地热能的发电利用.ppt.ppt

,地热能的发电利用,所谓地热能，简单地说就是来自地下的热能，即地球内部的热能。据计算，地球陆地以下五公里内，15摄氏度以上岩石和地下水总含热量达1.05E25焦尔，相当于9950万亿吨标准煤。按世界年耗100亿吨标准煤计算，可满足人类几万年能源之需要.如果把地球上贮存的全部煤炭燃烧时所放出的热量作为标准来计算、那么，石油的贮存量约为煤炭的3，目前可利用的核燃料的贮存量约为煤炭的15，而地热能的总贮存量则为煤炭的1.7亿倍。,地壳:地球的员外面一层，即地球外表相当于鸡蛋壳的部分，地壳由土层和坚硬的岩石组成，它的厚度各处不一，介于1070km之间，地幔:地球的中间部分，即地壳下面相当于鸡蛋白的部分，也叫做“中间层”，它大部分是熔融状态的岩浆地幅的厚度约为2900km,它内硅镁物质组成，温度在1000以上.地核:地球的中心，即地球内部相当于鸡蛋黄的部分地核的温度在20005000之间，外核深29005100km，内核深5100M以下至地心，一般认为是由铁、镍等重金属组成的,利用地热能来进行发电,地热发电是地热利用的最重要方式。高温地热流体应首先应用于发电。地热发电和火力发电的原理是一样的，都是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。地热发电的过程，就是把地下热能首先转变为机械能，然后再把机械能转变为电能的过程。要利用地下热能，首先需要有“载热体”把地下的热能带到地面上来。目前能够被地热电站利用的载热体，主要是地下的天然蒸汽和热水。根据可利用地热资源的特点以及采用技术方案的不同，地热发电主要划分为地热蒸汽、地下热水、联合循环和地下热岩四种发电方式,两种主要的地热发电形式,蒸汽型地热发电蒸汽型地热发电是把高温地热田中的干蒸汽直接引人汽轮发电机组发电。在引人发电机组前先要把蒸汽中所含的岩屑、矿粒和水滴分离出去。蒸汽型地热发电系统的类型有：背压式汽轮机发电系统凝汽式汽轮机发电系统,热水型地热发电适用于中低温地热资源。低温热水或湿蒸汽不能直接送入汽轮机，需经一定手段，把热水变成蒸汽或利用其热量产生别的蒸汽，才能用于发电。热水型地热发电，主要有两种方式：闪蒸地热发电系统双循环地热发电系统,蒸汽型地热发电,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。,背压式汽轮机,蒸汽型地热发电,凝气式汽轮机,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。该系统适用于高温（160以上）地热田的发电，系统简单。,热水型地热发电,闪蒸地热发电,闪蒸法也叫“减压扩容法”，就是把低温地热水引入密封容器中，通过抽气降低容器内的气压，使地热水在较低的温度下沸腾生产蒸汽，体积膨胀的蒸汽做功推动轮发电机。适合于地热水质较好且不凝气体含量较少的地热资源。如果流体是湿蒸汽，则先进入汽水分离器，分离出的蒸汽送往汽轮机，分离下来的水进入闪蒸器。闪蒸可以分为：1）单级闪蒸地热发电系统(又包括湿蒸汽型和热水型两种)；2）两级闪蒸地热发电系统；3）全流法地热发电系统；,采用闪蒸法的地热电站，热水温度低于100时，全热力系统处于负压状态。这种电站，设备简单，易于制造，可以采用混合式热交换器。缺点是，设备尺寸大，容易腐蚀结垢，热效率较低。由于系直接以地下热水蒸汽为工质，因而对于地下热水的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求。为提高地热能的利用率，还可采用两级或多级闪蒸系统。发电量可增加。,图为一种两级闪蒸发电系统,闪蒸地热发电系统,当地热井口的全部流体，不经处理直接送进全流膨胀器中做功，充分地利用地热流体的全部能量。这种系统称为全流法地热发电系统。全流法比闪蒸地热发电系统中的单级闪蒸法和两级闪燕法地热发电系统的单位净输出功率可分别提高60%和30%左右。全流发电系统就是试图将来自地热井的地热流体(不论是水或是湿蒸汽)通过一台特殊设计的膨胀机,使其一边膨胀一边做功，最后以汽体的形式从膨胀机的排汽口排出.为了适应不同化学成分范围的地热水，特别是高温高盐的地热水，膨胀机的设计应该具备这种适应能力。不过，这种系统的设备尺寸大，容易结垢、受腐蚀，对地下热水的温度、矿化度以及不凝气体含量等有较高的要求，虽然从这一概念的提出到现在已有20多年的时间，全流地热发电系统仍未进人商业应用阶段。,全流法地热发电系统,热水型地热发电,双循环地热发电系统,也叫低沸点工质法，利用地下热水加热某种低沸点工质，使其产生具有较高压力的蒸汽并送入汽轮机。做功后的蒸汽在冷凝器中凝结，循环使用。地热水要回灌到地层中。双循环发电系统的优点：蒸汽压力高，设备尺寸较小，成本较低；地热水不接触发电系统，可避免关键设备的腐蚀。为了提高地热资源的利用率，还可以考虑用两级双循环地热发电系统，或者采用闪蒸与双循环两级串联发电系统。,1990s中期，以色列一家公司把地热蒸汽发电和地热水发电系统整合，设计出一个新的联合循环地热发电系统。大于150的地热流体，经过一次发电后，在不低于120的工况下，再进入双工质发电系统进行二次做功，这就充分利用了地热流体的热能。同时，由于是全封闭的系统，在地热电站也没有刺鼻的硫化氢味道，因而是100的环保型地热系统。这种地热发电系统进行100的地热水回灌，从而延长了地热田的使用寿命。,联合循环地热发电,总结,地热能作为一种可持续利用的能源具有经济与环境上的优势。它在开发过程中的环境影响可以通过各种措施予以减小。解决地热利用对环境影响的最优办法是采取回灌，改变单一的利用方式。因此，应加强地热勘探开发利用的投入，同时，规范和完善地热开发过程中的环境影响方面的法规，开发各种新的环境治理和预防措施，保证社会、经济与环境上的最大效益。在21世纪，地热电站将屹立在世界各地。地热带出的硫化氢被浓缩、提炼成为制造硫酸和其他化工产品的原料。地热水