8.З.1.З. Двухконтурные системы геотермального теплоснабжения

В Энергетическом научно-исследовательскиом институт им. Г.М. Кржижановского (ЭНИН) имеется положительный опыт создания двухконтурной системы геотермального теплоснабжения с использова­нием фенолсодержащей минерализованной термальной воды с темпера­турой 80 °C.

Применялся пластинчатый теплообменник с пластинами из угле­родистой стали, защищенными от воздействия агрессивной термальной воды полимерным покрытием, разработанным в ЭНИНе.

Система геотермального теплоснабжения создана в г. Кизляр (Да­гестан) в 1988 г. для отопления и горячего водоснабжения поселка из 15-ти тридцатиквартирных жилых домов, промышленных и коммуналь­ных объектов. Суммарная тепловая нагрузка составляет 7500 ккал/ч на отопление и 4500 ккал/ч на горячее водоснабжение.

В настоящее время продолжаются работы по улучшению тепло­технических характеристик теплообменников и, в частности, по приме­

нению композитных составов полимерного покрытия с повышенной те­плопроводностью .

Р

Двухконтурные ГеоТЭС на низкокипящихрабочих телах

АО «ЕЭС России» считает целесообразным участие в глобаль­ном стратегическом проекте «Промышленная политика и передача тех­нологий», а также в региональном стратегическом проекте «Использо­вание геотермальных ресурсов». Необходимо наладить тесные контакты и широкое сотрудничество со странами, лидирующими в геотермальной энергетике и производстве оборудования, а также со странами, обла­дающими значительными запасами геотермального тепла (табл. 8.2).

Название, страна	Общая мощность, МВт	Число блоков	Год ввода в эксплуата­цию	Изготовитель оборудования
«Паратунская», СССР	0,68	1	1967	ИТФ СОАН
«Нигорикава», Япония	1	1	1978	Тосиба
«Отаке», Япония	1	1	1978	Мицубиси
«Мак Кейб», США	13,4	1	1979	Магма
«Вабуска», США	1,8	2	1984	Ормат
«Сульфурдейл», США	2,6	4	1985	Ормат
«Маммот-1», США	12	2	1985	Бен Холт
«Ормеса-1», США	30	26	1986	Ормат
«Стимбоут-1», США	9,4	9	1986	Ормат
«Ормеса-2», США	20	20	1987	Ормат
«Сода Лейк-1», США	3,6	3	1987	Ормат
«Ормеса-1Е», США	12,8	10	1988	Ормат
«Ормеса-1Н», США	13,2	12	1989	Ормат
«Стиллвотер», США	15,3	14	1989	Ормат
«Сварценги-1», Исландия	3,9	3	1989	Ормат
«Эгат», Таиланд	0,3	1	1989	Ормат
«Маммот-2», США	12	2	1990	Бен Холт
«ПЛЕС-1», США	15	3	1990	Бен Холт
«Сода Лейк-2», США	12	6	1991	Ормат
«Травале-21», Италия	0,7	1	1991	Ормат
«Пуна Гавайи», США	30	10	1992	Ормат
«Сварценги-2», Исландия	3,9	3	1992	Ормат
«Кастельнуово», Италия	1,3	1	1992	Турбоден
«Секонд Империал», США	40	12	1993	Ормат

Таблица 8.2

Геотермальные установки с использованием пароводяной смеси, поступающей непосредственно из геотермальной скважины, или пара после сепараторов ГеоТЭС и струйных насосов-инжекторов предназна­чены для горячего водо- и теплоснабжения и для реинжекции сливных вод в пласт через скважины закачки. Они могут существенно (в 2.3 раза) снижать минерализацию солей в воде благодаря смешению с холодной и слабоминерализованной водой из поверхностных источ­ников.

Струйный насос (инжектор-конденсатор) работает как насос, под­нимающий воду из источника и подающий ее потребителю; он нагрева­ет ее и может менять ее минерализацию. В камере смешения струйного аппарата, являющейся эффективным теплообменником смешивающего типа, происходит ее интенсивный нагрев. Струйный насос содержит па­ровое и жидкостное сопла, камеру смешения и диффузор. Он не требует ухода, достаточно дешев и несложен в изготовлении и обслуживании. В нем отсутствуют трущиеся и вращающиеся детали, что гарантирует длительный срок службы.

Струйный насос работает следующим образом. После расширения в паровом сопле пароводяная смесь с весьма низким начальным массо­вом паросодержанием с достаточно высокой скоростью смешивается с подаваемой в камеру смешения холодной жидкостью. В результате смешения и конденсации пара давление в камере смешения образуется достаточно низкое (вакуум), что позволяет засасывать воду из источни­ка, в том числе и достаточно нагретую, и с примесями. Это позволяет использовать такой насос для перекачки горячих минерализованных вод. Благодаря окончанию конденсации паровой фазы в диффузоре и резкой перестройке структуры течения после диффузора происходит значительное повышение давления (до 4.5 раз в данном случае) по сравнению с его значениями на входе в аппарат.

Отличительной особенностью струйного насоса-инжектора явля­ются его характеристики, позволяющие эффективно работать в доста­точно широком диапазоне изменения режимных и геометрических па­раметров. Он работает с различными расходами жидкости и смеси и различным массовым паросодержанием на входе. Для регулирования выходных параметров может использоваться сменный набор горловин диффузора.

Основным отличием струйных насосов в геотермальных установ­ках является то, что для перекачки горячей воды используется вторая ступень инжектора или отверстия во второй половине его камеры сме-

шения (их обычно используют вначале для запуска). При таком исполь­зовании струйные насосы заменяют дорогостоящие и громоздкие цен­тробежно-вихревые насосы с электроприводом для работы на горячих минерализованных водах.

В ЭНИНе были созданы и успешно использовались на Паужет- ском геотермальном месторождении на Камчатке различные по конст­рукции струйные насосы, перекачивающие или поднимающие из источ­ника от 1 до 60 т/ч холодной и примерно вдвое меньше горячей минера­лизованной воды. Общая производительность всех одновременно рабо­тающих насосов составила 120 т/ч. Насосы на Камчатке получали паро­водяную смесь из бросовых скважин, уже не подающих смесь в сепара­торы Паужетской геотермальной электростанции.

В рассматриваемых геотермальных установках (табл. 8.3) тепло­вая энергия пароводяной смеси из скважин после ее преобразования в струйном насосе в механическую энергию используется для подъема из источников холодной и горячей жидкости, для ее нагнетания-подачи потребителю или для повторной закачки в пласт.

Таблица 8.3

Основные характеристики геотермальных установок со струйными

насосами на Камчатке

Габариты инжекторов, м длина диаметр	,5
Масса инжекторов, кг	150.350
Производительность, т/ч	20.60
Массовое паросодержание смеси после геотермальной скважины	0,03.0,3
Давление: смеси до струйного насоса, МПа жидкости на входе в первую и вторую ступень струйного насоса- инжектора, МПа в его камере смешения, кПа после струйного насоса, МПа	0,1.0,25 0,05.0,25 10.20 0,25.0,8
Температура жидкости, оС: начальная на входе в первую ступень на входе во вторую ступень на выходе из струйного насоса	10.25 10.95 40.95

Геотермальные установки со струйными насосами могут подавать горячие рассолы на предприятия для извлечения из них ценного сырья. Они устраняют загрязнение (тепловое и солевое) окружающей среды, характеризуются простотой, надежностью, низкой стоимостью и малым весом основного элемента - струйного насоса и повышенной эффектив­ностью.