Двоконтурні геотермальні теплоелектростанції. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Альтернативні джерела енергії

 Коментарі до статті

До складу двоконтурної ГеоТЕУ (рис. 4.2) входить парогенератор 4, в якому теплова енергія геотермальної пароводяної суміші використовується для нагрівання і випаровування поживної води традиційної вологопарової паротурбінної установки 6 з електрогенератором 5. Відпрацювала в парогенераторі геотермальна вода закачується насосом 3. поживної води турбоустановки ведеться звичайними способами. Поживний насос 2 повертає конденсат з конденсатора 8 парогенератор.

У двоконтурній установці гази, що не конденсуються, в паровому контурі відсутні, тому в конденсаторі забезпечується більш глибокий вакуум і термічний ККД установки зростає в порівнянні з одноконтурною. На виході з парогенератора теплота геотермальних вод, що залишається, може, як і в разі одноконтурної ГеоТЕС, використовуватися для потреб теплопостачання.

Рис.4.2. Теплова схема двоконтурної ГеоТЕС

Гази, у тому числі сірководень, подаються з парогенератора до барботажного абсорберу і розчиняються у відпрацьованій геотермальній воді, після чого вона закачується в свердловину поховання. За даними випробувань на Океанській ГеоТЕС (Курильські острови), що будується, в барботажному абсорбері розчиняється 93.97% вихідного сірководню.

Перепад температур у парогенераторі знижує ентальпію гострої пари двоконтурної установки h₁ в порівнянні з одноконтурною, проте в цілому теплоперепад у турбіні збільшується через зменшення ентальпії пари, що відпрацювала h₂. Термодинамічний розрахунок циклу ведеться як для звичайної паротурбінної ТЕС (див. розділ сонячних паротурбінних установок).

Витрата гарячої води з геотермальних свердловин для встановлення потужністю N, кВт визначається з виразу

, кг/с (4.3)

де - перепад температур геотермальної води на вході та виході з парогенератора,°C, - ККД парогенератора. Повний ККД сучасних двоконтурних паротурбінних ГеоТЕУ складає 17.27%.

На родовищах із порівняно низькою температурою геотермальних вод (100-200°С) застосовують двоконтурні установки на низько- киплячих робочих тілах (фреонах, вуглеводнях). Економічно виправдано використання таких установок для утилізації теплоти відсепарованої води одноконтурних ГеоТЕС (замість теплофікаційного теплообмінника на рис. 4.1). У нашій країні вперше в світі (1967 р.) створено енергоустановку цього типу на хладоні R-12 потужністю 600 кВт, побудовану на Паратунському геотермальному родовищі (Камчатка) при науковому керівництві інституту теплофізики Сибірського відділення АН СРСР. Перепад температур теплоносія становив 80...5^оЗ холодна вода подавалася в конденсатор з р. Паратунка із середньорічною температурою 5^оС. На жаль, ці роботи не набули розвитку через колишню дешевизну органічного палива.

В даний час у АТ "Кіровський завод" опрацьовано проект та технічна документація двоконтурного геотермального модуля потужністю 1,5 МВт на фреоні R142в (резервний теплоносій - ізобутан). Енергомодуль повністю виготовлятиметься в заводських умовах і доставлятиметься залізничним транспортом, будівельно-монтажні роботи та підключення до енергосистеми вимагатимуть мінімальних витрат. Очікується, що заводську вартість при серійному виготовленні енергомодулів буде знижено приблизно до $800 за кіловат встановленої потужності.

Поряд з ГеоТЕС на однорідному низькокиплячому теплоносії в ЕНІН розробляється перспективна установка на суміші водоаміачному робочому тілі. Основна перевага такої установки – можливість її використання у широкому інтервалі температур геотермальних вод та пароводяної суміші (від 90 до 220)^оЗ). При однорідному робочому тілі відхилення температури на виході з парогенератора на 10...20^оЗ розрахункової призводить до різкого зниження ККД циклу - в 2.4 рази. Змінюючи концентрацію компонентів сумішевого теплоносія, можна забезпечити при мінливих температурах прийнятні показники установки. Потужність водоаміачної турбіни в цьому діапазоні температур змінюється менш ніж на 15%. Крім того, така турбіна має найкращі масогабаритні показники, і водоаміачна суміш відрізняється найкращими характеристиками теплообміну, що дозволяє зменшити металоємність та вартість парогенератора та конденсатора порівняно з енергомодулем на однорідному теплоносії. Такі енергоустановки можуть бути широко використані для утилізації скидної теплоти в промисловості. Вони можуть мати постійний попит на міжнародному ринку геотермального обладнання.

Розрахунок ГеоТЕУ з низькокиплячими та сумішевими робочими тілами проводиться з використанням таблиць термодинамічних властивостей і h - s діаграм парів цих рідин.

До проблеми ГеоТЕС примикає можливість використання теплових ресурсів Світового океану, що часто згадується в літературі. У тропічних широтах температура морської води лежить на поверхні близько 25^оЗ, на глибині 500...1000 м - близько 2...3^оЩе в 1881 р. Д'Арсонваль висловив ідею використовувати цю різницю температур для виробництва електроенергії. Схема установки за одним із проектів реалізації цієї ідеї представлена ​​на рис. 4.3.

Рис.4.3. Схема океанської ТЕС: 1 – насос подачі теплої поверхневої води; 2 - парогенератор низько- киплячого теплоносія; 3 – турбіна; 4 – електрогенератор; 5 – конденсатор; 6 – насос подачі холодної глибинної води; 7 – поживний насос; 8 - судноплатформа

Насос 1 подає теплу поверхневу воду парогенератор 2, де випаровується низькокиплячий теплоносій. Пара з температурою близько 20°C направляється в турбіну 3, що приводить в рух електрогенератор 4. Відпрацьована пара надходить в конденсатор 5 і конденсується холодною глибинною водою, що подається циркуляційним насосом 6. Поживний насос 7 повертає теплоносій парогенератор.

При підйомі через теплі поверхневі шари глибинна вода нагрівається не менше ніж до 7...8°C, відповідно відпрацьована волога пара теплоносія матиме температуру не нижче 12...13°C. У результаті термічний ККД цього циклу становитиме = 0,028, а реального циклу - менше 2%. У той же час для океанської ТЕЦ характерні високі витрати енергії на власні потреби, будуть потрібні дуже великі витрати теплої та холодної води, а також теплоносія, споживання енергії насосами перевищать енергію, що виробляється блоком. У США спроби реалізувати такі енергоустановки біля Гавайських островів не дали позитивного результату.

Інший проект океанської ТЕС – термоелектричний – передбачає використовувати ефект Зеєбека, розміщуючи спаї термоелектродів у поверхневих та глибинних шарах океану. Ідеальний ККД такої установки, як для циклу Карно, становить близько 2%. У п.3.2 показано, що реальний ККД термоперетворювачів значно нижчий. Відповідно для теплознімання в поверхневих шарах океанської води та віддачі теплоти в глибинних довелося б споруджувати поверхні теплообміну ("підводні вітрила") дуже великої площі. Це неможливо для енергетичних установок майже помітної потужності. Мала щільність енергії є перешкодою використання океанських запасів теплоти.

Автор: Лабейш В.Г.

Дивіться інші статті розділу Альтернативні джерела енергії.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Машина для проріджування квітів у садах 02.05.2024

У сучасному сільському господарстві розвивається технологічний прогрес, спрямований на підвищення ефективності догляду за рослинами. В Італії було представлено інноваційну машину для проріджування квітів Florix, створену з метою оптимізації етапу збирання врожаю. Цей інструмент оснащений мобільними важелями, що дозволяють легко адаптувати його до особливостей саду. Оператор може регулювати швидкість тонких проводів, керуючи ним із кабіни трактора за допомогою джойстика. Такий підхід значно підвищує ефективність процесу проріджування квітів, забезпечуючи можливість індивідуального налаштування під конкретні умови саду, а також сорт та вид фруктів, що вирощуються на ньому. Після дворічних випробувань машини Florix на різних типах плодів результати виявились дуже обнадійливими. Фермери, такі як Філіберто Монтанарі, який використовував машину Florix протягом кількох років, відзначають значне скорочення часу та трудовитрат, необхідних для проріджування кольорів. ...>>

Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону 02.05.2024

Мікроскопи відіграють важливу роль у наукових дослідженнях, дозволяючи вченим занурюватися у світ невидимих ​​для ока структур та процесів. Однак різні методи мікроскопії мають обмеження, і серед них було обмеження дозволу при використанні інфрачервоного діапазону. Але останні досягнення японських дослідників із Токійського університету відкривають нові перспективи вивчення мікросвіту. Вчені з Токійського університету представили новий мікроскоп, який революціонізує можливості мікроскопії в інфрачервоному діапазоні. Цей удосконалений прилад дозволяє побачити внутрішні структури живих бактерій із дивовижною чіткістю в нанометровому масштабі. Зазвичай мікроскопи в середньому інфрачервоному діапазоні обмежені низьким дозволом, але нова розробка японських дослідників дозволяє подолати ці обмеження. За словами вчених, розроблений мікроскоп дозволяє створювати зображення з роздільною здатністю до 120 нанометрів, що в 30 разів перевищує дозвіл традиційних метрів. ...>>

Пастка для комах 01.05.2024

Сільське господарство - одна з ключових галузей економіки, і боротьба зі шкідниками є невід'ємною частиною цього процесу. Команда вчених з Індійської ради сільськогосподарських досліджень – Центрального науково-дослідного інституту картоплі (ICAR-CPRI) у Шимлі представила інноваційне вирішення цієї проблеми – повітряну пастку для комах, яка працює від вітру. Цей пристрій адресує недоліки традиційних методів боротьби зі шкідниками, надаючи дані про популяцію комах у реальному часі. Пастка повністю працює за рахунок енергії вітру, що робить її екологічно чистим рішенням, яке не вимагає електроживлення. Її унікальна конструкція дозволяє відстежувати як шкідливі, так і корисні комахи, забезпечуючи повний огляд популяції в будь-якій сільськогосподарській зоні. "Оцінюючи цільових шкідників у потрібний час, ми можемо вживати необхідних заходів для контролю як комах-шкідників, так і хвороб", - зазначає Капіл. ...>>

Випадкова новина з Архіву Мікропроцесор Google Edge TPU для алгоритмів машинного навчання 29.07.2018 Google анонсувала співпроцесор Edge TPU для апаратного прискорення навчених нейромережевих моделей у кінцевих пристроях, комплект розробника та програмне забезпечення Cloud IoT Edge для роботи з ним. Продукти покликані спростити розробку та широкомасштабне розгортання пристроїв Інтернету речей. Edge TPU є інтегральною схемою спеціального призначення (ASIC), оптимізованою для ефективного виконання алгоритмів нейромереж. Вона дозволяє запускати моделі машинного навчання на двигуні TensorFlow Lite на межі мережі. Чіп може працювати з платформою Cloud TPU, тому тренування алгоритмів можна проводити в хмарі і моментально виводити умовиводи в режимі реального часу в момент підключення цих пристроїв до мережі - на так званому краю. В реальному часі Edge TPU обробляє HD відео з частотою 30 кадрів в секунду, використовуючи для цього кілька нейромережних моделей, що часто використовуються, пише Google. Інші характеристики корпорація не розкриває. Компанія створила комплект розробника для роботи з Edge TPU. До нього увійшла система на модулі (SOM) Edge TPU Dev Board з центральним процесором NXP i.MX 8M, графічним процесором Integrated GC7000, модулями Wi-Fi та Bluetooth у компактному форм-факторі. Другий пристрій із комплекту - Edge TPU Accelerator з роз'ємом USB Type-C для підключення SOM до Linux-системи. Обидва продукти підтримують операційні системи Debian Linux та Android Things.

Інші цікаві новини:

▪ Комп'ютер читає думки у реальному часі

▪ Ентомологія проїздом

▪ Передача сигналу через людські тканини

▪ Ліки з отрути риби фугу

▪ Сонячний велосипед

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Основи безпечної життєдіяльності (ОБЖД). Добірка статей

▪ стаття Кишка тонка. Крилатий вислів

▪ стаття Що таке шкіра? Детальна відповідь

▪ стаття Надання допомоги при харчовому отруєнні. Поради туристу

▪ стаття Арбітр сигналів. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

▪ стаття УМЗЧ із регульованим вихідним опором. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки

Залишіть свій коментар до цієї статті:

All languages ​​of this page

Arabic	Hebrew	Polish
Bengali	Hindi	Portuguese
Chinese	Italian	Spanish
English	Japanese	Turkish
French	Korean	Ukrainian
German	Malay	Vietnamese

Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт

www.diagram.com.ua
2000-2024