amalga oshirishga urinishlar ijobiy natija bermadi.
Okeandagi yana bir issiqlik elektr stansiyasi loyihasi - termoelektr - okean yuzasi va chuqur qatlamlarida termoelektrod birikmalarini joylashtirish orqali Seebek effektidan foydalanishni o'z ichiga oladi. Bunday o'rnatishning ideal samaradorligi, Carnot siklida bo'lgani kabi, taxminan 2% ni tashkil qiladi. 3.2-bo'limda termal konvertorlarning haqiqiy samaradorligi kattalikdan pastroq bo'lganligi ko'rsatilgan. Shunga ko'ra, issiqlikni olib tashlash uchun sirt qatlamlari okean suvi va chuqurlikdagi issiqlik almashinuvi uchun issiqlik almashinuvi yuzalarini ("suv osti yelkanlari") qurish kerak bo'ladi. katta maydon. Bu uchun haqiqiy emas elektr stansiyalari deyarli sezilarli kuch. Past energiya zichligi okean issiqlik zaxiralaridan foydalanishga to'sqinlik qiladi.
O'qish va yozish foydali
Ma'ruza maqsadi: imkoniyatlar va foydalanishni ko‘rsatish geotermal issiqlik elektr ta'minoti tizimlarida.
Issiq buloqlar va geyzerlar ko'rinishidagi issiqlik elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun ishlatilishi mumkin turli sxemalar geotermal elektr stantsiyalarida (GeoPP). Eng oson amalga oshirilishi mumkin bo'lgan sxema past qaynash nuqtasi bo'lgan suyuqliklarning bug'idan foydalanishdir. dan issiq suv tabiiy manbalar, evaporatatorda bunday suyuqlikni isitish, uni bug'ga aylantiradi, u turbinada ishlatiladi va oqim generatori uchun haydovchi sifatida xizmat qiladi.
1-rasmda bitta ishchi suyuqlik, masalan, suv yoki freon bilan tsikl ko'rsatilgan. A); ikkita ishlaydigan suyuqlik bilan tsikl - suv va freon ( b); to'g'ridan-to'g'ri bug' aylanishi ( V) va ikki davrali sikl ( G).
Ishlab chiqarish texnologiyalari elektr energiyasi ko'p jihatdan termal suvlarning termal salohiyatiga bog'liq.
Chizma. 1 - Elektr ishlab chiqarish tsiklini tashkil qilish misollari:
I – geotermal manba; II – turbina aylanishi; III - sovutish suvi
Yuqori salohiyatli konlar bug 'turbinalari bo'lgan issiqlik elektr stantsiyalarining deyarli an'anaviy konstruktsiyalaridan foydalanishga imkon beradi.
1-jadval - Texnik xususiyatlar geotermal elektr stantsiyalari
2-rasmda eng ko'p ko'rsatilgan oddiy sxema issiq er osti manbasining issiqligidan foydalanadigan kichik elektr stantsiyasi (GeoPP).
Taxminan 95 ° C haroratli issiq buloqdan suv 2-nasos orqali gazni tozalash moslamasi 3 ga etkazib beriladi, unda erigan gazlar ajratiladi.
Keyinchalik, suv bug'lanish moslamasiga 4 kiradi, unda u to'yingan bug'ga aylanadi va oldindan kondensator ejektorida tugaydigan bug'ning issiqligi (yordamchi qozondan) tufayli biroz qizib ketadi.
Bir oz qizigan bug 5-turbinada ishlaydi, uning valida tok generatori joylashgan. Chiqarilgan bug 'kondenser 6da kondensatsiyalanadi, normal haroratda suv bilan sovutiladi.
2-rasm. Kichik GeoPP sxemasi:
1 - issiq suv qabul qiluvchi; 2 - issiq suv nasosi; 3 - gazni tozalash moslamasi;
4 - evaporatator; 5 – tok generatorli bug 'turbinasi; 6 - kondansatör; 7 - aylanma nasos; 8 - sovutish suvi qabul qiluvchisi
Bunday oddiy qurilmalar Afrikada 50-yillarda ishlagan.
Zamonaviy elektr stansiyasi uchun aniq dizayn varianti 3-rasmda ko'rsatilgan past qaynaydigan ishlaydigan moddasi bo'lgan geotermal elektr stantsiyasidir. Saqlash idishidan issiq suv bug'latgich 3 ga kiradi va u o'z issiqligini past haroratli ba'zi moddalarga beradi. qaynash nuqtasi. Bunday moddalar karbonat angidrid, turli freonlar, oltingugurt geksaflorid, butan va boshqalar bo'lishi mumkin. Kondensator 6 - aralashtirish turi bo'lib, u sirt havo sovutgichidan keladigan sovuq suyuq butan bilan sovutiladi. Kondensatordan butanning bir qismi oziqlantiruvchi nasos 9 tomonidan isitkich 10 ga, so'ngra bug'lantiruvchi 3 ga beriladi.
Muhim xususiyat bu sxema ishlash qobiliyatidir qish vaqti past kondensatsiya harorati bilan. Bu harorat nolga yaqin yoki hatto salbiy bo'lishi mumkin, chunki sanab o'tilgan barcha moddalar juda ko'p past haroratlar muzlash. Bu sizga tsiklda ishlatiladigan harorat chegaralarini sezilarli darajada kengaytirish imkonini beradi.
Chizma 3. Past qaynaydigan ishlaydigan moddasi bo'lgan geotermal elektr stantsiyasining sxemasi:
1 – quduq, 2 – saqlash tanki, 3 – evaporator, 4 – turbina, 5 – generator, 6 – kondensator, 7 – aylanma nasos, 8 – er usti havo sovutgichi, 9 – oziqlantiruvchi nasos, 10 – ishchi moddani isituvchi.
Geotermal elektr stantsiyasi Bilan bevosita foydalanish tabiiy bug '.
Eng oddiy va eng arzon geotermal elektr stansiya hisoblanadi bug 'turbinasi zavodi orqa bosim bilan. Quduqdan tabiiy bug 'to'g'ridan-to'g'ri turbinaga beriladi va keyin atmosferaga yoki qimmatbaho kimyoviy moddalarni ushlaydigan qurilmaga chiqariladi. Orqa bosimli turbinani ikkilamchi bug 'yoki separatordan olingan bug' bilan ta'minlash mumkin. Ushbu sxema bo'yicha elektr stantsiyasi kondansatkichlarsiz ishlaydi va kondansatkichlardan kondensatsiyalanmagan gazlarni olib tashlash uchun kompressorga ehtiyoj yo'q. Ushbu o'rnatish eng oddiy kapital va operatsion xarajatlar minimaldir; U oladi kichik maydon, deyarli talab qilmaydi yordamchi uskunalar va portativ geotermal elektr stantsiyasi sifatida osongina moslashtirilishi mumkin (4-rasm).
4-rasm - Tabiiy bug'dan to'g'ridan-to'g'ri foydalanadigan geotermal elektr stantsiyasining sxemasi:
1 - quduq; 2 - turbina; 3 - generator;
4 - atmosferaga yoki kimyoviy zavodga chiqish
Ko'rib chiqilgan sxema tabiiy bug'ning etarli zaxiralari bo'lgan hududlar uchun eng foydali bo'lishi mumkin. Ratsional operatsiya imkoniyat beradi samarali ish o'zgaruvchan quduq oqimlari bilan ham bunday o'rnatish.
Italiyada bir nechta bunday stantsiyalar ishlaydi. Ulardan biri 4 ming kVt quvvatga ega maxsus iste'mol bug 'taxminan 20 kg / s yoki 80 t / soat; ikkinchisi 16 ming kVt quvvatga ega, bu erda har biri 4 ming kVt quvvatga ega to'rtta turbogenerator o'rnatilgan. Ikkinchisi 7-8 quduqdan bug 'bilan ta'minlanadi.
Kondensativ turbinali va tabiiy bug'dan to'g'ridan-to'g'ri foydalanishga ega geotermal elektr stantsiyasi (5-rasm) - bu eng ko'p zamonaviy sxema elektr energiyasini ishlab chiqarish uchun.
Quduqdan bug 'turbinaga beriladi. Turbinada sarflanadi, u aralashtirish kondensatoriga kiradi. Sovutish suvi va turbinada allaqachon chiqarilgan bug 'kondensatining aralashmasi kondensatordan er osti tankiga chiqariladi va u erdan olinadi. aylanma nasoslar va sovutish uchun sovutish minorasiga yuboriladi. Sovutish minorasidan sovutish suvi yana kondensatorga oqadi (5-rasm).
Ko'pgina geotermal elektr stantsiyalari ushbu sxema bo'yicha ba'zi o'zgartirishlar bilan ishlaydi: Larderello-2 (Italiya), Wairakei ( Yangi Zelandiya) va boshq.
Qo'llash sohasi past qaynaydigan ishlaydigan moddalardan foydalanadigan ikki pallali elektr stantsiyalari (freon-R12, suv-ammiak aralashmasi,) 100...200 °C haroratli termal suvlardan issiqlikdan, shuningdek gidrotermal bug 'konlarida ajratilgan suvdan foydalanishdir.
5-rasm - Kondensatsion turbinali va tabiiy bug'dan to'g'ridan-to'g'ri foydalaniladigan geotermal elektr stantsiyasining sxemasi:
1 - quduq; 2 - turbina; 3 - generator; 4 - nasos;
5 - kondansatör; 6 - sovutish minorasi; 7 - kompressor; 8 - qayta o'rnatish
Birlashtirilgan elektr va issiqlik energiyasini ishlab chiqarish
Geotermal issiqlik elektr stantsiyalarida (GeoTES) elektr va issiqlik energiyasini birgalikda ishlab chiqarish mumkin.
Eng oddiy geotermal elektr stansiya sxemasi vakuum turi 100 ° C gacha bo'lgan haroratli issiq suvning issiqligidan foydalanish uchun 6-rasmda ko'rsatilgan.
Bunday elektr stantsiyasining ishlashi quyidagicha davom etadi. 1-quduqdan issiq suv akkumulyator idishiga kiradi 2. Tankda u unda erigan gazlardan ozod qilinadi va 0,3 atm bosim saqlanadigan kengaytirgich 3 ga yuboriladi. Bu bosimda va 69 °C haroratda suvning kichik qismi bug'ga aylanadi va vakuum turbinasiga 5 yuboriladi, qolgan suv esa nasos 4 orqali issiqlik ta'minoti tizimiga quyiladi. Turbinada chiqarilgan bug 'aralashtiruvchi kondensator 7 ga chiqariladi. Kondenserdan havoni olib tashlash uchun a Vakuum pompasi 10. Sovutish suvi va chiqindi bug 'kondensati aralashmasi nasos 8 orqali kondensatordan olinadi va sovutish uchun ventilyatsiya sovutish minorasiga yuboriladi 9. Sovutish minorasida sovutilgan suv vakuum tufayli tortishish kuchi bilan kondensatorga beriladi.
12 MVt (3x4 MVt) quvvatga ega Verxne-Mutnovskaya GeoTPP Petropavlovsk-Kamchatskiy sanoat rayonini elektr energiyasi bilan ta'minlash uchun yaratilgan loyiha quvvati 200 MVt bo'lgan Mutnovskaya GeoTESning tajriba bosqichidir.
6-rasm -. Bitta kengaytirgichli vakuumli geotermal elektr stantsiyasining diagrammasi:
1 – quduq, 2 – saqlash tanki, 3 – kengaytirgich, 4 – issiq suv nasosi, 5 – vakuum turbinasi 750 kVt, 6 – generator, 7 – aralashtirish kondensatori,
8 - sovutish suvi nasosi, 9 - fan sovutish minorasi, 10 - vakuum nasosi
11 MVt quvvatga ega Pauzetskaya geotermal elektr stansiyasida (Kamchatkaning janubida) bug 'turbinalarida faqat geotermal quduqlardan olingan bug'-suv aralashmasidan ajratilgan geotermal bug' ishlatiladi. Ozernaya daryosiga harorati 120 ° C bo'lgan katta miqdordagi geotermal suv (taxminan 80 PVA ning umumiy iste'moli) tuxum qo'yadigan daryoga quyiladi, bu nafaqat geotermal sovutish suvining issiqlik potentsialini yo'qotishiga, balki sezilarli darajada yo'qolishiga olib keladi. daryoning ekologik holatini yomonlashtiradi.
Issiqlik nasoslari
Issiqlik pompasi- issiqlik energiyasini past haroratli past haroratli issiqlik energiyasidan yuqori haroratli sovutish suvi iste'molchisiga o'tkazish uchun qurilma. yuqori harorat,. Termodinamik jihatdan issiqlik pompasi teskari sovutgich mashinasidir. Agarda sovutish mashinasi asosiy maqsad evaporatator tomonidan har qanday hajmdagi issiqlikni olib tashlash orqali sovuq hosil qilishdir va kondensator issiqlikni ichkariga chiqaradi. muhit, keyin issiqlik pompasida rasm aksincha bo'ladi (7-rasm). Kondensator - bu iste'molchi uchun issiqlik ishlab chiqaradigan issiqlik almashinuvchisi va evaporatator - bu suv omborlarida, tuproqlarda joylashgan past darajadagi issiqlikdan foydalanadigan issiqlik almashtirgich. chiqindi suv va hokazo. Ishlash printsipiga ko'ra issiqlik nasoslari siqish va yutilishga bo'linadi. Kompressiv issiqlik nasoslari har doim elektr motor tomonidan boshqariladi, yutilish issiqlik nasoslari esa issiqlikdan energiya manbai sifatida ham foydalanishi mumkin. Kompressorga past darajadagi issiqlik manbai ham kerak.
Ish paytida kompressor elektr energiyasini iste'mol qiladi. Ishlab chiqarilgan issiqlik energiyasi va iste'mol qilinadigan elektr energiyasining nisbati transformatsiya koeffitsienti (yoki issiqlik konvertatsiya koeffitsienti) deb ataladi va samaradorlik ko'rsatkichi bo'lib xizmat qiladi. issiqlik pompasi. Bu qiymat evaporatator va kondensatordagi harorat darajasidagi farqga bog'liq: farq qanchalik katta bo'lsa, bu qiymat kichikroq bo'ladi.
tomonidan sovutish suvi turi kirish va chiqish sxemalarida nasoslar olti turga bo'linadi: "er osti suvi", "suv-suv", "havo-suv", "er-havo", "suv-havo", "havo-havo".
Tuproq energiyasidan issiqlik manbai sifatida foydalanilganda, suyuqlik aylanib yuradigan quvur liniyasi ma'lum bir hududda tuproqning muzlash darajasidan 30-50 sm pastroqqa ko'miladi (8-rasm). 10 kVt quvvatga ega issiqlik nasosini o'rnatish uchun 350-450 m uzunlikdagi tuproqli kontur talab qilinadi, uni o'rnatish uchun taxminan 400 m² (20x20 m) maydonga ega er uchastkasi kerak bo'ladi.
Shakl 7 - Issiqlik nasosining ishlash diagrammasi
8-rasm - Tuproq energiyasidan issiqlik manbai sifatida foydalanish
Issiqlik nasoslarining afzalliklari, birinchi navbatda, samaradorlikni o'z ichiga oladi: 1 kVt / soat issiqlik energiyasini isitish tizimiga o'tkazish uchun issiqlik nasosining o'rnatilishi 0,2-0,35 kVt / soat elektr energiyasini sarflashi kerak Barcha tizimlar yopiq halqalar yordamida ishlaydi va deyarli hech qanday ishlashni talab qilmaydi shamol va quyosh elektr stantsiyalaridan olinishi mumkin bo'lgan uskunani ishlatish uchun zarur bo'lgan elektr energiyasi narxidan tashqari xarajatlar. Issiqlik nasoslarining o'zini oqlash muddati 4-9 yil, kapital ta'mirdan oldin 15-20 yil xizmat qilish muddati.
Haqiqiy qadriyatlar Zamonaviy issiqlik nasoslarining samaradorligi -20 °C manba haroratida taxminan COP = 2,0 va +7 ° C manba haroratida COP = 4,0 ga teng.
Rossiyada geotermal energiya resurslari katta sanoat salohiyati, shu jumladan energiya. Erning 30-40 °C haroratli issiqlik zaxiralari (17.20-rasm, rangli qo'shimchaga qarang) Rossiyaning deyarli butun hududida va alohida hududlar 300 ° S gacha bo'lgan haroratli geotermal resurslar mavjud. Haroratga qarab geotermal resurslar turli sohalarda qo'llaniladi Milliy iqtisodiyot: elektr energetikasi, markaziy isitish, sanoat, qishloq xo'jaligi, balneologiya.
Geotermal resurslarning 130 ° C dan yuqori haroratlarida bitta zanjirli elektr energiyasini ishlab chiqarish mumkin. geotermal elektr stantsiyalari(GeoES). Biroq, Rossiyaning bir qator hududlarida past haroratlar 85 ° C va undan yuqori bo'lgan geotermal suvlarning sezilarli zaxiralari mavjud (17.20-rasm, rangli qo'shimchaga qarang). Bunday holda, ikkilik aylanishli GeoPP dan elektr energiyasini olish mumkin. Ikkilik elektr stantsiyalari - bu har bir kontaktlarning zanglashiga olib keladigan o'z ish suyuqligidan foydalanadigan ikki pallali stantsiyalar. Ikkilik stansiyalar, shuningdek, ba'zan ikkita ishchi suyuqlik - ammiak va suv aralashmasida ishlaydigan bir devirli stantsiyalar sifatida tasniflanadi (17.21-rasm, rangli qo'shimchaga qarang).
Rossiyadagi birinchi geotermal elektr stantsiyalari 1965-1967 yillarda Kamchatkada qurilgan: Pauzetskaya GeoPP, u ishlaydi va hozirda eng ko'p ishlab chiqaradi. arzon elektr energiyasi Kamchatkada va Paratunka GeoPP ikkilik tsikl bilan. Keyinchalik dunyoda ikkilik siklli 400 ga yaqin GeoPP qurildi.
2002 yilda Kamchatkada umumiy quvvati 50 MVt bo'lgan ikkita energiya blokiga ega Mutnovskaya GeoPP ishga tushirildi.
Elektr stantsiyasining texnologik sxemasi geotermal quduqlardan olingan bug'-suv aralashmasini ikki bosqichli ajratish yo'li bilan olingan bug'dan foydalanishni nazarda tutadi.
Ajratilgandan keyin bosimi 0,62 MPa va quruqlik darajasi 0,9998 bo'lgan bug 8 bosqichli ikki oqimli bug 'turbinasiga kiradi. Nominal quvvati 25 MVt va kuchlanishi 10,5 kV bo'lgan generator bug 'turbinasi bilan tandemda ishlaydi.
Atrof-muhit tozaligini ta'minlash texnologik sxema Elektr stansiyasi kondensat va separatorni yer qatlamlariga qaytarish, shuningdek, vodorod sulfidining atmosferaga chiqishini oldini olish tizimi bilan jihozlangan.
Geotermal resurslar isitish maqsadlarida, ayniqsa issiq geotermal suvdan bevosita foydalanishda keng qo'llaniladi.
Kam potentsial geotermal buloqlar Issiqlik nasoslari yordamida 10 dan 30 ° C gacha bo'lgan haroratda issiqlikdan foydalanish tavsiya etiladi. Issiqlik pompasi - ishni bajarish uchun tashqi ta'sirlardan foydalangan holda ichki energiyani past haroratli sovutish suvidan yuqori haroratli sovutish suviga o'tkazish uchun mo'ljallangan mashina. Issiqlik nasosining ishlash printsipi teskari Carnot aylanishiga asoslangan.
KVt elektr energiyasini iste'mol qiladigan issiqlik pompasi isitish tizimini 3 dan 7 kVtgacha issiqlik quvvati bilan ta'minlaydi. Transformatsiya koeffitsienti past darajadagi geotermal manba haroratiga qarab o'zgaradi.
Issiqlik nasoslari topildi keng qo'llanilishi dunyoning ko'plab mamlakatlarida. Eng kuchli issiqlik nasosi qurilmasi Shvetsiyada 320 MVt issiqlik quvvati bilan ishlaydi va Boltiq dengizi suvining issiqligidan foydalanadi.
Issiqlik nasosidan foydalanish samaradorligi asosan elektr va narxlarning nisbati bilan belgilanadi issiqlik energiyasi, shuningdek, sarflangan elektr (yoki mexanik) energiyaga nisbatan qancha marta ko'proq issiqlik energiyasi ishlab chiqarilganligini ko'rsatadigan transformatsiya koeffitsienti.
Issiqlik nasoslarining ishlashi energiya tizimidagi minimal yuklar davrida eng tejamkor hisoblanadi.
uchun adabiyot o'z-o'zini o'rganish
17.1.Foydalanish suv energiyasi: universitetlar uchun darslik / ed. Yu.S. Vasilyeva. -
4-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha M.: Energoatomizdat, 1995 yil.
17.2.Vasilev Yu.S., Vissarionov V.I., Kubyshkin L.I. Gidroenergetika yechimi
Kompyuterda ruscha vazifalar. M.: Energoatomizdat, 1987 yil.
17.3.Neporojniy P.S., Obrezkov V.I. Mutaxassislikka kirish. Gidroenergetika
belgi: Qo'llanma universitetlar uchun. - 2-nashr, qayta ko'rib chiqilgan. va qo'shimcha M: Energoatomizdat,
1990.
17.4.Suv-energetika va suv-xo'jalik hisoblari: universitetlar uchun darslik /
tomonidan tahrirlangan IN VA. Vissarionova. M.: MPEI nashriyoti, 2001 yil.
17.5.Hisoblash Quyosh energiyasi manbalari: universitetlar uchun darslik / ed.
IN VA. Vissarionova. M.: MPEI nashriyoti, 1997 yil.
17.6.Resurslar va qayta tiklanuvchi energiya manbalaridan foydalanish samaradorligi
Rossiyada / Mualliflar jamoasi. Sankt-Peterburg: Nauka, 2002 yil.
17.7.Dyakov A.F., Perminov E.M., Shakaryan Yu.G. Rossiyada shamol energiyasi. Davlat
va rivojlanish istiqbollari. M.: MPEI nashriyoti, 1996 yil.
17.8.Hisoblash shamol energiyasi manbalari: universitetlar uchun darslik / ed. IN VA. Vissa
Rionova. M.: MPEI nashriyoti, 1997 yil.
17.9.Mutnovskiy Kamchatkadagi geotermal elektr majmuasi / O.V. Britvin,
Mavzu: Geotermal elektr stansiyaning issiqlik diagrammasini hisoblash
Geotermal elektr stantsiyasi ikkita turbinadan iborat:
birinchisi kengayishda olingan to'yingan suv bug'ida ishlaydi
tanasi Elektr quvvati –N ePT = 3 MVt;
ikkinchisi to'yingan sovutgich bug'ida ishlaydi - R11, u ishlatiladi
kengaytirgichdan chiqarilgan suvning issiqligidan kelib chiqadi. Elektr
kuch - N eHT, MVt.
Harorat bilan geotermal quduqlardan suv t gv = 175 °C keyin
kengaytirgichga quyiladi. Ekspanderda quruq to'yingan bug' hosil bo'ladi
|
|
|
|
|
harorat 25 darajadan past t Soqchilar Bu bug 'ga yuboriladi
turbina. Ekspanderdan qolgan suv evaporatatorga o'tadi, bu erda
60 daraja sovutiladi va yana quduqqa pompalanadi. Nedog-
baqirmoq bug'lanish zavodi-20 daraja. Ishlaydigan suyuqliklar kengayadi -
turbinalarda va kondensatorlarga kiradi, ular suv bilan sovutiladi
harorati bilan daryolar t xv = 5 °C. Kondenserdagi suvning isishi hisoblanadi
10 ºS va to'yinganlik harorati 5 ºS gacha qizdirish.
Turbinalarning nisbiy ichki samaradorligi ç oi= 0,8. Elektromexanik
Turbogeneratorlarning texnik samaradorligi chem = 0,95.
Belgilang:
freonda ishlaydigan turbinaning elektr quvvati - N eCT va
geotermal elektr stansiyasining umumiy quvvati;
ikkala turbina uchun ishchi suyuqliklarni iste'mol qilish;
quduqdan suv oqimi;
Geotermal elektr stantsiyasining samaradorligi.
Variantlar uchun 3-jadvaldagi dastlabki ma'lumotlarni oling.
3-jadval
3-sonli vazifa uchun dastlabki ma'lumotlar
|
|
tashqariga
3. Xarakteristik nuqtalardagi entalpiyalarni aniqlang:
|
|
4. Turbinadagi mavjud issiqlik tushishini hisoblaymiz:
PT PT
5. Turbinadagi haqiqiy issiqlik tushishini toping:
NIPT =NOPT ⋅ç oi = 744,6 ⋅ 0,8 = 595,7kJ /kg .
6. Bug'ni iste'mol qilish (geotermal quduqdan suv) suvga
formuladan foydalanib turbinani topamiz:
DoPT =
NIPT ⋅ç Em
5,3kg /Bilan .
7. Geotermal quduqdan evaporatatorga va unga suv oqimi
Butun geotermal elektr stantsiyasi odatda tenglamalar tizimidan topiladi:
PT ISP
Ushbu tizimni hal qilib, biz quyidagilarni topamiz:
7.1 geotermal quduqdan bug'latgichga suv oqimi:
hGW −hp
2745,9 − 733,25
733,25 − 632, 25
7.2 Umuman geotermal quduqdan suv oqimi
DGW = 5,3 + 105,6 = 110,9kg /Bilan .
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8. Ikkinchi turbinada freon oqimining tezligi issiqlik tenglamasidan topiladi
umumiy balans:
ISP vykhI XT XT
qaerda ç Va= 0,98 - evaporatatorning samaradorligi.
⋅ç Va ⋅
hp −hexit
105,6 ⋅ 0,98 ⋅
632,25 − 376,97
114,4kg /Bilan .
9. Sovutish suyuqligida ishlaydigan ikkinchi turbinaning elektr quvvati
pastki, formula bilan aniqlanadi:
Qayerda HiXT = (hp −h HT)ç oi- ikkinchidan haqiqiy issiqlik farqi
XT XT T
10. Geotermal elektr stantsiyasining umumiy elektr quvvati quyidagilarga teng bo'ladi:
GeoTES XT
11. GeoTES samaradorligini topamiz:
ç GeoTES
GeoTES
D −h
⎜ ⎜D
N eGeoTES
⎛ ⎛ 5,3 105,6 ⎞ ⎞
⎝ 110,9 110,9 ⎠ ⎠
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
GEOTERMAL ELEKTR STANSIYANI HISOBI
Ko'ra, ikkilik turdagi geotermal elektr stantsiyasining issiqlik sxemasini hisoblaylik.
Bizning geotermal elektr stantsiyamiz ikkita turbinadan iborat:
Birinchisi kengaytirgichda olingan to'yingan suv bug'ida ishlaydi. Elektr quvvati - ;
Ikkinchisi kengaytirgichdan chiqarilgan suvning issiqligi tufayli bug'langan sovutgich R11 ning to'yingan bug'ida ishlaydi.
Bosim pgw va harorat tgw bo'lgan geotermal quduqlardan suv kengaytirgichga kiradi. Ekspander pp bosimli quruq to'yingan bug' hosil qiladi. Bu bug 'bug' turbinasiga yuboriladi. Kengaytirgichdan qolgan suv evaporatatorga boradi, u erda sovutiladi va yana quduqqa tugaydi. Bug'lanish moslamasidagi harorat bosimi = 20 ° S. Ishchi suyuqliklar turbinalarda kengayadi va kondensatorlarga kiradi, u erda ular daryo suvi bilan thw haroratda sovutiladi. Kondensatorda suvni isitish = 10 ° C va to'yinganlik haroratiga to'liq isitish = 5 ° C.
Turbinalarning nisbiy ichki samaradorligi. Turbogeneratorlarning elektromexanik samaradorligi = 0,95.
Dastlabki ma'lumotlar 3.1-jadvalda keltirilgan.
Jadval 3.1. GeoPPni hisoblash uchun dastlabki ma'lumotlar
Ikkilik turdagi GeoPP ning sxematik diagrammasi (3.2-rasm).
Guruch. 3.2.
Shakldagi diagramaga ko'ra. 3.2 va dastlabki ma'lumotlar biz hisob-kitoblarni amalga oshiramiz.
Devrenni hisoblash bug 'turbinasi, quruq to'yingan suv bug'ida ishlaydi
Turbina kondensatorining kirish qismidagi bug' harorati:
kondensatorning kirish qismidagi sovutish suvi harorati qayerda; - kondensatordagi suvni isitish; - kondensatordagi harorat farqi.
Turbinali kondensatordagi bug 'bosimi suv va suv bug'ining xossalari jadvallaridan aniqlanadi:
Bir turbinada mavjud bo'lgan issiqlik tushishi:
turbinaning kirish qismida quruq to'yingan bug'ning entalpiyasi qayerda; - turbinada bug'ning kengayishining nazariy jarayoni oxiridagi entalpiya.
Ekspanderdan bug 'turbinasiga bug' iste'moli:
nisbiy ichki qaerda Bug'ning samaradorligi turbinalar; - turbogeneratorlarning elektromexanik samaradorligi.
Geotermal suv kengaytirgichni hisoblash
Expander issiqlik balansi tenglamasi
quduqdan geotermal suvning oqim tezligi qayerda; - quduqdan geotermal suvning entalpiyasi; - kengaytirgichdan evaporatatorga suv oqimi; - kengaytirgichning chiqishidagi geotermal suvning entalpiyasi. Qaynayotgan suvning entalpiyasi sifatida suv va suv bug'ining xossalari jadvalidan aniqlanadi.
Kengaytiruvchi material balansi tenglamasi
Bu ikki tenglamani birgalikda yechish orqali va aniqlash kerak.
Ekspanderning chiqishidagi geotermal suvning harorati suv va suv bug'ining xususiyatlari jadvalidan kengaytirgichdagi bosimdagi to'yinganlik harorati sifatida aniqlanadi:
Freonda ishlaydigan turbinaning issiqlik davrining xarakterli nuqtalarida parametrlarni aniqlash
Turbina kirishidagi freon bug'ining harorati:
Turbinaning chiqishidagi freon bug'ining harorati:
Turbinaning kirish qismidagi sovutgich bug'ining entalpiyasi bilan aniqlanadi p-h diagrammasi to'yinganlik chizig'idagi freon uchun:
240 kJ/kg.
Turbinaning chiqishidagi freon bug'ining entalpiyasi chiziqlar va harorat chizig'i kesishmasidagi freon uchun p-h diagrammasidan aniqlanadi:
220 kJ/kg.
Kondensatorning chiqishidagi qaynayotgan freonning entalpiyasi harorat bo'yicha qaynayotgan suyuqlik uchun egri chiziqdagi freon uchun p-h diagrammasidan aniqlanadi:
215 kJ/kg.
Evaporatatorni hisoblash
Evaporatatorning chiqishidagi geotermal suv harorati:
Evaporatatorning issiqlik balansi tenglamasi:
suvning issiqlik sig'imi qayerda. =4,2 kJ/kg oling.
Ushbu tenglamadan aniqlash kerak.
Freonda ishlaydigan turbinaning quvvatini hisoblash
freon turbinasining nisbiy ichki samaradorligi qayerda; - turbogeneratorlarning elektromexanik samaradorligi.
Quduqqa geotermal suv quyish uchun nasos quvvatini aniqlash
nasosning samaradorligi qayerda, 0,8 ga teng; - geotermal suvning o'rtacha solishtirma hajmi.