8.3.2.5. Геотермально-топливные электростанции

На Северном Кавказе месторождения термальных вод часто сов­падают с отработанными или истощающимися нефтяными и газовыми месторождениями. В связи с этим в ЭНИНе была исследована целесо­образность совместного использования термальных вод и местного ор­ганического топлива на комбинированных геотермально-топливных электростанциях. В результате рассмотрения возможных технологиче­ских схем таких станций была установлена возможность экономии до 50 % топлива на комбинированной станции, состоящей из геотермаль­ной и топливной энергоустановок, при этом отработанная в геотермаль­ной установке вода используется на первой ступени подогрева пита­тельной воды топливной установки.

3. Комбинированное производство электрической и тепловой энергии

Комбинированное производство электрической и тепловой энер­гии возможно на геотермальных тепловых электрических станциях (ГеоТЭС).

Наиболее простая схема ГеоТЭС вакуумного типа для использо­вания тепла горячей воды с температурой до 100 °С приведена на рис. 8.22.

Работа такой электростанции протекает следующим образом. Го­рячая вода из скважины 1 поступает в бак-аккумулятор 2. В баке она ос­вобождается от растворенных в ней газов и направляется в расширитель

3. в котором поддерживается давление 0,3 атм. При этом давлении и при температуре 69 °С небольшая часть воды превращается в пар и на­правляется в вакуумную турбину 5, а оставшаяся вода насосом 4 пере­качивается в систему теплоснабжения. Отработавший в турбине пар сбрасывается в смешивающий конденсатор 7. Для удаления воздуха из конденсатора устанавливается вакуумный насос 10. Смесь охлаждаю­щей воды и конденсата отработавшего пара забирается из конденсатора насосом 8 и отдается для охлаждения в вентиляционную градирню 9. Охлажденная в градирне вода подается в конденсатор самотеком за счет разряжения.

Рис. 8.22. Схема вакуумной ГеоТЭС с одним расширителем:

1 - скважина, 2 - бак-аккумулятор, 3 - расширитель, 4 - насос горячей воды,

5 - вакуумная турбина 750 кВт, 6 - генератор, 7 - смешивающий конденсатор,

8 - насос охлаждающей воды, 9 - вентиляторная градирня, 10 - вакуумный насос

Расход горячей воды на установку при полной нагрузке в 750 кВт составляет 215 т/ч, что соответствует удельной выработке 3,5 кВт-ч/т. Однако дебит скважин может быть значительно меньшим. Как правило, суточный график электрических нагрузок очень неравномерен. Днем имеются максимальные нагрузки, а ночью - минимальные. Поэтому расход горячей воды установкой в течение суток также неравномерен. Скважину же экономически выгодно держать в постоянном режиме, при котором она все время работала бы с максимальным дебитом. Вы­равнивание суточного расхода воды осуществляется баком- аккумулятором. Его установка позволяет ограничиться дебитом сква­жины порядка 50.80 % от максимального расхода воды установкой.

В низкопотенциальной турбине срабатывается малый тепловой перепад, поэтому очень важно, чтобы КПД проточной части был по возможности высоким. Для реактивных турбин он может быть порядка 80 %. В этой установке нет паровых котлов и не требуется сохранять конденсат пара. Градирня выбрана вентиляторного типа, так как она по­зволяет глубже охладить циркулирующую воду. При глубине охлажде­ния в 20 °С расход охлаждающей воды составляет 340 т/ч. При градирне обычного типа количество охлаждающей воды было бы примерно вдвое больше, а это удвоило бы мощность как циркуляционного, так и ваку­умного насоса для удаления воздуха из конденсатора.

В градирне охлаждающая вода насыщается воздухом при атмо­сферном давлении, а в конденсаторе при глубоком вакууме этот воздух выходит из воды. Таким образом, с охлаждающей водой в конденсатор все время вносится воздух. Чем меньше количество циркулирующей воды, тем меньше в конденсатор вносится воздуха. Вся турбинная уста­новка находится под вакуумом, поэтому здесь возможны подсосы воз­духа через неплотности. Для удаления воздуха из конденсатора уста­навливается механический вакуумный насос. Может быть установлен и водоструйный эжектор, однако он имеет меньшую экономичность, чем механический насос. Общий расход электроэнергии на собственные нужды для такой электростанции составляет 50.60 кВт.

Система технического водоснабжения не требует добавочной во­ды. Это, с одной стороны, удешевляет строительство, а с другой - уп­рощает условия выбора площадки для строительства, т. к. такая элек­тростанция не требует привязки к источнику водоснабжения. Электро­станция, кроме выработки электроэнергии, может отпускать весьма большое количество тепла для отопления зданий, теплично-парниковых хозяйств и т. п. Это тепло отпускается в виде горячей воды, которую не требуется возвращать на станцию. Общее количество отпускаемого теп­ла станции, приведенной на рис. 8.22, составляет 10.12 Гкал/ч.

8.4. Состояние геотермальной энергетики в России