Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын дулааны схемийн тооцоо. газрын гүний дулааны эрчим хүч. газрын гүний дулааны цахилгаан станцын тооцоо. далай тэнгисийн дулааны энергийг ашиглах. Цахилгаан эрчим хүчний үйлдвэрлэлийн хоёртын мөчлөгтэй газрын гүний дулааны цахилгаан станцууд
газрын гүний дулааны эрчим хүч
Хийсвэр.
Оршил.
Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгааны өртөг.
Ном зүй.
Хийсвэр.
Энэхүү баримт бичигт дэлхийн хэмжээнд төдийгүй манай Орос улсад газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжлийн түүхийг харуулсан болно. Манай улсын Камчатка, Сахалин, Хойд Кавказ зэрэг бүс нутгуудын хот, суурин газруудыг дулаан, халуун усаар хангахын зэрэгцээ дэлхийн гүний дулааныг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргахад ашиглахад дүн шинжилгээ хийсэн. Газрын гүний дулааны ордуудыг ашиглах, цахилгаан станц барих, түүнийгээ нөхөх хугацааны эдийн засгийн үндэслэлийг гаргасан. Газрын гүний дулааны эх үүсвэрийн энергийг бусад төрлийн эрчим хүчний эх үүсвэртэй харьцуулснаар бид эрчим хүчний хэрэглээний нийт тэнцвэрт чухал байр суурийг эзлэх газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэх хэтийн төлөвийг олж авдаг. Ялангуяа Камчаткийн бүс нутаг, Курилын арлууд, хэсэгчлэн Приморье, Хойд Кавказын эрчим хүчний салбарыг өөрчлөн зохион байгуулах, дахин тоноглохын тулд өөрсдийн газрын гүний дулааны нөөцийг ашиглах хэрэгтэй.
Оршил.
Улс орны эрчим хүчний салбарт ойрын хугацаанд үйлдвэрлэх хүчин чадлыг хөгжүүлэх үндсэн чиглэл нь цахилгаан станцуудыг техникийн дахин тоноглох, сэргээн засварлах, шинээр үйлдвэрлэх хүчин чадлыг ашиглалтад оруулах явдал юм. Юуны өмнө энэ нь барилгын ажил юм хосолсон мөчлөгт үйлдвэрүүд 5560%-ийн үр ашигтай байх бөгөөд энэ нь одоо ажиллаж байгаа дулааны цахилгаан станцуудын үр ашгийг 2540%-иар нэмэгдүүлнэ. дараагийн алхамшаталтын шинэ технологи ашиглан дулааны цахилгаан станц барих ёстой хатуу түлш 46-48% -тай тэнцэх ДЦС-ын үр ашигт хүрэхийн тулд хэт чухал уурын параметрүүдтэй. Цаашдын хөгжилшинэ төрлийн дулааны болон хурдан нейтрон реактор бүхий атомын цахилгаан станцуудыг мөн хүлээн авна.
ОХУ-ын эрчим хүчний салбарыг бүрдүүлэхэд чухал байр суурийг тус улсын дулаан хангамжийн салбар эзэлдэг бөгөөд энэ нь хэрэглэсэн эрчим хүчний нөөцийн хэмжээгээр хамгийн том, нийт хэрэглээний 45 гаруй хувийг эзэлдэг. Системд төвлөрсөн халаалт(DH) нь нийт дулааны 71 гаруй хувийг, төвлөрсөн бус эх үүсвэрээс 29 орчим хувийг үйлдвэрлэдэг. Нийт дулааны 34 гаруй хувийг цахилгаан станц, 50 орчим хувийг уурын зуухнаас хангадаг. ОХУ-ын 2020 он хүртэлх эрчим хүчний стратегийн дагуу. улсын хэмжээнд дулааны хэрэглээг 1.3-аас доошгүй дахин нэмэгдүүлэх, төвлөрсөн бус дулаан хангамжийн эзлэх хувийг 2000 онд 28.6%-иас 2020 онд 33% хүртэл
Сүүлийн жилүүдэд органик түлш (хий, мазут, дизель түлш) болон түүнийг ОХУ-ын алслагдсан бүс нутаг руу тээвэрлэх үнийн өсөлт, үүний дагуу цахилгаан, түлшний борлуулалтын үнэ бодитойгоор нэмэгдсэн. дулааны энергисэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглах хандлагыг үндсээр нь өөрчлөх: газрын гүний дулаан, салхи, нар.
Тиймээс өнөөдөр тус улсын тодорхой бүс нутагт газрын гүний дулааны эрчим хүчийг хөгжүүлэх нь Камчатка, Курилын арлууд, түүнчлэн Хойд Кавказ, Сибирийн зарим бүс нутагт цахилгаан, дулаан хангамжийн асуудлыг шийдвэрлэх боломжийг олгож байна. болон Оросын Европын хэсэг.
Дулаан хангамжийн системийг сайжруулах, хөгжүүлэх үндсэн чиглэлүүдийн нэг нь орон нутгийн уламжлалт бус сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийн хэрэглээг өргөжүүлэх, юуны түрүүнд газрын гүний дулаандэлхий. Ойрын 7-10 жилийн дотор орон нутгийн дулаан хангамжийн орчин үеийн технологийн тусламжтайгаар дулааны дулааны ачаар чулуужсан түлшний нөөцийг ихээхэн хэмнэх боломжтой.
Сүүлийн 10 жилд уламжлалт бус сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг (NRES) ашиглах нь дэлхий дээр жинхэнэ өсөлтийг туулсан. Эдгээр эх сурвалжуудын хэрэглээний цар хүрээ хэд дахин нэмэгдсэн. Энэ чиглэл нь эрчим хүчний бусад салбартай харьцуулахад хамгийн эрчимтэй хөгжиж байна. Энэ үзэгдлийн хэд хэдэн шалтгаан бий. Юуны өмнө хямд уламжлалт эрчим хүч тээвэрлэгчдийн эрин эргэлт буцалтгүй дууссан нь илт байна. Энэ хэсэгт зөвхөн нэг чиг хандлага ажиглагдаж байна - бүх төрлийн үнийн өсөлт. Түлшний баазаа алдсан олон орны эрчим хүчний тусгаар тогтнолыг хангах хүсэл эрмэлзэл нь үүнээс дутахааргүй чухал юм.Байгаль орчны асуудал, тэр дундаа хорт хий ялгаруулах асуудал чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. Өндөр хөгжилтэй орнуудын хүн ам сэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглахад идэвхтэй ёс суртахууны дэмжлэг үзүүлдэг.
Эдгээр шалтгааны улмаас олон муж улсад сэргээгдэх эрчим хүчийг хөгжүүлэх нь эрчим хүчний салбарын техникийн бодлогын тэргүүлэх зорилт юм. Хэд хэдэн улс оронд сэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглах эрх зүй, эдийн засаг, зохион байгуулалтын үндсийг тогтоосон хууль тогтоомж, зохицуулалтын тогтолцоогоор дамжуулан энэхүү бодлогыг хэрэгжүүлдэг. Ялангуяа эдийн засгийн үндэс нь эрчим хүчний зах зээлийг хөгжүүлэх үе шатанд сэргээгдэх эрчим хүчийг дэмжих янз бүрийн арга хэмжээнүүдээс бүрддэг (татвар, зээлийн хөнгөлөлт, шууд татаас гэх мэт).
Орос улсад сэргээгдэх эрчим хүчний практик хэрэглээ тэргүүлэгч орнуудаас нэлээд хоцорч байна. Хууль тогтоомж, зохицуулалтын орчин, түүнчлэн улсын эдийн засгийн дэмжлэг байхгүй. Энэ бүхэн нь энэ чиглэлээр дадлага хийхэд маш хэцүү болгодог. Дарангуйлах хүчин зүйлсийн гол шалтгаан нь улс орны эдийн засгийн хүндрэл, үүний үр дүнд хөрөнгө оруулалтын хүндрэл, төлбөрийн чадвар бага, шаардлагатай бүтээн байгуулалтад шаардагдах хөрөнгийн хомсдол юм. Харин манай улсад сэргээгдэх эрчим хүчийг (газрын дулааны эрчим хүч) ашиглах талаар зарим ажил, бодит арга хэмжээнүүд хийгдэж байна. ОХУ-ын уурын усан дулааны ордууд зөвхөн Камчатка, Курилын арлуудад байдаг. Иймд газрын гүний дулааны эрчим хүч цаашид улсын хэмжээнд бүхэлдээ эрчим хүчний салбарт дорвитой байр суурь эзлэх боломжгүй. Гэсэн хэдий ч импортын өндөр өртөгтэй түлш (мазут, нүүрс, дизель түлш) хэрэглэдэг, эрчим хүчний хямралын ирмэг дээр байгаа эдгээр бүс нутгуудын эрчим хүчний хангамжийн асуудлыг үндсээр нь, хамгийн эдийн засгийн үндэслэлээр шийдэж чадна. Камчатка дахь уурын усан дулааны ордуудын нөөц нь янз бүрийн эх үүсвэрээс 1000-2000 МВт-ын суурилуулсан цахилгаан эрчим хүчийг хангах чадвартай бөгөөд энэ нь ойрын ирээдүйд энэ бүс нутгийн хэрэгцээнээс хамаагүй өндөр юм. Тиймээс энд газрын гүний дулааныг хөгжүүлэх бодит хэтийн төлөв бий.
Газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжлийн түүх.
Орос улсад чулуужсан түлшний асар их нөөцөөс гадна дэлхийн дулааны ихээхэн нөөц бий бөгөөд үүнийг 300-аас 2500 м-ийн гүнд байрлах газрын гүний дулааны эх үүсвэрээр, гол төлөв хагарлын бүсэд үржүүлж болно. дэлхийн царцдас.
ОХУ-ын нутаг дэвсгэрийг сайтар судалсан бөгөөд өнөөдөр дэлхийн дулааны гол нөөц нь мэдэгдэж байгаа бөгөөд эдгээр нь аж үйлдвэрийн томоохон потенциал, тэр дундаа эрчим хүч юм. Түүгээр ч зогсохгүй бараг хаа сайгүй 30-200 хэмийн дулааны нөөц байдаг.
Эргээд 1983 онд VSEGINGEO-д ЗХУ-ын дулааны усны нөөцийн атласыг эмхэтгэсэн. Манай улсад дулааны усны нөөц бүхий 47 газрын гүний дулааны ордыг судалсан бөгөөд энэ нь өдөрт 240 гаруй 103 м³ ус авах боломжтой юм. Өнөөдөр Орост 50 орчим шинжлэх ухааны байгууллагын мэргэжилтнүүд дэлхийн дулааныг ашиглах асуудлыг шийдэж байна.
Газрын гүний дулааны нөөцийг ашиглахын тулд 3000 гаруй худаг өрөмдсөн. Энэ хэсэгт аль хэдийн хийгдсэн газрын гүний дулааны судалгаа, өрөмдлөгийн ажлын өртөг, орчин үеийн үнэ 4 тэрбум гаруй байна. доллар. Тиймээс Камчаткад 225-2266 м гүнтэй газрын гүний дулааны талбайд 365 худаг өрөмдөж, (Зөвлөлтийн үед) 300 сая шоо метр зарцуулсан байна. доллар (одоогийн үнээр).
Анхны газрын гүний дулааны цахилгаан станцыг 1904 онд Италид ажиллуулж эхэлсэн. Камчаткийн анхны газрын гүний дулааны цахилгаан станц, ЗХУ-ын анхны газрын гүний дулааны цахилгаан станц Паужецкая 1967 онд ашиглалтад орсон. 5 мВт чадалтай байсан бөгөөд дараа нь 11 мВт болж нэмэгдсэн. 90-ээд онд аж үйлдвэртэй (ялангуяа Калуга турбины үйлдвэртэй) хамтран ажиллаж байсан байгууллага, пүүсүүд (Геотерм ХК, Интергеотерм ХК, Наука ХК) бий болсноор Камчаткийн газрын гүний дулааны эрчим хүчний хөгжилд шинэ түлхэц өгсөн. газрын гүний дулааныг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргах шинэ дэвшилтэт схем, технологи, төрлийн тоног төхөөрөмж, Европын сэргээн босголт, хөгжлийн банкны баталгаат зээл. Үүний үр дүнд 1999 онд Камчаткад Верхне-Мутновская ГеоДЦС (тус бүр нь 4 МВт-ын гурван модуль) ашиглалтад оров. 25 мВт-ын эхний блокыг нэвтрүүлсэн. нийт 50 МВт хүчин чадалтай Мутновская ГеоДЦС-ын эхний ээлж.
100 МВт-ын хүчин чадалтай хоёр дахь ээлжийг 2004 онд ашиглалтад оруулах боломжтой
Ийнхүү Камчаткийн газрын гүний дулааны эрчим хүчний ойрын бөгөөд нэлээд бодит хэтийн төлөвийг тодорхойлсон нь тус улсын эдийн засгийн ноцтой хүндрэлийг үл харгалзан Орос улсад сэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглах эерэг жишээ юм. Камчаткийн уурын усан дулааны талбайн боломж нь 1000 МВт-ын суурилуулсан цахилгаан эрчим хүчийг хангах чадвартай бөгөөд энэ нь ойрын ирээдүйд энэ бүс нутгийн хэрэгцээг ихээхэн хангадаг.
ОХУ-ын ШУА-ийн Алс Дорнодын салбарын Галт уул судлалын хүрээлэнгийн мэдээлснээр нэгэнт тогтоогдсон газрын гүний дулааны нөөц нь Камчаткийг 100 гаруй жилийн турш цахилгаан, дулаанаар бүрэн хангах боломжтой болжээ. Камчаткийн өмнөд хэсэгт орших 300 МВт (е) хүчин чадалтай өндөр температурт Мутновское талбайн зэрэгцээ Кошелевское, Больше Банной, хойд хэсэгт Киреунское ордуудад газрын гүний дулааны нөөцийн ихээхэн нөөцийг мэддэг. Камчаткийн газрын гүний дулааны усны дулааны нөөц 5000 МВт (т) гэж тооцогддог.
Чукотка нь мөн газрын гүний дулааны ихээхэн нөөцтэй (Камчатка мужтай хиллэдэг), тэдгээрийн заримыг нь аль хэдийн илрүүлсэн бөгөөд ойролцоох хот, суурин газруудад идэвхтэй ашиглаж болно.
Курилын арлууд нь дэлхийн дулааны нөөцөөр баялаг бөгөөд энэ нутаг дэвсгэрийг 100,200 жилийн турш дулаан, цахилгаан эрчим хүчээр хангахад хангалттай юм. Итуруп арал дээр хоёр фазын газрын гүний дулааны хөргөлтийн нөөц илэрсэн бөгөөд хүчин чадал нь (30 МВт(д)) ойрын 100 жилийн хугацаанд бүх арлын эрчим хүчний хэрэгцээг хангахад хангалттай. Энд "Ocean" газрын гүний дулааны талбайд аль хэдийн худаг өрөмдөж, GeoPP барьж байна. Кунаширын өмнөд арал дээр газрын гүний дулааны нөөц байгаа бөгөөд үүнийг аль хэдийн Южно Курильск хотыг цахилгаан, дулаанаар хангахад ашиглаж байна. Цээж хойд аралПарамушир бага судлагдсан боловч энэ арал нь 70-аас 95 хэмийн температуртай газрын гүний дулааны их хэмжээний нөөцтэй бөгөөд 20 МВт (т) хүчин чадалтай ГеоТС-ийг энд барьж байгаа нь мэдэгдэж байна.
100-200 ° C температуртай дулааны усны ордууд илүү өргөн тархсан байдаг. Энэ температурт уурын турбины эргэлтэнд бага буцалгах ажлын шингэнийг ашиглах нь зүйтэй. Дулааны усан дээр давхар хэлхээтэй газрын гүний дулааны цахилгаан станцыг ашиглах нь Оросын хэд хэдэн бүс нутагт, ялангуяа Хойд Кавказд боломжтой. Энд 300-аас 5000 м-ийн гүнд байрлах 70-180°С-ийн усан сангийн температуртай газрын гүний дулааны ордуудыг сайтар судалсан.Геотермал усыг дулаан хангамж, халуун ус хангамжид эртнээс ашиглаж ирсэн. Дагестанд жилд 6 сая гаруй метр газрын гүний дулааны ус үйлдвэрлэдэг. Хойд Кавказын 500 мянга орчим хүн газрын гүний дулааны хангамжийг ашигладаг.
Приморье, Байгаль нуурын бүс нутаг, Баруун Сибирийн бүс нутагт ч аж үйлдвэр, хөдөө аж ахуйд өргөнөөр ашиглах боломжтой газрын гүний дулааны нөөц бий.
Газрын гүний дулааныг цахилгаан болон дулааны энерги болгон хувиргах.
Өндөр эрдэсжсэн гүний дулааны усны дулааныг ашиглах ирээдүйтэй чиглэлүүдийн нэг бол түүнийг цахилгаан эрчим хүч болгон хувиргах явдал юм. Энэ зорилгоор газрын гүний дулааны эргэлтийн систем (GCS) ба уурын турбины үйлдвэр (STP) зэргээс бүрдсэн газрын гүний дулааны цахилгаан станц барих технологийн схемийг боловсруулсан бөгөөд схемийг 1-р зурагт үзүүлэв. Онцлог шинж чанарИйм алдартай технологийн схем нь ууршуулагч ба хэт халаагчийн үүргийг тарилгын худгийн дээд хэсэгт байрлах босоо эсрэг урсгалтай дулаан солилцуур гүйцэтгэдэг бөгөөд тэндээс үйлдвэрлэсэн өндөр температурт дулааны усыг нийлүүлдэг. дулааныг хоёрдогч хөргөлтийн шингэн рүү шилжүүлсний дараа давхарга руу буцааж шахдаг гадаргуугийн шугам хоолой. Уурын турбины конденсаторын хоёрдогч хөргөлтийн шингэн нь дулаан солилцогч дотор ёроол руу буулгасан хоолойгоор дамжуулан таталцлын хүчээр халаалтын бүсэд ордог.
Rankine мөчлөг нь мэргэжлийн сургуулиудын ажлын гол цөм юм; t,s нь энэ мөчлөгийн диаграмм ба ууршуулагчийн дулаан солилцуур дахь дулааны тээвэрлэгчдийн температурын өөрчлөлтийн шинж чанар юм.
GeoTPP-ийг барихад хамгийн чухал зүйл бол хоёрдогч хэлхээний ажлын шингэнийг сонгох явдал юм. Газрын гүний дулааны суурилуулалтанд сонгосон ажлын шингэн нь химийн, физикийн болон үйл ажиллагааны шинж чанаруудөгөгдсөн үйл ажиллагааны нөхцөлд, өөрөөр хэлбэл. тогтвортой, шатдаггүй, тэсрэлтэнд тэсвэртэй, хоргүй, идэвхгүй байх бүтцийн материалмөн хямд. Динамик зуурамтгай чанар багатай (гидравлик алдагдал багатай), дулаан дамжилтын илтгэлцүүр (сайжруулсан дулаан дамжуулалт) бүхий ажлын шингэнийг сонгох нь зүйтэй.
Эдгээр бүх шаардлагыг нэгэн зэрэг биелүүлэх нь бараг боломжгүй тул нэг буюу өөр ажлын шингэний сонголтыг оновчтой болгох шаардлагатай байдаг.
Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын ажлын хэсгүүдийн анхны параметрүүд бага байгаа нь t, s диаграмм дахь баруун хилийн муруйн сөрөг муруйлттай бага буцалгах ажлын хэсгүүдийг хайхад хүргэдэг, учир нь ус, уурын хэрэглээ нь энэ тохиолдолд хүргэдэг. термодинамик үзүүлэлтүүд муудаж, уурын турбин станцуудын хэмжээ огцом нэмэгдэж байгаа нь тэдний үнэ цэнийг ихээхэн нэмэгдүүлдэг.
Хоёртын энергийн мөчлөгийн хоёрдогч хэлхээнд суперкритик төлөвт байгаа изобутан + изопентаны холимогийг суперкритик бодис болгон ашиглахыг санал болгож байна. Хэт чухал хольцыг ашиглах нь тохиромжтой, учир нь чухал шинж чанарууд, i.e. эгзэгтэй температур tc(x), чухал даралт pc(x) ба чухал нягт qc(x) нь хольцын найрлагаас хамаарна. Энэ нь хольцын найрлагыг сонгосноор тухайн газрын гүний дулааны усны харгалзах температурт хамгийн таатай эгзэгтэй үзүүлэлт бүхий суперкритик бодисыг сонгох боломжийг олгоно.
Бага буцалгах нүүрсустөрөгчийн изобутаныг хоёрдогч хөргөлтийн бодис болгон ашигладаг. термодинамик параметрүүдшаардлагатай нөхцөлийг хангасан. Изобутаны чухал үзүүлэлтүүд: tc = 134.69 ° C; pk = 3.629 МПа; qk = 225.5 кг/м³. Нэмж дурдахад изобутаныг хоёрдогч хөргөлтийн бодис болгон сонгох нь харьцангуй бага өртөгтэй, байгаль орчинд ээлтэй (фреонуудаас ялгаатай) холбоотой юм. Изобутан нь ажлын шингэн гэж олдсон өргөн хэрэглээгадаадад, мөн газрын гүний дулааны энергийн хоёртын мөчлөгт хэт эгзэгтэй байдалд ашиглахыг санал болгож байна.
Суурилуулалтын эрчим хүчний шинж чанарыг үйлдвэрлэсэн усны өргөн хүрээний температур, түүний үйл ажиллагааны янз бүрийн горимд тооцдог. Бүх тохиолдолд изобутан tcon-ийн конденсацийн температур =30 ° C байна гэж үзсэн.
Хамгийн бага температурын зөрүүг сонгох тухай асуулт гарч ирнэêtfig.2. Нэг талаас, êt-ийн бууралт нь ууршуулагчийн дулаан солилцооны гадаргууг нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг бөгөөд энэ нь эдийн засгийн үндэслэлгүй байж болно. Нөгөөтэйгүүр, êt-ийн өсөлт температурыг тохируулахдулааны ус t нь ууршилтын температурыг ts (мөн улмаар даралтыг) бууруулах хэрэгцээнд хүргэдэг бөгөөд энэ нь мөчлөгийн үр ашигт сөргөөр нөлөөлнө. Ихэнх практик тохиолдолд êt = 10÷25ºС авахыг зөвлөж байна.
Хүлээн авсан үр дүнгээс харахад дулааны солилцооны уурын генераторын анхдагч хэлхээнд орж буй усны температураас хамаардаг уурын цахилгаан станцын үйл ажиллагааны оновчтой параметрүүд байдаг. Изобутан tz-ийн ууршилтын температур нэмэгдэхийн хэрээр турбинаас үүсэх N хүч нь хөргөлтийн шингэний хоёрдогч зарцуулалтаас 1 кг/с-ээр нэмэгддэг. Үүний зэрэгцээ tg нэмэгдэхийн хэрээр дулааны усны хэрэглээний 1 кг/с тутамд ууршсан изобутаны хэмжээ буурдаг.
Дулааны усны температур нэмэгдэхийн хэрээр ууршилтын оновчтой температур мөн нэмэгддэг.
Дулааны усны янз бүрийн температурт хоёрдогч хөргөлтийн шингэний ууршилтын температураас турбины үүсгэсэн N чадлын хамаарлын графикийг 3-р зурагт үзүүлэв.
Өндөр температурт (tt = 180ºС) усны хувьд уурын анхны даралт pn= 3.8 байх үед хэт эгзэгтэй мөчлөгийг авч үзнэ; 4.0; 4.2; ба 5.0 МПа. Эдгээрээс олж авах тал дээр хамгийн үр дүнтэй хамгийн их хүч pn = 5.0 МПа анхны даралттай "гурвалжин" гэж нэрлэгддэг циклтэй ойролцоо суперкритик мөчлөг юм. Энэ мөчлөгийн үед дулаан зөөгч ба ажлын шингэний хоорондох хамгийн бага температурын зөрүүгээс шалтгаалан дулааны усны температурын потенциалыг бүрэн хэмжээгээр ашигладаг. Энэ циклийг дэд эгзэгтэй (pn=3.4MPa)-тай харьцуулж үзэхэд хэт эгзэгтэй мөчлөгийн үед турбины үүсгэсэн хүч 11%-иар нэмэгдэж, турбинд орж буй бодисын урсгалын нягт нь pn-тэй циклээс 1.7 дахин их байгааг харуулж байна. =3 ,4 МПа бөгөөд энэ нь хөргөлтийн шингэний тээвэрлэлтийн шинж чанарыг сайжруулж, уурын турбины үйлдвэрийн тоног төхөөрөмжийн (нийлүүлэлтийн шугам хоолой ба турбин) хэмжээг багасгахад хүргэнэ. Түүнчлэн, рН = 5.0 МПа циклд усан сан руу буцаан цутгаж байгаа хаягдал дулааны усны температур t 42ºС байхад рН = 3.4 МПа-тай эгзэгтэй бус мөчлөгт tн = 55ºС байна.
Үүний зэрэгцээ суперкритик мөчлөгийн эхний даралтыг 5.0 МПа хүртэл нэмэгдүүлэх нь тоног төхөөрөмжийн өртөг, ялангуяа турбины өртөгт нөлөөлдөг. Турбины урсгалын хэсгийн хэмжээ нь даралт ихсэх тусам буурч байгаа ч турбины үе шатуудын тоо нэгэн зэрэг нэмэгдэж, илүү боловсронгуй төгсгөлийн битүүмжлэл шаардлагатай бөгөөд хамгийн чухал нь яндангийн хананы зузаан нэмэгддэг.
Хэт чухал мөчлөгийг бий болгох технологийн схем GeoTPP нь конденсаторыг дулаан солилцогчтой холбосон дамжуулах хоолойд насос суурилуулахыг шаарддаг.
Гэсэн хэдий ч эрчим хүчний өсөлт, нийлүүлэлтийн шугам хоолой, турбины хэмжээ багасч, дулааны усны дулааны потенциалыг бүрэн гүйцэд ажиллуулах зэрэг хүчин зүйлүүд нь хэт эгзэгтэй мөчлөгийн талаар ярьж байна.
Ирээдүйд бага эгзэгтэй температуртай дулаан зөөгчийг хайж олох хэрэгтэй бөгөөд энэ нь бага температуртай дулааны усыг ашиглан суперкритик циклийг бий болгох боломжийг олгоно, учир нь ОХУ-ын хайгуулын ихэнх ордын дулааны чадавхи 100÷-аас хэтрэхгүй байна. 120ºС. Үүнтэй холбогдуулан хамгийн ирээдүйтэй нь R13B1 (трифторбромометан) дараах чухал параметрүүдтэй: tc = 66.9ºС; pk = 3.946 МПа; qk= 770кг/м³.
Үнэлгээний тооцооны үр дүнгээс харахад ГеотЦЦС-ын анхдагч хэлхээнд tc = 120ºС температуртай дулааны усыг ашиглах, R13B1 фреон дээрх хоёрдогч хэлхээнд pn = 5.0 МПа анхны даралттай хэт критик циклийг бий болгох нь бас харагдаж байна. Энэ нь анхны даралт pn = 3.5 МПа байх үед критикийн дэд мөчлөгтэй харьцуулахад турбины хүчийг 14% хүртэл нэмэгдүүлэх боломжийг олгодог.
ГеоДЦС-ыг амжилттай ажиллуулахын тулд дулааны усны эрдэсжилт нэмэгдэхийн хэрээр зэврэлт, давсны ордууд үүсэхтэй холбоотой асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай байна. Дулааны усны хийгүйжүүлэлт, үүний үр дүнд нүүрстөрөгчийн давхар ислийн тэнцвэр алдагдсаны улмаас хамгийн хүчтэй давсны ордууд үүсдэг.
Санал болгож буй технологийн схемд анхдагч хөргөлтийн шингэн нь хаалттай хэлхээнд эргэлддэг: усан сан - үйлдвэрлэлийн худаг - гадаргын шугам хоолой - насос - шахах худаг - усан сан, усыг хийгүйжүүлэх нөхцлийг багасгадаг. Үүний зэрэгцээ анхдагч хэлхээний гадаргуугийн хэсэгт карбонатын ордыг хийн саармагжуулах, тунадасжуулахаас сэргийлж (температур ба давсжилтаас хамааран даралтыг 1.5 МПа ба түүнээс дээш түвшинд байлгах шаардлагатай) ийм термобарик нөхцлийг дагаж мөрдөх шаардлагатай.
Дулааны усны температур буурах нь карбонат бус давсны хур тунадас үүсгэдэг бөгөөд энэ нь Каясулинскийн газрын гүний дулааны талбайд хийсэн судалгаагаар батлагдсан. Тунадасжсан давсны нэг хэсэг нь дээр хуримтлагдана дотоод гадаргуушахах худагт шахаж, бөөнөөр нь ёроолын нүхний бүсэд гаргана. Тарилгын худгийн ёроолд давс хуримтлагдах нь тарилгын чанар буурч, дугуй урсгалын хурд аажмаар буурч, GCS-ийг бүрэн зогсоох хүртэл нөлөөлнө.
GCS хэлхээний зэврэлт, масштабаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд үр дүнтэй HEDPK (гидроксиэтилиден дифосфон хүчил) урвалжийг ашиглаж болох бөгөөд энэ нь гадаргуугийн идэвхгүйжилтийн урт хугацааны зэврэлтээс хамгаалах, масштабаас хамгаалах нөлөөтэй байдаг. OEDFK-ийн идэвхгүй давхаргыг сэргээх нь үйлдвэрлэлийн худгийн аманд дулааны усанд урвалжийн уусмалыг үе үе импульс шахах замаар гүйцэтгэдэг.
Нүхний ёроолд хуримтлагдах давсны лагийг уусгах, улмаар тарилгын цооногийн тарилга хийх чадварыг сэргээхийн тулд маш үр дүнтэй урвалж нь NMA (бага молекул жинтэй хүчлүүдийн баяжмал) бөгөөд үүнийг мөн эргэлтийн дулааны усанд үе үе оруулж болно. шахах насосны өмнөх талбайд.
Иймд дээр дурдсанаас харахад дэлхийн дотоод хэсгийн дулааны энергийг хөгжүүлэх ирээдүйтэй чиглэлүүдийн нэг нь бага буцалгадаг ажлын бодис дээр давхар хэлхээтэй ГеоДЦС барих замаар түүнийг цахилгаан энерги болгон хувиргах явдал юм. Ийм хувиргалтын үр ашиг нь олон хүчин зүйлээс, тухайлбал, ажлын шингэний сонголт, ГеоЦЦС-ийн хоёрдогч хэлхээний термодинамикийн мөчлөгийн параметрүүдээс хамаарна.
Хоёрдогч хэлхээнд янз бүрийн дулаан зөөгчийг ашигласан мөчлөгийн тооцооллын шинжилгээний үр дүнгээс үзэхэд турбины хүч, циклийн үр ашгийг нэмэгдүүлэх, хөргөлтийн шингэний тээвэрлэлтийн шинж чанарыг сайжруулах, температурыг бүрэн тохируулах боломжийг олгодог суперкритик циклүүд хамгийн оновчтой болохыг харуулж байна. ГеоДЦС-ын анхдагч хэлхээнд эргэлдэж буй анхны дулааны ус.
Өндөр температурт (180ºС ба түүнээс дээш) дулааны усны хувьд изобутан ашиглан ГеоДЦС-ын хоёрдогч хэлхээнд хэт критик циклийг бий болгох нь хамгийн ирээдүйтэй, харин бага температуртай (100÷120ºС ба түүнээс дээш) усны хувьд хамгийн ирээдүйтэй болох нь тогтоогдсон. ), ижил мөчлөгийг үүсгэх үед хамгийн тохиромжтой дулаан зөөгч нь фреон R13B1 юм.
Олборлосон дулааны усны температураас хамааран турбины үүсгэсэн хамгийн их хүчин чадалд тохирсон хоёрдогч дулаан зөөгчийг ууршуулах оновчтой температур байдаг.
Ирээдүйд хэт эгзэгтэй хольцыг судлах шаардлагатай бөгөөд тэдгээрийг газрын гүний дулааны энергийн эргэлтэнд ажиллах бодис болгон ашиглах нь хамгийн тохиромжтой, учир нь хольцын найрлагыг сонгох замаар гадаад нөхцөл байдлаас шалтгаалан тэдгээрийн чухал шинж чанарыг хялбархан өөрчлөх боломжтой.
Газрын гүний дулааны эрчим хүчийг ашиглах өөр нэг чиглэл бол Камчатка болон Хойд Кавказын хүлэмжийг халаах, орон сууц, нийтийн аж ахуйн салбарт халаалт, халуун ус хангамжийн зориулалтаар удаан хугацаанд ашиглагдаж ирсэн газрын гүний дулаан хангамж юм. Дэлхийн болон дотоодын туршлагад дүн шинжилгээ хийх нь газрын гүний дулаан хангамжийн хэтийн төлөвийг харуулж байна. Одоогийн байдлаар дэлхийн хэмжээнд нийт 17175 МВт хүчин чадалтай газрын гүний дулаан хангамжийн систем ажиллаж байгаа бөгөөд зөвхөн АНУ-д 200 мянга гаруй газрын гүний дулааны байгууламж ажиллаж байна. Европын холбооны төлөвлөгөөний дагуу хүч газрын гүний дулааны системДулааны хангамж, түүний дотор дулааны насос 1995 онд 1300 МВт байсан бол 2010 онд 5000 МВт хүртэл нэмэгдэх ёстой.
ЗХУ-д газрын гүний дулааны усыг Краснодар, Ставрополь муж, Кабардино-Балкар, Хойд Осет, Чечен-Ингушет, Дагестан, Камчатка муж, Крым, Гүрж, Азербайжан, Казахстанд ашиглаж байжээ. 1988 онд 60.8 сая м3 газрын гүний дулааны ус үйлдвэрлэж байсан бол одоо Орост 30 сая хүртэл үйлдвэрлэж байна. м³ жилд 150÷170 мянган тоннтой тэнцэнэ. лавлагаа түлш. Үүний зэрэгцээ, ОХУ-ын Эрчим хүчний яамны мэдээлснээр газрын гүний дулааны эрчим хүчний техникийн чадавхи нь 2950 сая тонн жишиг түлш юм.
Сүүлийн 10 гаруй жилийн хугацаанд манай улсад газрын гүний дулааны нөөцийг хайх, ашиглах, ашиглах тогтолцоо уналтад орсон. ЗХУ-д шинжлэх ухаан судалгааны ажилШинжлэх ухааны академийн хүрээлэнгүүд, геологи, байгалийн хийн үйлдвэрүүд энэ асуудалтай тулгарсан. Ордын нөөцийн хайгуул, үнэлгээ, батлах ажлыг Геологийн яамны харьяа хүрээлэнгүүд, бүсийн салбар нэгжүүд гүйцэтгэсэн. Ашигтай худаг өрөмдөх, талбайг хөгжүүлэх, дахин шахах технологи боловсруулах, газрын гүний дулааныг цэвэрлэх, газрын гүний дулаан хангамжийн системийг ажиллуулах ажлыг Хийн аж үйлдвэрийн яамны салбар нэгжүүд гүйцэтгэсэн. Үүнд ЗСБНХУ-ын газрын гүний дулааны усыг хэтийн төлөвтэй ашиглах схемийг боловсруулсан "Союзгеотерм" шинжлэх ухаан, үйлдвэрлэлийн нийгэмлэг (Махачкала) гэсэн таван бүс нутгийн үйл ажиллагааны хэлтэс багтжээ. Газрын гүний дулаан хангамжийн систем, тоног төхөөрөмжийн зураг төслийг Инженерийн тоног төхөөрөмжийн судалгааны төв, зураг төсөл, туршилтын хүрээлэн гүйцэтгэсэн.
Одоогийн байдлаар геотермийн чиглэлээр геологи, гидрогеологийн судалгаанаас эхлээд газрын гүний дулааныг цэвэршүүлэх асуудал хүртэл иж бүрэн судалгааны ажил зогссон. Хайгуулын өрөмдлөг хийгээгүй, өмнө нь хайгуул хийсэн ордуудыг ашиглах ажил хийгдээгүй, одоо байгаа газрын гүний дулаан хангамжийн системийн тоног төхөөрөмж шинэчлэгдээгүй байна. Үүрэг засгийн газрын хяналтанд байдаггеотермийн хөгжилд ач холбогдол багатай. Газрын гүний дулааны мэргэжилтнүүд тархай бутархай, тэдний туршлага эрэлт хэрэгцээгүй байна. ОХУ-ын эдийн засгийн шинэ нөхцөлд өнөөгийн байдал, хөгжлийн хэтийн төлөвт дүн шинжилгээ хийх ажлыг Краснодар хязгаарын жишээн дээр хийх болно.
Учир нь энэ бүс нутагСэргээгдэх эрчим хүчний бүх эх үүсвэрээс хамгийн ирээдүйтэй нь газрын гүний дулааныг ашиглах явдал юм. 4-р зурагт Краснодар хязгаарын объектуудыг дулаанаар хангахад сэргээгдэх эрчим хүчийг ашиглах тэргүүлэх чиглэлийг харуулав.
AT Краснодар нутагЖилд 70÷100ºС температуртай 10 сая м³/жил хүртэл газрын гүний дулааны ус үйлдвэрлэдэг бөгөөд энэ нь 40÷50 мянган тонн органик түлшийг (жишиг түлшний хувьд) орлодог. 37 худагтай 10 талбай ашиглалтад, 23 худагтай 6 талбайд ашиглалтад орж байна. Газрын гүний дулааны худгийн нийт тоо77. 32 га талбай нь газрын гүний халуун усаар халдаг. хүлэмж, найман суурингийн 11 мянган айлын орон сууц, 2 мянган иргэн халуун усаар хангагдаж байна. Тус бүс нутгийн газрын гүний дулааны ашиглалтын нөөцийг 77.7 мянган шоо метр гэж тооцоолжээ. м³/хоног, эсвэл ажиллах үед халаалтын улирал-11.7 сая улиралд м³, урьдчилан тооцоолсон нөөц, тус тус 165 мянга. м³/хоног ба 24.7 сая. улирал тутамд м³.
Хамгийн сайн хөгжсөн Мостовское газрын гүний дулааны талбайн нэг, Кавказын бэлд орших Краснодар хотоос 240 км зайд оршдог бөгөөд тэнд 1650÷1850м гүнтэй 14 худаг өрөмдөж 1500÷3300 м³/хоног урсацтай, амсарт 67 хэмийн температуртай. ÷78ºС, нийт давсжилт 0.9÷1, 9г/л. Химийн найрлагаар нь газрын гүний дулааны ус нь ундны усны стандартыг бараг хангадаг. Энэ талбайн газрын гүний дулааны усны гол хэрэглэгч нь өмнө нь 8 худаг ажиллуулж байсан 30 га хүртэлх хүлэмжийн талбай бүхий хүлэмжийн цогцолбор юм. Одоогоор хүлэмжийн талбайн 40 хувийг энд халааж байна.
Орон сууцны болон захиргааны барилгуудсуурин 80-аад оны гүүр, 5 МВт-ын тооцоолсон дулааны хүчин чадалтай газрын гүний дулааны төвлөрсөн дулааны цэг (ДЦС) баригдсан бөгөөд диаграммыг 5-р зурагт үзүүлэв. Төвлөрсөн дулааны төв дэх газрын гүний дулааныг тус бүр нь 45÷70 м³/цаг зарцуулалттай, 70÷74ºС температуртай хоёр худгаас 300м³ багтаамжтай хоёр хадгалах сав руу гаргаж авдаг. Хаягдал газрын гүний дулааны дулааныг ашиглахын тулд 500 кВт-ын тооцоолсон дулааны хүчин чадалтай хоёр уурын компрессор дулааны насос суурилуулсан. Дулааны насосны төхөөрөмж (HPU)-ийн өмнө 30÷35ºС температуртай халаалтын системд ашигладаг газрын гүний дулааныг хоёр урсгалд хувааж, нэгийг нь 10ºС хүртэл хөргөж, усан сан руу цутгаж, хоёр дахь нь 50ºС хүртэл халаана. хадгалах сав руу буцав. Дулааны насосны төхөөрөмжийг Москвагийн компрессорын үйлдвэр дээр үндэслэн үйлдвэрлэсэн хөргөлтийн машинуудА-220-2-0.
Дулааны эрчим хүчний хяналт газрын гүний дулааны халаалторгил дахин халаалт байхгүй бол энэ нь хөргөлтийн болон мөчлөгийн дамжих гэсэн хоёр аргаар явагддаг. Сүүлчийн аргын тусламжтайгаар системийг үе үе газрын гүний дулааны хөргөлтөөр дүүргэж, хөргөсөнийг нэгэн зэрэг шавхана. Өдөр тутмын халаалтын хугацаа Z, халаалтын хугацааг Zn томъёогоор тодорхойлно
Zn = 48j/(1 + j), энд дулааны гаралтын коэффициент; Өрөөн доторх агаарын тооцооны температур, ° С; гадна агаарын бодит ба тооцоолсон температур, °С.
Газрын гүний дулааны системийг хадгалах савны багтаамжийг томъёоны дагуу халаалттай орон сууцны байранд (± 3 ° C) агаарын температурын хэлбэлзлийн хэвийн далайцыг хангах нөхцлөөр тодорхойлно.
Энд kF нь температурын зөрүүний 1 ° С-д халаалтын системийн дулааны гаралт, Вт / ° С; Z \u003d Zn + Zpp газрын гүний дулааныг ажиллуулах хугацаа; Zp түр зогсоох хугацаа, цаг; Qp ба Qp нь барилгын халаалтын системийн тооцоолсон болон улирлын дундаж дулааны гарц, Вт; c газрын гүний дулааны эзэлхүүний дулаан багтаамж, Ж/(м³ ºС); n тоогоор газрын гүний дулааны халаалтын өдөрт эхлэх; k1 - газрын гүний дулаан хангамжийн систем дэх дулааны алдагдлын коэффициент; А1 халаалттай барилга дахь температурын хэлбэлзлийн далайц, ºС; Rnom халаалттай байрны дулаан шингээлтийн нийт үзүүлэлт; Дулааны систем, дулааны шугам сүлжээний Vc ба Vts хүчин чадал, м³.
Дулааны насосыг ажиллуулах явцад ууршуулагч Gi ба конденсатор Gk-ээр дамжин өнгөрөх газрын гүний дулааны урсгалын харьцааг дараахь томъёогоор тодорхойлно.
Энд tk, to, t нь конденсатор, барилгын халаалтын систем, ХПИ ууршуулагчийн дараах газрын гүний дулааны температур, ºС.
Ашигласан дулааны насосны загваруудын найдвартай байдал бага байгааг тэмдэглэх нь зүйтэй, учир нь тэдгээрийн ашиглалтын нөхцөл нь хөргөлтийн машинуудын ашиглалтын нөхцлөөс эрс ялгаатай байв. Дулааны насос горимд ажиллах үед компрессоруудын гадагшлуулах ба сорох даралтын харьцаа нь ижил харьцаатай харьцуулахад 1.5÷2 дахин их байна. хөргөх машинууд. Холбогч саваа ба поршений бүлэг, газрын тосны байгууламж, автоматжуулалтын эвдрэл нь эдгээр машинуудын хугацаанаас өмнө эвдрэлд хүргэсэн.
Усны горимд хяналт тавиагүй, Мостовское газрын гүний дулааны талбайг 10 жилийн дараа ажиллуулсны үр дүнд худгийн амны даралт 2 дахин буурсан байна. Талбайн нөөцийн даралтыг сэргээх зорилгоор 1985 . гурван шахах худаг өрөмдсөн, ус шахах станцГэсэн хэдий ч усан сангуудын тарилга багатай тул тэдний ажил эерэг үр дүнд хүрээгүй.
Краснодар хотоос 60 км-ийн зайд орших 50 мянган хүн амтай Усть-Лабинск хотод газрын гүний дулааны нөөцийг хамгийн ирээдүйтэй ашиглахын тулд 65 МВт-ын тооцоолсон дулааны хүчин чадалтай газрын гүний дулаан хангамжийн системийг боловсруулжээ. Ус шахах гурван давхраас 2200÷2600м гүн, тогтоцын температур 97÷100ºС, давсжилт 17÷24г/л эоцен-палеоцений ордуудыг сонгосон.
Хотын дулаан хангамжийг хөгжүүлэх схемийн дагуу одоо байгаа болон хэтийн төлөвийн дулааны ачааллын дүн шинжилгээний үр дүнд газрын гүний дулаан хангамжийн системийн оновчтой, тооцоолсон, дулааны хүчийг тодорхойлсон. Дөрвөн хувилбарын техник, эдийн засгийн харьцуулалт (тэдгээрийн гурав нь өөр өөр тооны худагтай оргил бойлергүй, нэг нь бойлерт дахин халаалттай) нь оргил бойлертой схем (Зураг 6) нь хамгийн бага нөхөх хугацаатай болохыг харуулсан.
Газрын гүний дулаан хангамжийн системд долоон шахах худаг бүхий баруун болон төвийн дулааны ус авах байгууламж барихаар тусгасан. Хөргөсөн хөргөлтийн шингэнийг дахин шахах замаар дулааны усны хэрэглээний горим. Бойлерийн өрөөнд хамгийн их халаалттай, хамааралтай холболттой давхар хэлхээний дулаан хангамжийн систем одоо байгаа системүүдбарилгын халаалт. Энэхүү газрын гүний дулааны системийг барихад 5.14 сая төгрөгийн хөрөнгө оруулалт хийсэн байна. үрэх. (1984 оны үнээр), нөхөх хугацаа 4.5 жил, орлуулах түлшний тооцоолсон хэмнэлт жилд 18.4 мянган тонн жишиг түлш.
Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын үйлдвэрлэсэн цахилгааны өртөг.
Газрын гүний дулааны талбайн судалгаа, боловсруулалтын (өрөмдлөгийн) зардал нь ГеоДЦС-ын нийт зардлын 50 хүртэлх хувийг эзэлдэг тул ГеоПЦС-д үйлдвэрлэсэн цахилгаан эрчим хүчний өртөг нэлээд өндөр байна. Ийнхүү бүх туршилтын аж үйлдвэрийн (OP) Verkhne-Mutnovskaya GeoPP [12 (3 × 4) МВт хүчин чадалтай] өртөг нь 300 сая рубль байв. Гэсэн хэдий ч түлшний тээврийн зардал байхгүй, газрын гүний дулааны эрчим хүчийг нөхөн сэргээх, байгаль орчинд ээлтэй цахилгаан дулааны үйлдвэрлэл нь газрын гүний дулааны эрчим хүчийг эрчим хүчний зах зээлд амжилттай өрсөлдөх боломжийг олгодог бөгөөд зарим тохиолдолд уламжлалт ЭЦС, ДЦС-аас хямд цахилгаан, дулаан үйлдвэрлэдэг. . Алслагдсан бүс нутгийн хувьд (Камчатка, Курилын арлууд) GeoPP нь импортын түлшээр ажилладаг дулааны цахилгаан станц, дизель станцуудаас болзолгүй давуу талтай.
Хэрэв бид Камчаткийг жишээ болгон авч үзвэл цахилгаан эрчим хүчний 80 гаруй хувийг ДЦС-1, ДЦС-2 үйлдвэрлэдэг бөгөөд импортын мазутаар ажилладаг бол газрын гүний дулааныг ашиглах нь илүү ашигтай байдаг. Мутновскийн газрын гүний дулааны талбайд шинэ ГеоПС барих, хөгжүүлэх үйл явц үргэлжилж байгаа өнөө үед ч Верхне-Мутновский ГеоПС-ын цахилгаан эрчим хүчний өртөг Петропавловск Камчатскийн ДЦС-аас хоёр дахин бага байна. Хуучин Паужецкая ГеоЦС-ын 1 кВт.ц цахилгааны өртөг нь ДЦС-1, ДЦС-2-оос 2¸3 дахин бага байна.
1988 оны 7-р сард Камчаткад 1 кВт.ц цахилгаан эрчим хүчний өртөг 10-25 цент байсан бөгөөд цахилгааны дундаж тарифыг 14 центээр тогтоосон. 2001 оны зургадугаар сард ижил бүс нутагт 1 кВт.ц цахилгааны үнэ 7-15 центийн хооронд хэлбэлздэг. 2002 оны эхээр Камчацкенерго ОАО-ийн дундаж тариф 3.6 рубль байв. (12 цент). Камчаткийн эдийн засаг хэрэглэсэн цахилгааны өртгийг бууруулахгүйгээр амжилттай хөгжиж чадахгүй нь тодорхой бөгөөд үүнд зөвхөн газрын гүний дулааны нөөцийг ашиглах замаар л хүрэх боломжтой.
Одоо эрчим хүчний салбарт бүтцийн өөрчлөлт хийхдээ түлш, тоног төхөөрөмжийн бодит үнэ, мөн янз бүрийн хэрэглэгчдийн эрчим хүчний үнээс авах нь маш чухал юм. Үгүй бол та алдаатай дүгнэлт, таамаглалд хүрч болно. Тиймээс, 2001 онд Далсетпроектэд боловсруулсан Камчатка мужийн эдийн засгийг хөгжүүлэх стратегид хангалттай үндэслэлгүйгээр 1000 м³ хийн үнийг 50 доллараар тогтоосон боловч хийн бодит өртөг буурахгүй нь тодорхой байна. 100 доллараас бага байх ба хийн ордуудыг ашиглах хугацаа 5 ÷10 жил байна. Үүний зэрэгцээ, санал болгож буй стратегийн дагуу хийн нөөцийг 12 жилээс илүүгүй хугацаагаар тооцдог. Тиймээс Камчаткийн бүс нутгийн эрчим хүчний салбарыг хөгжүүлэх хэтийн төлөв нь юуны түрүүнд Мутновскийн талбайд хэд хэдэн газрын гүний дулааны цахилгаан станц барих [300 МВт (д) хүртэл], Паужецкаяны станцыг дахин тоноглохтой холбоотой байх ёстой. Хүчин чадлыг нь 20 МВт хүртэл нэмэгдүүлэх ёстой ГеоПС, шинээр ГеоПС барих. Сүүлийнх нь Камчаткийн эрчим хүчний бие даасан байдлыг олон жилийн турш (дор хаяж 100 жил) баталгаажуулж, борлуулсан цахилгааны өртгийг бууруулах болно.
Дэлхийн эрчим хүчний зөвлөлийн мэдээлснээр бүх сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрээс хамгийн их нь бага үнэ GeoPP дээр 1 кВт.ц (хүснэгтийг үз).
|
хүч |
ашиглах хүч |
Үнэ суулгасан |
хамгийн сүүлд |
||||
| 10200 | 55÷95(84) | 2÷10 | 1÷8 | 800÷3000 | 70,2 | 22 | |
| Салхи | 12500 | 20÷30(25) | 5÷13 | 3÷10 | 1100÷ 1700 | 27,1 | 30 |
| 50 | 8÷20 | 25÷125 | 5÷25 | 5000÷10000 | 2,1 | 30 | |
| түрлэг | 34 | 20÷30 | 8÷15 | 8÷15 | 1700÷ 2500 | 0,6 |
Филиппин, Шинэ Зеланд, Мексик, АНУ-д томоохон ГеоПС-уудыг ажиллуулж байсан туршлагаас харахад 1 кВт.ц цахилгаан эрчим хүчний өртөг нь ихэвчлэн 1 центээс хэтрэхгүй байдаг ч GeoPP-ийн эрчим хүчний ашиглалтын коэффициентийг анхаарч үзэх хэрэгтэй. 0.95 хүрдэг.
Газрын гүний дулааны хангамж нь газрын гүний дулааныг шууд ашиглахад хамгийн ашигтай байдаг халуун ус, түүнчлэн 10÷30ºС температуртай дэлхийн дулааныг үр дүнтэй ашиглах боломжтой дулааны насосыг нэвтрүүлэх үед, өөрөөр хэлбэл. бага агуулгатай газрын гүний дулаан. ОХУ-ын эдийн засгийн өнөөгийн нөхцөлд газрын гүний дулаан хангамжийг хөгжүүлэх нь туйлын хэцүү байдаг. Үндсэн хөрөнгийг цооног өрөмдөхөд хөрөнгө оруулалт хийх ёстой. Краснодарын хязгаарт 1 м худгийн өрөмдөх өртөг нь 8 мянган рубль, гүн нь 1800 м, зардал нь 14.4 сая рубль юм. Тооцоолсон худгийн урсгалын хурд нь 70 м³ / цаг, температурын зөрүү 30ºС, 150 хоногийн турш 24 цагийн турш ажилладаг. Жилд халаалтын улирлын тооцоолсон урсгалын ашиглалтын хэмжээ 0.5, нийлүүлсэн дулааны хэмжээ 4385 МВт цаг буюу үнийн дүнгээр 1.3 сая рубль байна. 300 рубль / (МВт цаг) тарифаар. Энэ хурдаар худаг өрөмдвөл 11 жилийн дараа үр өгөөжөө өгнө. Үүний зэрэгцээ цаашид эрчим хүчний салбарт энэ чиглэлийг хөгжүүлэх шаардлага байгаа нь эргэлзээгүй.
Дүгнэлт.
1. Оросын бараг бүх нутаг дэвсгэрт 30-аас 200ºС-ийн хөргөлтийн температур (ус, хоёр фазын урсгал, уур) бүхий газрын гүний дулааны өвөрмөц нөөц байдаг.
2. Сүүлийн жилүүдэд ОХУ-д томоохон суурь судалгаан дээр үндэслэн газрын дулааныг ГеоПС болон ГеоЦС-д эрчим хүч, дулаан үйлдвэрлэхэд үр ашигтай ашиглах боломжийг түргэн шуурхай хангах газрын гүний дулааны технологи бий болсон.
3. Газрын гүний дулааны эрчим хүч нь эрчим хүчний хэрэглээний нийт тэнцвэрт чухал байр суурийг эзэлнэ. Ялангуяа Камчаткийн бүс нутаг, Курилын арлууд, Приморье, Сибирь, Хойд Кавказын хэсэгчлэн эрчим хүчний үйлдвэрлэлийг өөрчлөн зохион байгуулах, дахин тоноглоход өөрсдийн газрын гүний дулааны нөөцийг ашиглах хэрэгтэй.
4. Бага агуулгатай дулааны эх үүсвэрийг ашиглан дулааны насос бүхий дулаан хангамжийн шинэ схемийг өргөн хүрээнд нэвтрүүлснээр чулуужсан түлшний зарцуулалтыг 20÷25%-иар бууруулна.
5. Эрчим хүчний салбарт хөрөнгө оруулалт, зээлийг татахын тулд үр ашигтай төслүүдийг хэрэгжүүлж, зээлсэн хөрөнгийн эргэн төлөлтийг хугацаанд нь баталгаажуулах шаардлагатай бөгөөд энэ нь хэрэглэгчдэд нийлүүлсэн цахилгаан, дулааны төлбөрийг цаг тухайд нь бүрэн төлж байж л боломжтой юм.
Ном зүй.
1. Хоёрдогч хэлхээнд хэт эгзэгтэй цикл ашиглан газрын гүний дулааны энергийг цахилгаан энерги болгон хувиргах. Абдулагатов И.М., Алхасов А.Б. "Дулааны эрчим хүч.-1988 No 4-х. 53-56".
2. Саламов А.А. "Дэлхийн эрчим хүчний салбар дахь газрын гүний дулааны цахилгаан станцууд" Дулааны эрчим хүчний инженерчлэл 2000 No1-х. 79-80"
3. Дэлхийн дулаан: "Газрын дулааны технологийн хөгжлийн хэтийн төлөв" илтгэлээс Экологи ба амьдрал-2001-No6-str 49-52.
4. Тарнижевский Б.В. "ОХУ-д сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрийг ашиглах байдал, хэтийн төлөв" Аж үйлдвэрийн эрчим хүч-2002-No1-х. 52-56.
5. Кузнецов В.А. "Мутновская газрын гүний дулааны цахилгаан станц" Цахилгаан станцууд-2002-№1-х. 31-35.
6. Бутузов В.А. "Краснодар хязгаар дахь газрын гүний дулаан хангамжийн систем" Эрчим хүчний менежер-2002-No1-p.14-16.
7. Бутузов В.А. "ОХУ-ын газрын гүний дулаан хангамжийн системийн шинжилгээ" Аж үйлдвэрийн эрчим хүч-2002-No6-х 53-57.
8. Доброхотов В.И. "Оросын эрчим хүчний салбарт газрын гүний дулааны нөөцийг ашиглах нь" Дулааны эрчим хүчний инженерчлэл-2003-№1-p.2-11.
9. Алхасов А.Б. "Газрын гүний дулааны ашиглалтын үр ашгийг дээшлүүлэх нь" Дулааны эрчим хүчний инженерчлэл-2003-No3-х.52-54.
ГЭТЭРМАЛИЙН ЦАХИЛГААН СТАНЦЫН ТООЦОО
Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын дулааны схемийг тооцоолъё хоёртын төрөлдагуу .
Манай газрын гүний дулааны цахилгаан станц нь дараах хоёр турбинаас бүрдэнэ.
Эхнийх нь тэлэгчээс олж авсан ханасан усны уур дээр ажилладаг. Цахилгаан хүч - ;
Хоёр дахь нь R11 фреоны ханасан уур дээр ажилладаг бөгөөд энэ нь тэлэгчээс гаргаж авсан усны дулаанаас болж ууршдаг.
Pgw даралттай, tgw температуртай газрын гүний дулааны худгийн ус өргөтгөгч рүү ордог. Өргөтгөх төхөөрөмж нь pp даралттай хуурай ханасан уур үүсгэдэг. Энэ уурыг уурын турбин руу илгээдэг. Өргөтгөх төхөөрөмжөөс үлдсэн ус нь ууршуулагч руу очиж, хөргөж, худаг руу буцаж ирдэг. Ууршуулах байгууламж дахь температурын зөрүү = 20°С. Ажлын шингэн нь турбин дотор өргөжиж, конденсатор руу орж, голын уснаас txw температуртай хөргөнө. Конденсатор дахь ус халаах = 10 ° C, ханасан температур хүртэл хөргөх = 5 ° C.
Турбины харьцангуй дотоод үр ашиг. Турбогенераторын цахилгаан механик үр ашиг = 0.95.
Эхний өгөгдлийг Хүснэгт 3.1-д үзүүлэв.
Таб. 3.1. GeoPP тооцооллын эхний өгөгдөл
Хоёртын төрлийн GeoPP-ийн бүдүүвч диаграмм (Зураг 3.2).
Цагаан будаа. 3.2.
Зураг дээрх диаграммын дагуу. 3.2 ба анхны өгөгдөл нь бид тооцооллыг хийдэг.
Хэлхээний тооцоо уурын турбинхуурай ханасан уураар ажилладаг
Турбины конденсаторын оролтын уурын температур:
конденсаторын оролт дахь хөргөлтийн усны температур хаана байна; - конденсатор дахь ус халаах; нь конденсатор дахь температурын зөрүү юм.
Турбины конденсатор дахь уурын даралтыг ус ба уурын шинж чанарын хүснэгтээс тодорхойлно.
Турбинд өгөх боломжтой дулааны алдагдал:
турбины оролт дахь хуурай ханасан уурын энтальпи хаана байна; - турбин дахь уурын тэлэлтийн онолын процессын төгсгөлийн энтальпи.
Өргөгчөөс уурын турбин хүртэлх уурын урсгал:
уурын турбины харьцангуй дотоод үр ашиг хаана байна; - турбогенераторын цахилгаан механик үр ашиг.
Газрын гүний дулааны усны тэлэгчийн тооцоо
Тэгшитгэл дулааны тэнцвэртэлэгч
худгаас газрын гүний дулааны усны урсгалын хурд хаана байна; - худгаас газрын гүний дулааны усны энтальпи; - өргөсгөгчөөс ууршуулагч руу усны урсгал; - тэлэгчийн гаралтын газрын гүний дулааны усны энтальпи. Ус ба усны уурын шинж чанарын хүснэгтээс буцалж буй усны энтальпийг тодорхойлно.
Өргөтгөх материалын балансын тэгшитгэл
Эдгээр хоёр тэгшитгэлийг хамтад нь шийдснээр ба тодорхойлох шаардлагатай.
Өргөтгөх төхөөрөмж дэх газрын гүний дулааны усны температурыг ус ба уурын шинж чанарын хүснэгтээс тэлэгч дэх даралт дахь ханалтын температураар тодорхойлно.
Фреоноор ажилладаг турбины дулааны хэлхээний онцлог цэгүүдийн параметрүүдийг тодорхойлох
Турбины оролт дахь фреоны уурын температур:
Турбины гаралтын фреоны уурын температур:
Турбины оролт дахь фреоны уурын энтальпийг ханалтын шугам дээрх фреоны p-h диаграммаас тодорхойлно.
240 кЖ/кг.
Турбины гаралт дахь фреоны уурын энтальпийг шугам ба температурын шугамын огтлолцол дахь фреоны хувьд p-h диаграммаас тодорхойлно.
220 кЖ/кг.
Конденсаторын гаралтын хэсэгт буцалж буй фреоны энтальпийг температурын дагуу буцалж буй шингэний муруй дээрх фреоны хувьд p-h диаграммаас тодорхойлно.
215 кЖ/кг.
Ууршуулагчийн тооцоо
Ууршуулагчийн гаралтын газрын гүний дулааны усны температур:
Ууршуулагчийн дулааны тэнцвэрийн тэгшитгэл:
усны дулааны багтаамж хаана байна. Зөвшөөрөх = 4.2 кЖ / кг.
Энэ тэгшитгэлээс үүнийг тодорхойлох шаардлагатай.
Фреон дээр ажилладаг турбины хүчийг тооцоолох
фреон турбины харьцангуй дотоод үр ашиг хаана байна; - турбогенераторын цахилгаан механик үр ашиг.
Газрын гүний дулааныг худаг руу шахах насосны хүчийг тодорхойлох
насосны үр ашиг хаана байна, 0.8 гэж үзнэ; - газрын гүний дулааны усны дундаж хувийн эзэлхүүн.
3.4 ГЭТЭРМАЛИЙН ЦАХИЛГААН СТАНЦЫН ТООЦОО
Үүний дагуу бид хоёртын төрлийн газрын гүний дулааны цахилгаан станцын дулааны схемийг тооцоолох болно.
Манай газрын гүний дулааны цахилгаан станц нь дараах хоёр турбинаас бүрдэнэ.
Эхнийх нь тэлэгчээс олж авсан ханасан усны уур дээр ажилладаг. Цахилгаан хүч - ;
Хоёр дахь нь R11 фреоны ханасан уур дээр ажилладаг бөгөөд энэ нь тэлэгчээс гаргаж авсан усны дулаанаас болж ууршдаг.
Pgw даралттай, tgw температуртай газрын гүний дулааны худгийн ус өргөтгөгч рүү ордог. Өргөтгөх төхөөрөмж нь pp даралттай хуурай ханасан уур үүсгэдэг. Энэ уурыг уурын турбин руу илгээдэг. Өргөтгөх төхөөрөмжөөс үлдсэн ус нь ууршуулагч руу очиж, хөргөж, худаг руу буцаж ирдэг. Ууршуулах байгууламж дахь температурын зөрүү = 20°С. Ажлын шингэн нь турбин дотор өргөжиж, конденсатор руу орж, голын уснаас txw температуртай хөргөнө. Конденсатор дахь ус халаах = 10 ° C, ханасан температур хүртэл хөргөх = 5 ° C.
Турбины харьцангуй дотоод үр ашиг. Турбогенераторын цахилгаан механик үр ашиг = 0.95.
Эхний өгөгдлийг Хүснэгт 3.1-д үзүүлэв.
Таб. 3.1. GeoPP тооцооллын эхний өгөгдөл
Хоёртын төрлийн GeoPP-ийн бүдүүвч диаграмм (Зураг 3.2).
Цагаан будаа. 3.2. GeoES-ийн бүдүүвч диаграм.
Зураг дээрх диаграммын дагуу. 3.2 ба анхны өгөгдөл нь бид тооцооллыг хийдэг.
Хуурай ханасан уураар ажилладаг уурын турбины схемийн тооцоо
Турбины конденсаторын оролтын уурын температур:
конденсаторын оролт дахь хөргөлтийн усны температур хаана байна; - конденсатор дахь ус халаах; нь конденсатор дахь температурын зөрүү юм.
Турбины конденсатор дахь уурын даралтыг ус ба уурын шинж чанарын хүснэгтээс тодорхойлно.
Турбинд өгөх боломжтой дулааны алдагдал:
турбины оролт дахь хуурай ханасан уурын энтальпи хаана байна; - турбин дахь уурын тэлэлтийн онолын процессын төгсгөлийн энтальпи.
Өргөгчөөс уурын турбин хүртэлх уурын урсгал:
уурын турбины харьцангуй дотоод үр ашиг хаана байна; - турбогенераторын цахилгаан механик үр ашиг.
Газрын гүний дулааны усны тэлэгчийн тооцоо
Өргөтгөх дулааны тэнцвэрийн тэгшитгэл
худгаас газрын гүний дулааны усны урсгалын хурд хаана байна; - худгаас газрын гүний дулааны усны энтальпи; - өргөсгөгчөөс ууршуулагч руу усны урсгал; - тэлэгчийн гаралтын газрын гүний дулааны усны энтальпи. Ус ба усны уурын шинж чанарын хүснэгтээс буцалж буй усны энтальпийг тодорхойлно.
Өргөтгөх материалын балансын тэгшитгэл
Эдгээр хоёр тэгшитгэлийг хамтад нь шийдснээр ба тодорхойлох шаардлагатай.
Өргөтгөх төхөөрөмж дэх газрын гүний дулааны усны температурыг ус ба уурын шинж чанарын хүснэгтээс тэлэгч дэх даралт дахь ханалтын температураар тодорхойлно.
Фреоноор ажилладаг турбины дулааны хэлхээний онцлог цэгүүдийн параметрүүдийг тодорхойлох
Турбины оролт дахь фреоны уурын температур:
Турбины гаралтын фреоны уурын температур:
Турбины оролт дахь фреоны уурын энтальпийг ханалтын шугам дээрх фреоны p-h диаграммаас тодорхойлно.
240 кЖ/кг.
Турбины гаралт дахь фреоны уурын энтальпийг шугам ба температурын шугамын огтлолцол дахь фреоны хувьд p-h диаграммаас тодорхойлно.
220 кЖ/кг.
Конденсаторын гаралтын хэсэгт буцалж буй фреоны энтальпийг температурын дагуу буцалж буй шингэний муруй дээрх фреоны хувьд p-h диаграммаас тодорхойлно.
215 кЖ/кг.
Ууршуулагчийн тооцоо
Ууршуулагчийн гаралтын газрын гүний дулааны усны температур:
Ууршуулагчийн дулааны тэнцвэрийн тэгшитгэл:
усны дулааны багтаамж хаана байна. Зөвшөөрөх = 4.2 кЖ / кг.
Энэ тэгшитгэлээс үүнийг тодорхойлох шаардлагатай.
Фреон дээр ажилладаг турбины хүчийг тооцоолох
фреон турбины харьцангуй дотоод үр ашиг хаана байна; - турбогенераторын цахилгаан механик үр ашиг.
Газрын гүний дулааныг худаг руу шахах насосны хүчийг тодорхойлох
насосны үр ашиг хаана байна, 0.8 гэж үзнэ; - газрын гүний дулааны усны дундаж хувийн эзэлхүүн.
GeoPP-ийн цахилгаан эрчим хүч
Альтернатив эх сурвалжуудэрчим хүч. аянга цахилгаан станц
Аянга цахилгаан станцын тооцоог юуны түрүүнд гаралтын хүчийг тодорхойлох зорилготой. Эцсийн эцэст аливаа цахилгаан станцын ажил бол ашиглалт, суурилуулах хөрөнгийг нөхөхийн тулд эрчим хүчний үр ашгийг нэмэгдүүлэх явдал юм ...
Бид насосны хэсгийн гүйцэтгэлийн үндсэн тооцоог хийдэг. Тиймээс, 1 м-ийн давалгаагаар хөвж буй бие 0.5 м дээш өргөгдөж, дараа нь тайван усны түвшнээс 0.5 м доош унана ...
Долгионт цахилгаан станцын төрөл ба тооцоо
Долгионт цахилгаан станцыг тооцоолох аргыг нийтлэлд тайлбарласан болно. Курсын төсөлд тогтоосон параметрүүдтэй долгионы усан цахилгаан станцын хүчийг тооцоолох үндсэн томъёо, жишээг авч үзсэн болно. Урсгалын нэг мөчлөгт байж болох хамгийн их хүч ...
Сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрүүд. Газрын гүний дулааны цахилгаан станцын тооцоо, төрөл, даалгавар
GeoPP дээр эрчим хүч авах хэд хэдэн арга байдаг: - шууд схем: уурыг цахилгаан үүсгүүрт холбогдсон турбин руу хоолойгоор дамжуулдаг; - шууд бус схем: шууд схемтэй төстэй боловч хоолойд орохын өмнө уурыг хийнээс цэвэрлэнэ ...
газрын гүний дулааны эрчим хүч
150 жилийн өмнө ч гэсэн манай гариг дээр зөвхөн сэргээгдэх, байгаль орчинд ээлтэй эрчим хүчний эх үүсвэрүүдийг ашигладаг байсан: гол мөрний усны урсгал, далайн түрлэг - усны дугуйг эргүүлэхэд ...
газрын гүний дулааны эрчим хүч
Газрын гүний дулааны эрчим хүч - дулааны буюу цахилгаан эрчим хүчгазрын гүний дулаанаас болж . Тухайн бүс нутагт зардал багатай...
газрын гүний дулааны эрчим хүч
Нөөцийн шавхагдашгүй, хаа сайгүй тархаж байгааг үндэслэн гүехэн гүний бага температурт газрын гүний дулааны эрчим хүчийг ашиглах нь дулаан хангамжийн системд гарсан хувьсгал гэж үзэж болно гэсэн үзэл бодол байдаг.
Газрын гүний дулааны эрчим хүч ба түүний хэрэглээ
Балтийн тэнгисийн 43 МВт-ын хүчин чадалтай Клайпеда газрын гүний дулааны цахилгаан станцын удирдлагын системийн жишээн дээр орчин үеийн газрын гүний дулааны цахилгаан станцын менежментийг авч үзье...
Бүртгэлийн шаардлагын дагуу бид нарны цахилгаан станцын ачааллыг ажиллах горимд тооцно. Тооцооллын хүснэгтийн аргыг ашиглацгаая. 2-4-р баганад ачааллын хүснэгтийг бөглөхдөө даалгаврын өгөгдлийг, 5-8-р баганад хөдөлгүүрийн параметрүүдийг оруулна уу ...
Усан онгоцны цахилгаан станцын тооцоо
Эквивалент хэлхээнд тулгуурлан цахилгааны системийн тооцоо
Гурван ороомгийн трансформаторын бүдүүвч диаграммыг зурагт үзүүлэв. 4.3, бүрэн эквивалент хэлхээ нь автотрансформаторын эквивалент хэлхээтэй давхцдаг (3.2-р зургийг үз). Каталогийн өгөгдлийн найрлага нь 3-р зүйлд өгөгдсөнөөс ялгаатай нь ...
Дулаан хангамж аж үйлдвэрийн аж ахуйн нэгжүүд
Туслах механизмын жолоодлогын хувьд эрчим хүчний зардлыг тооцохгүйгээр нийт үр ашгийг тодорхойлдог. Rankine циклээр ажилладаг STU-ийн хувьд насосыг жолоодох зардлыг тооцсон нийт үр ашиг: диаграммын 1 ба 2-р цэг дэх уурын энтальпи хаана байна...
Дадлага №6
Зорилтот: GeoTPP болон далайн дулааны энерги хувиргах технологи (OTEC)-ийн ажиллах зарчим, тэдгээрийг тооцоолох аргачлалтай танилцах.
Хичээлийн үргэлжлэх хугацаа- 2 цаг
Явц:
1. Ажлын онолын хэсгийн үндсэн дээр ГеоДЦС-ын ажиллах зарчим, далайн дулааны энергийг хувиргах технологитой танилцах (PTEC.
2. Хувь хүний даалгаврын дагуу практик асуудлыг шийдвэрлэх.
1. ОНОЛЫН ХЭСЭГ
Далайн дулааны эрчим хүчийг ашиглах
Далайн дулааны энергийг хувиргах технологи (OTEC) нь дулаан, хүйтэн далайн усны температурын зөрүүгээс цахилгаан үүсгэдэг. 1000 гаруй метрийн гүнээс (нарны туяа хэзээ ч хүрдэггүй газраас) хоолойгоор хүйтэн ус татдаг. Энэхүү систем нь далайн гадаргатай ойр орчмын бүлээн усыг мөн ашигладаг. халсан нарны туяаус дулаан солилцуураар дамждаг химийн бодисцахилгаан үүсгүүрийн турбиныг хөдөлгөдөг химийн уур үүсгэдэг аммиак зэрэг буцлах температур багатай. Дараа нь уурыг далайн гүнээс хөргөсөн усыг ашиглан шингэн хэлбэрт шилжүүлдэг. Халуун орны бүс нутгийг PTEC системийг байрлуулах хамгийн тохиромжтой газар гэж үздэг. Энэ нь гүехэн болон гүн дэх усны хоорондох температурын зөрүүтэй холбоотой юм.
Салхи, нарны цахилгаан станцуудаас ялгаатай нь далайн дулааны цахилгаан станцууд жилийн 365 өдөр, өдрийн турш цэвэр цахилгаан үйлдвэрлэх боломжтой. Ийм эрчим хүчний нэгжийн цорын ганц дайвар бүтээгдэхүүн нь хүйтэн ус бөгөөд үүнийг захиргааны болон аж ахуйн нэгжүүдэд хөргөх, агааржуулахад ашиглаж болно. орон сууцны барилгуудэрчим хүч үйлдвэрлэх байгууламжийн дэргэд.
Газрын гүний дулааны эрчим хүчийг ашиглах
Газрын гүний дулааны энерги нь дэлхийн байгалийн дулаанаас гаргаж авдаг эрчим хүч юм. Энэ дулааныг худгийн тусламжтайгаар хийж болно. Худаг дахь газрын гүний дулааны градиент 36 метр тутамд 1°С-аар нэмэгддэг. Энэ дулааныг гадаргуу дээр уур эсвэл халуун ус хэлбэрээр хүргэдэг. Ийм дулааныг шууд байшин, барилга байгууламжийг халаах, цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэхэд ашиглаж болно.
Төрөл бүрийн тооцоогоор дэлхийн төвд температур хамгийн багадаа 6650 ° C байна. Дэлхийн хөргөлтийн хурд нь тэрбум жилд ойролцоогоор 300-350 хэмтэй тэнцдэг. Дэлхий 42·10 12 Вт дулаан ялгаруулдаг бөгөөд үүний 2% нь царцдас, 98% нь манти болон цөмд шингэдэг. Орчин үеийн технологиуд нь хэт гүн ялгардаг дулаанд хүрэхийг зөвшөөрдөггүй, гэхдээ 840000000000 Вт (2%) ч гэсэн бэлэн байгаа газрын гүний дулааны эрчим хүч нь хүн төрөлхтний хэрэгцээг удаан хугацаанд хангаж чаддаг. Эх газрын хавтангийн ирмэгийг тойрсон бүс нутгууд нь хамгийн сайн газаргазрын гүний дулааны станц барихад зориулагдсан, учир нь ийм газруудын холтос нь илүү нимгэн байдаг.
GeoTPP дээр эрчим хүч авах хэд хэдэн арга байдаг.
· Шууд схем: уурыг цахилгаан үүсгүүрт холбогдсон турбин руу хоолойгоор дамжуулдаг;
· Шууд бус хэлхээ: шууд хэлхээтэй төстэй боловч хоолойд орохын өмнө уур нь хоолойг устгахад хүргэдэг хийнээс цэвэрлэгддэг;
· холимог схем: шууд схемтэй төстэй боловч конденсацын дараа түүнд уусаагүй хий нь уснаас зайлагдана.
2. ПРАКТИК ХЭСЭГ
Даалгавар 1. Эхлэх температурыг тодорхойлох t2 болон газрын гүний дулааны эрчим хүчний хэмжээ E o (J) уст давхаргын зузаан h км гүнд z км, усан сангийн чулуулгийн шинж чанарыг өгвөл: нягт p гр \u003d 2700 кг / м 3; сүвэрхэг байдал а = 5%; тодорхой дулаан C гр =840 Ж/(кг К). температурын градиент (дТ/дц) °C / км-ээр даалгаврын сонголтуудын хүснэгтийн дагуу сонгоно уу.
Гадаргуугийн дундаж температур т о 10 ° С-тэй тэнцүү авна. Усны хувийн дулаан багтаамж Ээс рүү = 4200 Ж/(кг К); усны нягтрал ρ \u003d 1 10 3 кг / м 3. Гадаргуугийн талбайг харгалзан тооцоол Ф \u003d 1 км 2. Хамгийн бага зөвшөөрөгдөх формацын температурыг тэнцүү хэмжээгээр авна t1=40 ° C.
Мөн дулааны энерги гаргаж авах хугацааны тогтмолыг тодорхойлно о (жил) усан сан руу ус шахах, түүний хэрэглээ В \u003d 0.1 м 3 / (с км 2). Эхний ээлжинд олборлосон дулааны эрчим хүч ямар байх вэ (dE/dz) τ =0 ба 10 жилийн дараа (dE/dz) τ =10?
Бодлого 1 нь дэлхийн гадаргуугаас z (км) гүнд орших байгалийн уст давхаргад төвлөрсөн газрын гүний дулааны энергийн дулааны потенциалд зориулагдсан болно. Ихэвчлэн уст давхаргын зузаан h (км) түүний гүнээс бага байдаг. Давхарга нь сүвэрхэг бүтэцтэй - чулуулаг нь усаар дүүрсэн нүхтэй байдаг (сүвэрхэг чанарыг α коэффициентээр үнэлдэг). Дундаж нягтралдэлхийн царцдасын цул чулуулаг p gr =2700 кг/м 3 , дулаан дамжилтын илтгэлцүүр λ гр =2 Вт/(м·К). Газрын гадаргуу руу чиглэсэн температурын өөрчлөлт нь температурын градиент (dT/dz) -ээр тодорхойлогддог бөгөөд ° C/км эсвэл К/км-ээр хэмжигддэг.
Дэлхийн бөмбөрцөг дээр хамгийн түгээмэл нь ердийн температурын градиент (40 ° C / км-ээс бага) дулааны урсгалын нягтрал нь ≈ 0.06 Вт / м 2 гадаргуу руу чиглэсэн хэсгүүд юм. Дэлхийн гүнээс дулааныг гаргаж авах эдийн засгийн үндэслэл энд боломжгүй юм.
Хагас дулааны горимдгазар нутагт температурын градиент 40-80 °C/км байна. Энд гэдэсний дулааныг халаах, хүлэмжинд, balneology-д ашиглахыг зөвлөж байна.
Гипертермал үедгазар (дэлхийн царцдасын платформуудын хилийн ойролцоо) градиент нь 80 ° C/км-ээс их байна. Энд ГеоДЦС барих нь зүйтэй.
Мэдэгдэж буй температурын градиентийн тусламжтайгаар уст давхаргын температурыг ашиглалтад оруулахаас өмнө тодорхойлох боломжтой.
T g \u003d T o + (dT / dz) z,
Энд T o нь дэлхийн гадаргуу дээрх температур, K (° C).
Тооцооллын практикт газрын гүний дулааны энергийн шинж чанарыг ихэвчлэн F гадаргуугийн 1 км 2-т хамааруулдаг.
Усан сангийн дулааны багтаамжийг C pl (J / K) тэгшитгэлээр тодорхойлж болно
C pl \u003d [α ρ C in + (1- α) ρ gr C gr ] h F,
Энд p in ба C in нь нягт ба изобарын хувийн дулаан юм
p gr ба C gr - хөрсний нягт ба хувийн дулааны багтаамж (формацын чулуулаг); ихэвчлэн p gr \u003d 820-850 Ж / (кг К).
Хэрэв та T 1 (K) усан сангийн дулааны энергийг ашиглах боломжтой зөвшөөрөгдөх хамгийн бага температурыг тогтоосон бол ашиглалтын эхэн үед (J) түүний дулааны чадавхийг тооцоолж болно.
E 0 \u003d C pl (T 2 -T 1)
Эзэлхүүний урсгалын хурд V (м 3 / с) ус шахах замаар дулааны энергийг зайлуулах тохиолдолд усан сангийн τ 0 цагийн тогтмолыг (түүний ашиглалтын боломжит хугацаа, жил) тэгшитгэлээр тодорхойлж болно.
τ 0 \u003d C pl / (C-д V ρ)
Усан сангийн дулааны потенциалыг хөгжүүлэх явцад экспоненциал хуулийн дагуу өөрчлөгддөг гэж үздэг.
E=E 0 e -(τ / τ o)
энд τ нь үйл ажиллагаа эхэлснээс хойшхи жилийн тоо;
e нь натурал логарифмын суурь юм.
Дулааны хүчгазрын гүний дулааны усан сан τ (хөгжүүлснээс хойшхи жилүүд) W (MW):
Даалгавар 2 Энэ нь бодит үр ашиг гэж үздэг η Далайн дулааны цахилгаан станц нь гадаргын болон гүний усны температурын зөрүүг (T 1 -T 2) = ∆T ашиглаж, Ранкины мөчлөгийн дагуу ажиллаж байгаа нь Карногийн циклийн дагуу ажилладаг станцын дулааны үр ашгийн тал хувь, η t k . Ажлын шингэн нь аммиак болох OTES-ийн бодит үр ашгийн боломжит утгыг далайн гадаргуу дээрх усны температурыг тооцоол. т , °С, далайн гүн дэх усны температур t2 , °С. Ямар зардал бүлээн ус В , багтаамжтай OTES-д м/ц шаардагдана Н МВт?
Даалгавар 2 нь гадаргын болон далайн гүний усны температурын зөрүүг ашиглан сайн мэдэх Ранкайн циклийн дагуу ажилладаг OTES-д цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх хэтийн төлөвт зориулагдсан болно. Ажлын шингэний хувьд бага буцалгах бодис (аммиак, фреон) ашиглахыг зөвлөж байна. Температурын зөрүү бага (∆T=15÷26 o C) учир Карногийн циклийн дагуу ажиллаж байгаа үйлдвэрийн дулааны үр ашиг ердөө 5-9% байна. Rankine циклээр ажилладаг үйлдвэрийн бодит үр ашиг нь үүний тал хувь байх болно. Үүний үр дүнд OTES-д харьцангуй бага хүчин чадлын эзлэх хувийг авахын тулд "халуун" болон "хүйтэн" усны их хэрэглээ, улмаар оролт, гаралтын шугам хоолойн асар их диаметр шаардлагатай болдог.
Q 0 =p V C p ∆T,
Энд p нь нягт далайн ус, кг / м 3;
C p - далайн усны массын дулааны багтаамж, J / (кг К);
V - эзэлхүүний усны урсгал, м 3 / с;
∆T \u003d T 1 -T 2 - гадаргын болон гүний усны хоорондох температурын зөрүү
(мөчлөгийн температурын зөрүү) ° C эсвэл K.
Карногийн хамгийн тохиромжтой онолын мөчлөгт механик хүчийг N 0 (W) гэж тодорхойлж болно
N 0 \u003d η t k Q o,
эсвэл (1) ба Карногийн мөчлөгийн дулааны үр ашгийн илэрхийлэл η t k:
N 0 \u003d p C p V (∆T) 2 /T 1.
Даалгавар 3 Цахилгаан эрчим хүч бүхий давхар хэлхээтэй уур-ус газрын гүний дулааны цахилгаан станц Н температуртай газрын гүний дулааны худгаас уснаас дулааныг хүлээн авдаг t gs . Уур үүсгүүрийн гаралтын хэсэгт хуурай ханасан уур нь 20 0 С-ээс бага температуртай байдаг t gs . Уур нь турбин дотор өргөжиж, конденсатор руу орж, тэндээсээ усаар хөргөнө орчинтемпературтай t xv . Хөргөх усыг конденсаторт 12 0 С-ээр халаана. Конденсат нь 20 0 С-ээс өндөр температуртай. t xv . Газрын гүний дулааны ус нь конденсатаас 15 0 С өндөр температурт уурын үйлдвэрээс гардаг. Хамаатан садан дотоод хүчин зүйлтурбинууд η ой , турбогенераторын цахилгаан үр ашиг η e =0.96. Rankine мөчлөгийн дулааны үр ашиг, уурын урсгал ба дулааны хувийн урсгал, газрын гүний дулааны худгаас болон хүрээлэн буй орчноос гарах усны урсгалыг тодорхойлно.
Нэг хэлхээтэй уурын турбин GeoTEP-д ялгасны дараа хуурай ханасан уурын энтальпийг газрын гүний дулааны усны температур t gw-ээр тодорхойлно. Ус ба усны уурын термодинамик шинж чанарын хүснэгтээс эсвэл h-s диаграммаас. Давхар хэлхээтэй GeoTEU-ийн хувьд уурын генераторын температурын зөрүү Δt-ийг харгалзан үзнэ. Үгүй бол тооцооллыг нарны уурын турбин ДЦС-тай адил хийдэг.
Уурын хэрэглээг харьцаагаар тодорхойлно
кг/с,
Энд η t нь мөчлөгийн дулааны үр ашиг,
η оі - Турбины харьцангуй дотоод үр ашиг,
η e нь турбогенераторын цахилгаан үр ашиг,
N нь GeoTEU-ийн хүч, кВт,
Газрын гүний дулааны худгаас гарах халуун усны урсгалын хурдыг томъёогоор тодорхойлно
, кг/с,
хэрэглээ хүйтэн усорчноос уурын конденсац
, кг/с,
Энд c = 4.19 кЖ/кг∙К нь усны дулааны багтаамж,
η pg нь уурын генераторын үр ашиг,
Δt pg – уур үүсгэгч дэх газрын гүний дулааны усны температурын зөрүү, 0 С,
Δt xv - конденсатор дахь хүйтэн усны температурын уналт, 0 С.
Бага буцалгах ба холимог ажлын шингэнтэй GeoTEU-ийн тооцоог термодинамик шинж чанарын хүснэгт ба эдгээр шингэний уурын h-s диаграммыг ашиглан гүйцэтгэнэ.
| Хэмжигдэхүүн ба тэдгээрийн нэгжүүд | Даалгаврын сонголтууд | |||||||||
| Н, МВт | ||||||||||
| т мин., 0 С | ||||||||||
| т мин., 0 С | ||||||||||
| η oi , % |
Давхар хэлхээтэй GeoTEP (Зураг 4.2) нь уурын генератор 4-ийг багтаасан бөгөөд үүнд газрын гүний дулааны уур-усны хольцын дулааны энерги нь уламжлалт нойтон уурын уурын турбин 6 станцын тэжээлийн усыг цахилгаанаар халааж, ууршуулахад ашиглагддаг. генератор 5. Уур үүсгүүрт ашиглагдаж байсан газрын гүний дулааныг насосоор 3 буцах цооногт шахдаг 2. Хими цэвэрлэгээ Турбины үйлдвэрийн тэжээлийн усыг уламжлалт аргаар хийдэг. Тэжээлийн шахуурга 8 нь конденсатор 7-аас уурын генератор руу конденсатыг буцаана.
Давхар хэлхээтэй үйлдвэрт уурын хэлхээнд конденсацгүй хий байхгүй тул конденсаторт илүү гүн вакуум бий болж, нэг хэлхээтэй харьцуулахад станцын дулааны үр ашиг нэмэгддэг. Уур үүсгүүрийн гаралтын хэсэгт газрын гүний дулааны үлдэгдэл дулааныг нэг хэлхээтэй газрын гүний дулааны цахилгаан станцын нэгэн адил дулаан хангамжийн хэрэгцээнд ашиглаж болно.
Зураг.4.2. дулааны схемдавхар хэлхээний GeoTPP
Хий, түүний дотор устөрөгчийн сульфидыг уурын генератороос хөөс шингээгч рүү нийлүүлж, газрын гүний дулааны хаягдал усанд уусгасны дараа түүнийг зайлуулах цооногт шахдаг. Барьж буй Ocean GeoTPP-д (Курилийн арлууд) туршилтын мэдээгээр анхдагч хүхэрт устөрөгчийн 93.97% нь хөөс шингээгчд ууссан байна.
Уурын генератор дахь температурын зөрүү нь нэг хэлхээтэй харьцуулахад хоёр хэлхээтэй суурилуулалтын амьд уурын энтальпийг h 1 бууруулдаг боловч ерөнхийдөө турбин дахь дулааны алдагдал нь турбин дахь дулааны алдагдал нэмэгддэг. яндангийн уур h 2. Циклийн термодинамик тооцоог ердийн уурын турбин дулааны цахилгаан станцын нэгэн адил хийдэг (нарны уурын турбин суурилуулах хэсгийг үзнэ үү).
Н, кВт-ын хүчин чадалтай суурилуулалтын газрын гүний дулааны худгаас гарах халуун усны урсгалын хурдыг илэрхийллээс тодорхойлно.
кг/с, (4.3)
Уур үүсгүүрийн оролт ба гаралтын газрын гүний дулааны усны температурын зөрүү хаана байна, °C, уур үүсгэгчийн үр ашиг. Орчин үеийн хоёр хэлхээтэй уурын турбин GeoTEP-ийн нийт үр ашиг 17.27% байна.
Газрын гүний дулааны усны харьцангуй бага температуртай (100-200 ° C) ордуудад бага буцалгах ажлын шингэн (фреон, нүүрсустөрөгч) дээр давхар хэлхээтэй суурилуулалтыг ашигладаг. Ийм суурилуулалтыг нэг гогцоотой ГеоДЦС-аас тусгаарлагдсан усны дулааныг ашиглахад ашиглах нь эдийн засгийн хувьд үндэслэлтэй (Зураг 4.1-ийн дулаан солилцуурын оронд). Манай улсад дэлхийд анх удаа (1967 онд) Р-12 фреон дээр суурилсан 600 кВт хүчин чадалтай ийм төрлийн цахилгаан станцыг Паратунскийн газрын гүний дулааны талбайд (Камчатка) шинжлэх ухааны удирдлагаар барьжээ. ЗХУ-ын ШУА-ийн Сибирийн салбарын Дулааны физикийн хүрээлэн. Хөргөлтийн температурын зөрүү нь 80 ... 5 ° C, хүйтэн усыг голоос конденсатор руу нийлүүлсэн. Паратунка жилийн дундаж температур 5 o C. Харамсалтай нь эдгээр ажил нь органик түлшний өмнөх хямд байдлаас болж боловсруулагдаагүй.
Одоогийн байдлаар "Кировский Завод" ХК нь фреон R142v (нөөц хөргөлтийн шингэн - изобутан) дээр 1.5 МВт-ын хүчин чадалтай давхар хэлхээтэй газрын гүний дулааны модулийн төсөл, техникийн баримт бичгийг боловсруулсан. Эрчим хүчний модулийг үйлдвэрт бүрэн үйлдвэрлэж, төмөр замаар хүргэх бөгөөд барилга угсралтын ажил, цахилгаан сүлжээнд холбогдоход хамгийн бага зардал шаардагдана. Эрчим хүчний модулиудыг цуваа үйлдвэрлэх үйлдвэрийн өртөг нь суурилагдсан хүчин чадлын киловатт тутамд 800 орчим доллар болж буурах төлөвтэй байна.
ENIN нь нэгэн төрлийн бага буцалгах дулаан зөөгч дээр ажиллаж байгаа GeoTPP-ийн зэрэгцээ ус-аммиакийн холимог ажлын шингэнд суурилсан ирээдүйтэй үйлдвэрийг боловсруулж байна. Ийм суурилуулалтын гол давуу тал нь газрын гүний дулаан, уурын усны холимог (90-аас 220 хэм хүртэл) өргөн температурт ашиглах боломж юм. Нэг төрлийн ажлын шингэнтэй бол уурын генераторын гаралтын температурын тооцоолсон хэмжээнээс 10 ... 20 хэмээр хазайх нь мөчлөгийн үр ашгийг 2.4 дахин бууруулахад хүргэдэг. Холимог дулааны тээвэрлэгчийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн концентрацийг өөрчилснөөр янз бүрийн температурт суурилуулах зөвшөөрөгдөх гүйцэтгэлийг хангах боломжтой. Энэ температурын мужид аммиак-усны турбины хүч 15% -иас бага өөрчлөгддөг. Нэмж дурдахад ийм турбин нь жин, хэмжээтэй хамгийн сайн үзүүлэлттэй бөгөөд ус-аммиакийн хольц нь ялгаатай байдаг. хамгийн сайн гүйцэтгэлдулаан солилцоо, энэ нь нэгэн төрлийн хөргөлтийн төхөөрөмж дээрх тэжээлийн модультай харьцуулахад уурын генератор ба конденсаторын өртөг, металлын хэрэглээг бууруулах боломжийг олгодог. Ийм цахилгаан станцыг үйлдвэрлэлийн хаягдал дулааныг нөхөн сэргээхэд өргөнөөр ашиглаж болно. Тэд газрын гүний дулааны тоног төхөөрөмжийн олон улсын зах зээлд хүчтэй эрэлт хэрэгцээтэй байж магадгүй юм.
Бага буцалгах ба холимог ажлын шингэнтэй GeoTEU-ийн тооцоог термодинамик шинж чанарын хүснэгт ба эдгээр шингэний уурын h - s диаграммыг ашиглан гүйцэтгэнэ.
Уран зохиолд байнга дурдагддаг Дэлхийн далайн дулааны нөөцийг ашиглах боломж нь GeoTES-ийн асуудалтай зэрэгцэн оршдог. Халуун орны өргөрөгт далайн усны гадарга дээрх температур ойролцоогоор 25 ° C, 500 ... 1000 м-ийн гүнд - ойролцоогоор 2 ... 3 ° C байна. 1881 онд Д "Арсонвал . Температурын энэ зөрүүг ашиглан цахилгаан эрчим хүч үйлдвэрлэх.Энэ санааг хэрэгжүүлэх төслийн аль нэгийг суурилуулах схемийг Зураг 4.3-т үзүүлэв.
Зураг.4.3. Далайн дулааны цахилгаан станцын диаграмм: 1 - гадаргын дулаан усаар хангах насос; 2 - бага буцалгах хөргөлтийн уурын генератор; 3 - турбин; 4 - цахилгаан үүсгүүр; 5 - конденсатор; 6 - хүйтэн гүний усан хангамжийн насос; 7 - тэжээлийн насос; 8 - хөлөг онгоцны тавцан
1-р шахуурга нь дулааныг өгдөг гадаргын усбага буцалгах хөргөлтийн бодис ууршдаг уурын генератор 2 руу оруулна. 20 ° C орчим температуртай уурыг турбин 3 руу илгээдэг бөгөөд энэ нь цахилгаан үүсгүүрийг хөдөлгөдөг 4. Яндангийн уур нь конденсатор 5 руу орж, эргэлтийн насосоор тэжээгддэг хүйтэн гүний усаар өтгөрдөг 6. Тэжээлийн насос 7 нь уурын генератор руу хөргөх бодис.
Гадаргуугийн дулаан давхаргуудаар дээшлэх үед гүний усыг хамгийн багадаа 7...8 хэм хүртэл халаах ба хөргөлтийн шингэний гарч буй нойтон уур нь 12...13 хэмээс багагүй температуртай байна. Үүний үр дүнд энэ мөчлөгийн дулааны үр ашиг = 0.028, бодит мөчлөгийн хувьд 2% -иас бага байна. Үүний зэрэгцээ, далайн ДЦС нь өөрийн хэрэгцээнд зориулж эрчим хүчний өндөр өртөгтэй тул дулаан, хүйтэн ус, хөргөлтийн шингэнийг их хэмжээгээр зарцуулдаг тул насосны эрчим хүчний зарцуулалт нь тухайн нэгжийн үйлдвэрлэсэн эрчим хүчнээс давах болно. . АНУ-д Хавайн арлуудын ойролцоо ийм цахилгаан станцуудыг хэрэгжүүлэх оролдлого эерэг үр дүнд хүрээгүй.
Далайн дулааны цахилгаан станцын өөр нэг төсөл нь далайн гадарга болон гүн давхаргад термоэлектродын уулзваруудыг байрлуулах замаар Зеебек эффектийг ашиглах явдал юм. Карногийн мөчлөгийн хувьд ийм суурилуулалтын хамгийн тохиромжтой үр ашиг нь ойролцоогоор 2% байна. 3.2-т дулааны хувиргагчийн бодит үр ашиг нь бага зэрэг бага байгааг харуулж байна. Үүний дагуу далайн усны гадаргуугийн давхаргад дулааныг зайлуулах, гүн давхаргад дулаан дамжуулахын тулд дулаан солилцооны гадаргууг ("шумбагч онгоцны далбаа") барих шаардлагатай болно. том талбай. Энэ нь бараг мэдэгдэхүйц хүч чадалтай цахилгаан станцуудын хувьд бодитой бус юм. Эрчим хүчний бага нягтрал нь далайн дулааны нөөцийг ашиглахад саад болж байна.
Уншаад бичнэ үүашигтай
