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  • 1 # 雷軍頭號粉絲

    地熱發電實際上是用蒸汽動力發電。透過打井找到正在上噴的天然熱水流。由於水是從1~4公里的地下深處上來的,所以水是處在高壓下。一眼底部直徑25釐米的井每小時可生產20~80萬公斤的地熱水與蒸汽。由於水溫的不同,5~10眼井產出的蒸汽可使一個發電裝置生產出55兆瓦的電。  這種發電裝置有兩類:汽輪機發電和二元發電裝置。在汽輪機發電中,為了供給一臺汽輪發電機蒸汽,抽出的地熱水(帶壓)在稱為閃蒸罐容器的表面釋放出來,一部分水(約佔35%,取決於它的溫度)閃蒸(沸騰)為蒸汽,進入汽輪發動機進而帶動一臺發電機。渦輪的排氣用傳統冷卻塔冷卻。閃蒸罐內剩餘的水在沸騰階段之後又注入熱庫邊緣的地下,它有助於維持熱庫的壓力並補充對流的水熱系統。  在二元發電裝置中,不是將熱水閃蒸為蒸汽,而是送至一臺熱交換器,用以加熱工作介質,後者通常是有機化合物,如異丁烷或異戊烷。工作介質被氣化,用氣化後的蒸汽驅動渦輪發動機,進而帶動發電機。在離開渦輪後工作介質冷凝為液體,流回熱交換器再次被氣化。地熱流體透過噴射井又回到地下,這一點與汽輪發電機中的情況很相似。由於在二元地熱發電裝置中所用的工作介質是在比水低的溫度下蒸發的,所以它的發電效率比汽輪發電機高。  這兩類發電裝置各有其優點。汽輪發電機製造和執行都不太貴,但為了在高效率下操作,它要求水溫在180~200℃以上。二元發電裝置製造和執行費用較高,但它可用100℃或更低溫的水發電。目前世界上多數正在執行的地熱發電裝置屬於汽輪機型,但二元發電裝置越來越普及。

  • 2 # Fortitude

    關於地熱發電技術

    地熱發電是指利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發電技術。其基本原理與火力發電類似,也是根據能量轉換原理,首先把地熱能轉換為機械能,再把機械能轉換為電能。地熱發電實際上就是利用天然的地熱水蒸氣,或由地熱水加熱的低沸點工質蒸汽,驅動汽輪機做功,將熱能轉變為機械能,然後再將機械能轉變為電能的能量轉變過程。

    地熱資源

    中國地熱資源型別分為淺層地熱資源,水熱型地熱資源和乾熱巖資源。但目前只有水熱型地熱資源能用於商業發電,水熱型地熱資源又分為:幹蒸汽、溼蒸汽和地熱水。由於地熱資源性質不同,其發電方法也不同,目前有背壓發電、凝汽發電、閃蒸發電、雙工質發電、全流發電。

    下面我們根據不同的發電方法,來具體講解一下地熱發電系統的組成:

    1. 背壓發電

    適用於壓力和溫度較高的幹蒸汽田,將地熱蒸汽引入蒸汽淨化器濾去除雜質後,然後將純淨蒸汽再引入汽輪機中膨脹做功,最後將乏汽直接排入大氣。這種發電方式最簡單,投資費用低,其缺點是發電效率低。

    主要組成有蒸汽淨化器、汽輪發電機組等裝置。

    2. 凝汽發電

    採用將地熱蒸汽引入蒸汽淨化器濾去除雜質後,然後將純淨蒸汽再引入汽輪機中膨脹做功,最後排汽進入凝汽器冷卻成水。其顯著提高了電站的發電效率,但同時也額外增加了用電。

    主要組成有蒸汽淨化器、汽輪電機組、冷凝器等裝置。

    3. 閃蒸發電

    將地熱井口來的地熱水,先送到閃蒸汽中進行降壓閃蒸(或稱擴容)使其產生部分蒸汽,再將蒸汽引到汽輪機做功發電。汽輪機排出的蒸汽在混合式凝汽器內冷凝成凝結水,送往冷卻塔進行冷卻。該系統裝置簡單、易於製造,可以採用混合式熱交換器。缺點在於裝置尺寸大,容易腐蝕結垢,熱效率低。

    主要組成有閃蒸器、汽輪發電機組、冷凝器、冷卻塔、凝結水泵等裝置。

    4. 雙工質發電

    利用地下熱水來加熱某種低沸點的工質,透過熱交換器使低沸點工質變為蒸汽,然後將蒸汽引入汽輪機,推動汽輪機做功,最終將機械能轉換為電能。做功完成後的蒸汽,由汽輪機排出,並在凝汽器中冷卻成液體,然後經迴圈泵打回蒸汽發生器再迴圈工作。優點在於利用低品位熱能的效率較高,裝置緊湊,汽輪機的尺寸小,易於適應化學成分比較複雜的地下熱水。缺點在於不像閃蒸發電那樣可以方便地使用混合式蒸發器和冷凝器,相比水介質來說雙工質系統需要相當大的金屬換熱面積。

    主要組成有蒸發器、預熱器、汽輪發電機組、冷凝器、工質泵等裝置。

    5. 全流發電

    將地熱井口的全部流體,包括所有的蒸汽、熱水、不凝氣體及化學物質等,不經處理直接送進一臺特殊設計的膨脹機做功,使其一邊膨脹一邊做功,最後以汽體的形式從膨脹機的排汽口排出。主要組成有淨化器、全流膨脹機發電機組、冷凝器等裝置。

    6. 地熱和光熱耦合發電

    針對地熱源引數不高、地熱發電潛力不足的專案開發的地熱太陽能聯合發電系統。採用水為中間介質,能夠避免發電系統側裝置結垢問題,一定程度上解決了閃蒸系統的汽輪機排汽溼度大進而危害裝置安全性的問題。

    主要組成有蒸發器、預熱器、加熱器等裝置。

    總結

    地熱能作為一種可再生能源,在中國的發電、供暖、工農業和醫療等領域的發展潛力巨大,對其合理的開發利用會帶來良好的經濟效益、環境效益、社會效益。也可為中國經濟轉型、節能減排和能源結構調整增加新的活力,是一項惠及民生的產業。

    [2]趙國明. 地熱能利用現狀及發展前景[J]. 煤氣與熱力,2019(04)

  • 3 # 科普菌的視界165

    感謝邀請。首先說地熱是什麼:地熱這種能量來自地球內部流動的熔岩。地球內部的溫度高達攝氏7000度,而在地下80至100公里的深處,溫度會降到攝氏650度至1200度。地熱能透過地下水的流動和熔岩湧至離地面1至5公里的地殼,熱力得以被轉送至較接近地面的地方。高溫的熔岩將附近的地下水加熱,這些加熱了的水最終會滲出地面。地球是一個天生的核能發熱機器。地心的溫度有5000攝氏度, 是地球生出的迴圈可再生的熱能,地球內部熔融的岩漿將地下深處的水侵湧到地殼後,把熱能從地下深處帶至近表層。地熱發電是從地球殼抽取的天然熱能,運用地熱能最簡單和最合乎成本效益的方法,就是直接取用這些熱源,並抽取其能量。地熱是一種非常環保的能源,而不是用核能發電,綜合開發利用地熱,更加安全環保。

    地熱發電技術是利用地下熱水和蒸汽為動力源的一種新型發電技術。其原理是根據能量轉換,把地熱能轉換為機械能,再把機械能轉換為電能。

    蒸汽型發電原理圖

    根據地熱能的發電形式可分為:

    (1)蒸汽型

    (2)熱水型

    (3)乾熱岩層型

    (4)地壓型

    (5)岩漿型

    乾熱巖作為供熱能源使用目前有很大的限制。供熱的距離是有限的,這和火力發電廠餘熱供熱是相似的,供熱距離很難超過100公里。目前發現的乾熱巖資源大多分佈於青海等西部地區,這些地區遠離人口中心城市,直接供熱的話需求有限。中國北方的大城市又遠離乾熱巖資源,基本上不能直接利用。

    乾熱巖要大規模應用,還得考慮用來發電。原理和地熱發電一樣,把水注入乾熱岩層,吸收熱量氣化,然後利用高溫蒸汽推動汽輪機發電,電力是可以遠距離傳送的。但是目前來說,地熱發電站的功率還是受限的,單機功率做不大。 就是這樣還是有侷限,需要大量的水資源,中國乾熱巖分佈區域本來就是缺水的區域,所以乾熱岩層型的限制還是很大的。

    從地熱能的開發及能量轉換來說,上面五種地熱資源都可以用來發電,但目前開發利用的較多的是蒸汽型及熱水型兩種。

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