二回線地熱発電所。スキーム、説明

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デュアルサーキット 地熱火力発電所。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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二重回路 GeoTEP (図 4.2) には蒸気発生器 4 が含まれており、地熱蒸気と水の混合物の熱エネルギーを利用して、電気で従来の湿式蒸気タービンプラント 6 の給水を加熱して蒸発させます。蒸気発生器で使用された地熱水は、ポンプ 5 によって戻り井 3 に汲み上げられます。タービンプラントの給水は、従来の方法でドライクリーニングされます。供給ポンプ８は、凝縮水を凝縮器７から蒸気発生器に戻す。

二重回路プラントでは、蒸気回路内に非凝縮性ガスが存在しないため、復水器内の真空がより深くなり、単回路プラントと比較してプラントの熱効率が向上します。蒸気発生器の出口では、単回路地熱発電所の場合と同様に、地熱水の残留熱を熱供給需要に利用できます。

二重回路地熱火力発電所
図4.2。二重回路GeoTPPの熱スキーム

硫化水素などのガスは蒸気発生器からバブリング吸収塔に供給され、廃地熱水に溶解した後、廃棄井に汲み上げられます。建設中のオーシャンジオTPP（千島列島）での試験データによると、初期硫化水素の93.97％が発泡吸収体に溶解している。

蒸気発生器の温度差二重回路設備の生蒸気のエンタルピーを低減します。 h₁ ただし、一般に、排気蒸気のエンタルピー h の低下により、タービンでの熱損失が増加します。₂。サイクルの熱力学計算は、従来の蒸気タービン火力発電所と同様に実行されます（太陽熱蒸気タービン設備のセクションを参照）。

N、kW の容量を持つ施設の地熱井からの熱水の流量は、次の式から決定されます。

、kg / s、（4.3）

どこ - 蒸気発生器の入口と出口における地熱水の温度差、°C、 - 蒸気発生器の効率。最新の二重回路蒸気タービン GeoTEP の総合効率は 17.27% です。

比較的低温の地熱水（100～200℃）の鉱床では、低沸点の作動流体（フレオン、炭化水素）に対して二重回路設備が使用されます。また、(図 4.1 の熱交換器の代わりに) シングルループ GeoTPP から分離された水の熱を利用するために、そのような設備を使用することも経済的に正当化されます。我が国では、世界で初めて（1967年）、出力12kWのフロンR-600をベースとしたこのタイプの発電所が、パラトゥンスキー地熱地帯（カムチャツカ州）に、科学者の科学的指導の下に建設されました。ソ連科学アカデミーのシベリア支部の熱物理学研究所。冷却水の温度差は80...5℃でした^оＣの場合、復水器には川から冷水が供給された。年間平均気温が5度のパラトゥンカ^оS. 残念ながら、かつての化石燃料の安さのため、これらの研究は発展しませんでした。

現在、JSC "Kirovskiy Zavod" は、フレオン R1,5v (バックアップ冷却材 - イソブタン) を使用した 142 MW の容量を持つ二重回路地熱モジュールのプロジェクトと技術文書を開発しています。パワーモジュールは工場で完全に製造され、鉄道で配送され、建設と設置作業、電力網への接続にかかるコストは最小限です。パワーモジュールの連続生産にかかる工場コストは、設置容量 800 キロワットあたり約 XNUMX ドルに削減されると予想されます。

均一な低沸点熱媒体上で動作する GeoTPP に加えて、ENIN は水とアンモニアの混合作動流体をベースにした有望なプラントの開発を進めています。このような設備の主な利点は、幅広い温度範囲の地熱水および蒸気と水の混合物（90℃から220℃）で使用できることです。^оと）。均質な作動流体の場合、蒸気発生器の出口温度の偏差は 10 ～ 20 です。^о計算値からの C は、サイクル効率の急激な低下につながります - 2.4 倍。混合熱媒体の成分の濃度を変更することにより、さまざまな温度での設備の許容可能な性能を確保することができます。この温度範囲でのアンモニア水タービンの出力の変化は 15% 未満です。さらに、このようなタービンは重量とサイズのパラメータが最適であり、水とアンモニアの混合物はより優れた熱伝達特性を備えているため、蒸気発生器と復水器の金属消費量とコストを削減することができます。均一な熱媒体。このような発電所は、産業廃熱回収に広く使用できます。彼らは地熱機器に対して国際市場で強い需要を持っている可能性があります。

低沸点の混合作動流体を使用した GeoTEU の計算は、熱力学特性の表とこれらの液体の蒸気の h - s 線図を使用して実行されます。

世界の海洋の熱資源を利用する可能性は、文献でよく言及されており、GeoTES の問題と隣接しています。熱帯の緯度では、表面の海水の温度は約25度です^оC、深さ 500 ～ 1000 m - 約 2 ～ 3^оC. 1881 年に、ダルソンヴァルはこの温度差を利用して発電するという考えを表明しました。このアイデアを実現するプロジェクトの 4.3 つの設置図を図に示します。 XNUMX.

二重回路地熱火力発電所
図4.3。海洋火力発電所の図: 1 - 暖かい地表水を供給するためのポンプ。 2 - 低沸点冷却材蒸気発生器。 3 - タービン。 4 - 発電機。 5 - コンデンサー。 6 - 冷深水供給ポンプ。 7 - 供給ポンプ。 8 - 船のプラットフォーム

ポンプ 1 は暖かい地表水を蒸気発生器 2 に供給し、そこで低沸点冷却材が蒸発します。約20度の蒸気°Cはタービン3に送られ、発電機4を駆動します。排気蒸気は復水器5に入り、循環ポンプ6によって供給される冷たい深層水によって凝縮されます。供給ポンプ7は冷却剤を蒸気発生器に戻します。

暖かい表層を通って上昇するとき、深層水は少なくとも 7...8 ℃まで加熱されます。°それぞれ、C、冷却剤の排出された湿った蒸気の温度は少なくとも 12...13 ℃になります。°C. その結果、このサイクルの熱効率は = 0,028、実際のサイクルでは 2% 未満です。同時に、海洋CHPは、それ自体のニーズに応じてエネルギーコストが高いという特徴があり、温水と冷水、および冷却剤を非常に大量に消費するため、ポンプのエネルギー消費量がユニットによって生成されるエネルギーを超えます。。米国では、ハワイ諸島の近くにそのような発電所を導入する試みが行われましたが、良い結果は得られませんでした。

もう 2 つの海洋火力発電所プロジェクトである熱電発電では、熱電極接合部を海洋の表層と深層に配置することでゼーベック効果を利用します。このような設備の理想的な効率は、カルノーサイクルと同様に約 3.2% です。セクション XNUMX は、サーマルコンバータの実際の効率が XNUMX 桁低いことを示しています。したがって、海水の表層で熱を除去し、深層で熱を伝達するには、非常に広い面積の熱交換面（「水中帆」）を構築する必要がある。これは、実際に顕著な出力を有する発電所にとっては非現実的である。エネルギー密度が低いため、海洋熱埋蔵量の利用が妨げられています。

著者: ラベイシュ V.G.

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