第五章地热发电技术 CQSONG
第五章 地热发电技术 (二) CQSONG
5-3地热发电原理和技术 ■地热能的利用可分为直接利用和地热发电两大 方面 地热发电原理及分类(示意图2) ■原理地热发电是利用地厂热水和蒸汽为动力 源的一种新型发电技术,它涉及地质学、地球 物理、地球化学、钻探技术、材料科学和发电 工程等多种现代科学技术。示意图1 分类:按照载热体类型、温度、压力和其他特性 的不同,可把地热发电的方式划分为地热蒸汽 发电和地下热水发电两大类.(外景图) 示意图3
2 5-3 地热发电原理和技术 地热能的利用可分为直接利用和地热发电两大 方面. 一、地热发电原理及分类(示意图2) 原理:地热发电是利用地厂热水和蒸汽为动力 源的一种新型发电技术，它涉及地质学、地球 物理、地球化学、钻探技术、材料科学和发电 工程等多种现代科学技术。示意图1 分类:按照载热体类型、温度、压力和其他特性 的不同，可把地热发电的方式划分为地热蒸汽 发电和地下热水发电两大类.（外景图） 示意图3
1、地热蒸汽发电 地热蒸汽发电 (1)背压式汽轮机发电系统。最简单的地热干蒸汽发电, 是采用背压式汽轮机地热蒸汽发电系统如图) 工作原理:首先把干蒸汽从蒸汽井中引出,先加以净 化,经过分离器分离出所含的固体杂质,然后就可把 蒸汽通入汽轮机做功,驱动发电机发电。做功后的蒸 汽,可直接排入大气;也可用于工业生产中的加热过 程 ■应用:这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量 很高的场合,或者综合利用于工农业生产和人民生活 的场
3 1、地热蒸汽发电 1．地热蒸汽发电 (1)背压式汽轮机发电系统。最简单的地热干蒸汽发电， 是采用背压式汽轮机地热蒸汽发电系统(如图) 工作原理：首先把干蒸汽从蒸汽井中引出，先加以净 化，经过分离器分离出所含的固体杂质，然后就可把 蒸汽通入汽轮机做功，驱动发电机发电。做功后的蒸 汽，可直接排入大气；也可用于工业生产中的加热过 程。 应用：这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量 很高的场合，或者综合利用于工农业生产和人民生活 的场合
1、地热蒸汽发电 (2)凝汽式汽轮机发电系统 为提高地热电站的机组出力和发电效率,通常 采用凝汽式汽轮机地热蒸汽发电系统如图) 在该系统中,由于蒸汽在汽轮机中能膨胀到很 低的压力,因而能做出更多的功。做功后的蒸 汽排入混合式凝汽器,并在其中被循环水泵打 入冷却水所冷却而凝结成水,然后排走 在凝汽器中,为保持很低的冷凝压力,即真空 状态,设有两台带有冷却器的射汽抽气器来抽 气,把由地热蒸汽带来的各种不凝结气体和外 界漏入系统中的空气从凝汽器中抽走
4 1、地热蒸汽发电 (2)凝汽式汽轮机发电系统 为提高地热电站的机组出力和发电效率，通常 采用凝汽式汽轮机地热蒸汽发电系统(如图)。 在该系统中，由于蒸汽在汽轮机中能膨胀到很 低的压力，因而能做出更多的功。做功后的蒸 汽排入混合式凝汽器，并在其中被循环水泵打 入冷却水所冷却而凝结成水，然后排走。 在凝汽器中，为保持很低的冷凝压力，即真空 状态，设有两台带有冷却器的射汽抽气器来抽 气，把由地热蒸汽带来的各种不凝结气体和外 界漏入系统中的空气从凝汽器中抽走
2.地下热水发电 两种方式:闪蒸地热发电系统;双循环地 热发电系统 (1)闪蒸地热发电系统:直接利用地下热水 所产生的蒸汽进入汽轮机工作。也叫做减 五扩容法地热发电系统。 类型:可以分为 1)单级闪蒸地热发电系统(又包括湿蒸汽型 和热水型两种);(图) 2)两级闪蒸地热发电系统;(图) 3)全流法地热发电系统;(图)
5 2．地下热水发电 两种方式：闪蒸地热发电系统；双循环地 热发电系统 （1）闪蒸地热发电系统：直接利用地下热水 所产生的蒸汽进入汽轮机工作。也叫做减 压扩容法地热发电系统。 类型：可以分为： 1）单级闪蒸地热发电系统(又包括湿蒸汽型 和热水型两种)；（图） 2）两级闪蒸地热发电系统； （图） 3）全流法地热发电系统； （图）
2.地下热水发电 (2)双循环地热发电系统:利用地下热水来加热某 种低沸点工质,使其产生蒸汽进入汽轮机工作。 (图) ■双循环地热发电也叫做低沸点工质地热发电或中间 介质法地热发电,又叫做热交换法地热发电 ■在这种发电系统中,低沸点介质常采用两种流体; 种是采用地热流体作热源;另一种是采用低沸点 工质流体作为一种工作介质来完成将地下热水的热 能转变为机械能。所谓双循环地热发电系统即是由 些而得名。 常用的低沸点工质有氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟 利昂—11、氟利昂-12等
6 2．地下热水发电 （2）双循环地热发电系统：利用地下热水来加热某 种低沸点工质，使其产生蒸汽进入汽轮机工作。 （图） 双循环地热发电也叫做低沸点工质地热发电或中间 介质法地热发电，又叫做热交换法地热发电。 在这种发电系统中，低沸点介质常采用两种流体； 一种是采用地热流体作热源；另一种是采用低沸点 工质流体作为一种工作介质来完成将地下热水的热 能转变为机械能。所谓双循环地热发电系统即是由 此而得名。 常用的低沸点工质有氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟 利昂—11、氟利昂—12等
双循环地热发电系统的优缺点 优点:利用低温位热能的热效率较高:设 备紧凑,汽轮机的尺寸小;易于适应化学 成分比较复杂的地下热水 ■缺点:不像扩容法那样可以方便地使用混 合式蒸发器和冷凝器;大部分低沸点工质 传热性都比水差,采用此方式需有相当大 的金属换热面积;低沸点工质价格较 来源欠广,有些低沸点工质还有易燃、易 爆、有毒、不稳定、对金属有腐蚀等特性
7 双循环地热发电系统的优缺点 优点：利用低温位热能的热效率较高：设 备紧凑，汽轮机的尺寸小；易于适应化学 成分比较复杂的地下热水。 缺点：不像扩容法那样可以方便地使用混 合式蒸发器和冷凝器；大部分低沸点工质 传热性都比水差，采用此方式需有相当大 的金属换热面积；低沸点工质价格较高， 来源欠广，有些低沸点工质还有易燃、易 爆、有毒、不稳定、对金属有腐蚀等特性
双循环地热发电系统的分类 a)单级双循环地热发电系统如图 b)两级双循环地热发电系统如图) c)闪蒸与双循环两级串联发电系统如图)。 经济性是考察地热发电站设计和建设的最重要的综 合性指标。 衡量地热发电站经济性的指标,主要有兩个 1)一个是发电量(wkWh/協水),它表示地热发电站发 电效率的高低; 2)一个是地热发电站的投资费用元/kw),它表示电站 建设费用的大小
8 双循环地热发电系统的分类 a) 单级双循环地热发电系统(如图)； b) 两级双循环地热发电系统(如图)； c) 闪蒸与双循环两级串联发电系统(如图)。 经济性是考察地热发电站设计和建设的最重要的综 合性指标。 衡量地热发电站经济性的指标，主要有两个： 1）一个是发电量(kWh／t热水)，它表示地热发电站发 电效率的高低； 2）一个是地热发电站的投资费用(元/kw)，它表示电站 建设费用的大小
二、地热发电资源勘探与开采 1.地热勘探 (1)勘探内容主要有: a)载热流体的类型,如蒸汽、热水或汽水混合物等 b)地热田的热力参数,包括地热田的热储量、地热水和 冷水的稳定流量、温度及其昼夜、季节、年度变化数 据等; c)地热水输出计篁参数,包括钻井井口的静水压力(水头 高度、动水压力、密封压力等; d)地热发电防腐蚀有关数据.如地热水的化学成分等 e)地热发电工程施工的有关数椐,如地热水开釆区的工 程地质条件(包括工程基础砌置深度内土层岩性、厚度、 土壤的物理和力学性质)反地下水的水温、水位、水量 等
9 二、地热发电资源勘探与开采 1．地热勘探 （1）勘探内容主要有： a) 载热流体的类型，如蒸汽、热水或汽水混合物等； b) 地热田的热力参数，包括地热田的热储量、地热水和 冷水的稳定流量、温度及其昼夜、季节、年度变化数 据等； c) 地热水输出计算参数，包括钻井井口的静水压力(水头 高度)、动水压力、密封压力等； d) 地热发电防腐蚀有关数据．如地热水的化学成分等； e) 地热发电工程施工的有关数据，如地热水开采区的工 程地质条件(包括工程基础砌置深度内土层岩性、厚度、 土壤的物理和力学性质)反地下水的水温、水位、水量 等
1.地热勘探 (2)地热资源的普查勘探方法 地球物理方法:地球物理方法包括地表温度 测量、热流测量以及电法、重力、磁力和 地震勘探等方法。 ■地球化学方法:它主要是分析热泉或沸泉 的化学成分,为确定是否勘探提供指导。 从勘探到地热田开发,化学勘探都是了解 地热田的重要方法
10 1．地热勘探 （2）地热资源的普查勘探方法 地球物理方法：地球物理方法包括地表温度 测量、热流测量以及电法、重力、磁力和 地震勘探等方法。 地球化学方法：它主要是分析热泉或沸泉 的化学成分，为确定是否勘探提供指导。 从勘探到地热田开发，化学勘探都是了解 地热田的重要方法