Возобновляемые источники энергии

1
а
)
6
5
6
4
3
1
б
)
6
5
4
3
8
1
в
)
6
7
5
4
3
2
Рис. 1.24. Тепловые схемы ГеоЭС:
а
— схема ГеоЭС, работающей на сухом паре с конденсатором поверхностного типа; 
б
—
схема ГеоЭС, работающей на пароводяной смеси с одноступенчатым расширителем; 
в
—
схема ГеоЭС с бинарным циклом на низкокипящем рабочем агенте; 
1
— геотермальная
скважина; 
2
— расширитель; 
3
— турбина; 
4
— генератор; 
5
— конденсатор; 
6
— нагнета-
тельный насос; 
7
— циркуляционный насос второго контура; 
8
— блок теплообменников
для нагрева, испарения и перегрева рабочего агента 

---

118
•
агрессивные компоненты геотермального теплоносителя не
попадают в турбину, конденсатор и другое оборудование, что обеспе-
чивает более длительный срок их эксплуатации;
•
сопутствующие вредные газы не попадают в окружающую среду.
Недостатком бинарного цикла является усложнение схемы и неко-
торая потеря температурного (обычно и без того достаточно низкого)
потенциала, поскольку для передачи тепла от флюида к рабочему
телу необходима разность температур. Нижняя температура цикла в
этом случае ограничена возможностью выпадения из флюида по
мере его охлаждения растворенных в нем солей [68].
На рис. 1.25 приведена тепловая схема ГеоЭС с тремя расширите-
лями. Использование расширителей усложняет схему, обусловливает
необходимость использования трех паровпусков в турбину, но позво-
ляет существенно повысить выработку электроэнергии на единицу
массы рассола, поднимаемого из скважины. Прирост мощности
ГеоЭС с двумя ступенями расширения по сравнению с ГеоЭС с одной
ступенью достигает 20 %, а для ГеоЭС с тремя ступенями — 27 %
[72].
Идея применения неводяных паров в качестве рабочих тел тепло-
силовых установок для выработки электроэнергии впервые была реа-
лизована в России. В 1965 г. была изготовлена фреоновая энергети-
ческая установка УЭФ-90/05 мощностью 750 кВт для выработки
электроэнергии. Греющей средой для установки служила геотер-
мальная вода с температурой 80 °С Средне-Паратунского месторож-
дения. В течение 1967—1974 гг. на Камчатке в лаборатории натурных
испытаний Института теплофизики СО АН СССР проводились экс-
1
Шлам
6
7
11
11
10
9
8
5
4
3
2
Рис. 1.25. Принципиальная тепловая схема ГеоЭС с расширителями в качестве паро-
генерирующих устройств:
1
— геотермальная добычная скважина; 
2
— дегазатор I ступени; 
3
— дегазатор II ступени;
4
— отделитель шлама; 
5
— расширитель I ступени; 
6
— расширитель II ступени; 
7
— рас-
ширитель III ступени; 
8
— турбина; 
9
— генератор; 
10
— конденсатор; 
11
— насосы 

---

119
плуатационные исследования, подтвердившие надежную работу
энергоустановки. Успешные испытания по использованию низко-
кипящего вещества на Паратунской ГеоЭС расширили область
эффективного преобразования тепловой энергии низкого потенциала
в электрическую, позволили повысить глубину использования теп-
лоты энергоресурсов [51].
Технологическая схема Паратунской ГеоЭС (рис. 1.26) позволяет
реализовать цикл Ренкина, который совершается низкокипящим
рабочим телом (хладон R12) в закрытом теплосиловом контуре, в
котором за счет тепла термальной воды образуется пар заданных
параметров. В соответствии со схемой жидкий фреон питательным
насосом подается последовательно в три подогревателя, испаритель
и пароперегреватель поверхностного типа. После пароперегревателя
фреоновый пар давлением 1,4 МПа и температурой 75 °С направля-
ется в турбину, где расширяется до конечного давления 0,5 МПа и
при температуре 15 °С конденсируется в поверхностном конденса-
торе. Жидкий фреон поступает через промежуточный ресивер к
питательным насосам и цикл повторяется.
На рис. 1.27 приведена тепловая схема предполагаемого IV энер-
гетического блока мощностью 6,5 МВт с комбинированным циклом
для опытно-промышленной Верхне-Мутновской ГеоЭС, на которой
успешно работают три энергетических блока с традиционным цик-
лом на геотермальном паре мощностью 4 МВт
(э)
каждый [50
].