地热发电技术

1、7.3.1 地热发电,一、地热能源简介 二、地热发电的概念 三、世界地热发电的历史和现状 四、中国地热发电的历史和现状 五、地热发电系统的分类 六、地热发电对环境的影响,地热能源简介,地热能是指贮存在地球内部的可再生热能，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变，全球地热能的储量与资源潜量十分巨大目前能利用的主要有蒸汽田和热水田。,地热发电的概念,地热发电，实际上是用蒸汽动力发电。 地热发电和火力发电原理是一样的，都是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。这种能量转变的过程称为地热发电。,世界地热发电的历史和现状,1904年，意大利在拉德瑞罗地热站的往复式蒸汽机上试用

2、地热蒸汽发电，开创了世界地热发电的历史。此后，新西兰、菲律宾、美国、日本等国家相继开始发展地热资源,目前世界上有110个国家在开发利用地热能，截止2005年发电总装机容量达到8932MW，年生产电力56951GWh（千兆瓦时）;约占世界能源构成的1%，地热资源利用以及开发以每年12.8%的速率递增其中美国地热发电装机容量居世界首位，菲律宾第二位，墨西哥居第三位。,新西兰和意大利的地热电站,怀拉基地热发电基地,拉德瑞罗地热发电基地,中国地热发展的历史和现状,我国地热发电研究工作起步较晚，始于60年代末期，于1970年5月首次在广东丰顺建成第一座设计容量为86千瓦的扩容法地热发电实验装置，随后在西

3、藏建成羊八井、那曲和朗久三座地热发电站，到1998年底，中国的地热发电装机总量达32MW，居世界第13位。,西藏羊八井地热电站,地热发电的方式分类,蒸汽型地热发电系统 热水型地热发电系统 干热岩发电系统 全流循环式发电系统,一次蒸汽法（背压式）,二次蒸汽法（凝汽式）,减压扩容法（闪蒸系统）,中间工质法（双工质发电系统）,蒸汽型地热发电,直接利用地下的干饱和（或稍具过热度）蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电,图1 一次蒸汽法发电示意图,一次蒸汽法,不直接利用比较脏的天然蒸汽（一次蒸汽），而是让它通过换热器汽化洁净 水，再利用洁净蒸汽（二次蒸汽）发电将从第一次汽水分离出来的高温热水进

4、行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。,二次蒸汽法,图2 二次蒸汽法发电示意图,总结,一次蒸汽法是最简单的发电方式，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生活用水。,在用二次蒸汽法时，蒸汽在汽轮机中能膨胀到很低的压力，所以能做出更多的功。这种系统适用于高温160的地热田的发电，系统简单。,热水型地热发电,减压扩容（闪蒸系统）,将地热井口来的地热水，先送到闪蒸器中进行降压闪蒸使其产生部分蒸汽，再引入到常规汽轮机做功发电。汽轮机排出的蒸汽在冷凝器内冷凝成水。送往冷却塔，分离器中剩下的含盐水排入环境或打入地下或引入作为第二级低压

5、闪蒸分离器中，用这种方法产生蒸汽来发电就叫做闪蒸法地热发电。,图3 闪蒸系统发电示意图,中间工质法（双工质发电系统）,通过热交换器利用地下热水来加热某种沸点的工质，使之变为蒸汽，然后以此蒸汽去推动汽轮机，并带动发电机发电。因此，在此种发电系统中，采用两种流体：一种是采用地热流体作为热源，它在蒸汽发生器中被冷却后排入环境或打入地下；另一种是采用低沸点工质流体作为一种工作介质（如氟利昂、异戊烷、异丁烷、正丁烷等），这种工质在蒸汽发生器内由于吸收了地热水放出的热量而汽化，产生的低沸点工质蒸汽送入汽轮机发电机组。做完功后的蒸汽，由汽轮机排出并在冷凝器冷凝成液体，然后经循环泵打回蒸汽发生器在循环工作。,

6、图4 双工质发电示意图,在中间介质法发电系统中起传送和转换热能的作用的物质称为工质，选择工质时应考虑以下基本要求： 发电性能好，即在相同条件下每吨热水的实际发电量较大 传热性能好，即在相同条件下放热系数较大（比热容） 压力水平适中，即在地下热水温度下相应的饱和压力不高 来源丰富，价格较低 化学性质稳定，不易分解，腐蚀性和毒性小，不易燃易爆。,低沸点工质选择,总结,采用闪蒸法发电时，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，热效率低。由于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

7、含量等有较高的要求。,双工质发电的优点是，利用的热效率高，设备紧凑，汽轮机的尺寸小，适用于化学成分比较复杂的地下热水。缺点是，不像扩容法那样可以方便的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,首先将水通过压力泵压入地下深处（2-4千米），产生的蒸汽再进行发电，热干岩过程法不受地理限值，可以在任何地方进行热能开采。而且这种方法在发电过程中不产生废水、废气等污染，是未来的新能源。,干热岩发电系统,图6 干热岩发电系统示意图,本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动力机械中膨胀做功，这种形式可以充分利用地热流体的全部能量，大大节约了资源，但技术上有一定的难度，尚在攻关。,全流地热发电系统,图5 全流系统发电示意图,1、空气污染。在开采地热能的过程中，所含有的各种气体和悬浮物将排入大气中，对环境造成影响。 2、化学污染。地热水的形成一般为大气降水经过地下深循环，与周围岩石进行化学物质交换，岩石中各种化学组分进入水体，使地热水中含有对环境有益和有害的常量成分和放射性成分。,地热发电对环境的影响,3、尾水。目前我国的地热资源大多以单一利用为主，当热