新能源發(fā)電技術(shù) 課件 第6章 地?zé)岚l(fā)電

6.1地?zé)豳Y源的種類6.1地?zé)豳Y源的種類什么是地?zé)豳Y源？

地?zé)豳Y源是指在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)和地質(zhì)環(huán)境條件下，能夠從地殼內(nèi)開發(fā)出來的高溫巖體、地?zé)崃黧w（熱水或蒸汽）中所包含的熱能及其它伴生組分，又稱地?zé)崮堋Ｄ夸汣ontents6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源6.1.2地?zé)豳Y源的分布6.1.3地?zé)豳Y源的特點(diǎn)6.1.4地?zé)豳Y源的分類方法目錄Contents6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源地?zé)豳Y源的分布地?zé)豳Y源的特點(diǎn)地?zé)豳Y源的分類方法6.1.26.1.46.1.36.1.1地?zé)豳Y源的主要來源部分放射性核素半衰期表熔融巖漿本源：地球自身熱量除了一部分來自放射性物質(zhì)衰變，另一部分則是從地球剛形成時(shí)保存至今的原始熱量（熔融巖漿）。6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源地下地上熱傳導(dǎo)/熱輻射地下水對(duì)流地?zé)岱派湫暂椛?、熔融巖漿地下水熱水溫水地下水熱冷地?zé)崾峭ㄟ^熱傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射的方式傳到地面上來的。

地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源有的地方還需要通過鉆井，把熱能從地下的儲(chǔ)層引向地面從而供人們利用目錄Contents6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源地?zé)豳Y源的分布地?zé)豳Y源的特點(diǎn)地?zé)豳Y源的分類方法6.1.26.1.46.1.36.1.2地?zé)豳Y源的分布地?zé)豳Y源作為一種綜合性資源，也有數(shù)量和品位特征。就全球來說，地?zé)豳Y源的分布是不平衡的。在地殼表層各大板塊的邊緣，如板塊的碰撞帶、板塊開裂部位和現(xiàn)代裂谷帶，其地溫梯度每公里深度可達(dá)30°C以上。6.1.2地?zé)豳Y源的分布環(huán)太平洋地?zé)釒В菏澜缱畲蟮奶窖蟀鍓K與美洲、歐亞、印度洋板塊的碰撞邊界

環(huán)太平洋地?zé)釒В菏澜缟显S多著名的地?zé)崽?，均分布在這一帶

美國蓋瑟爾斯

塞羅普列托地?zé)犭娬拘挛魈m懷蠟開地?zé)嵯銠壋嘏_(tái)灣馬槽硫磺谷6.1.2地?zé)豳Y源的分布大西洋中脊地?zé)釒В哼@是大西洋海洋板塊開裂部位，大部分在海洋，北端穿過冰島。6.1.2地?zé)豳Y源的分布大西洋中脊地?zé)釒В罕鶏u的克拉弗拉、納馬菲亞爾和亞速爾群島等一些地?zé)崽锞臀挥谶@個(gè)地?zé)釒А?/p>

冰島克拉弗拉冰島納馬菲亞爾6.1.2地?zé)豳Y源的分布紅海——亞丁灣——東非裂谷地?zé)釒В涸诎鍓K內(nèi)部靠近板塊邊界部位，在一定地質(zhì)條件下也可形成相對(duì)的高熱流區(qū)。包括吉布提、埃塞俄比亞、肯尼亞等國的地?zé)崽?。地中?！柴R拉雅地?zé)釒В簹W亞板塊與非洲板塊和印度板塊的碰撞邊界。6.1.2地?zé)豳Y源的分布地中海——喜馬拉雅地?zé)釒В菏澜绲谝蛔責(zé)岚l(fā)電站意大利的拉德瑞羅地?zé)崽锞臀挥谶@個(gè)地?zé)釒е?。中國的西藏羊八井及云南騰沖地?zé)崽镆苍谶@個(gè)地?zé)釒е?。意大利拉德瑞羅地?zé)犭娬疚鞑匮虬司?.1.2地?zé)豳Y源的分布中國地?zé)豳Y源的分布

中國的地?zé)豳Y源是很豐富的。根據(jù)地質(zhì)調(diào)查，全國已發(fā)現(xiàn)地?zé)岙惓?200多處。其中，發(fā)現(xiàn)高溫地?zé)?55處，主要分布在西藏南部和云南、四川的西部。云南騰沖火焰山溫泉西藏羊八井地?zé)崽?，孔?006m處，已探獲329.8℃的高溫地?zé)崃黧w。

6.1.2地?zé)豳Y源的分布中國地?zé)豳Y源的分布目錄Contents6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源地?zé)豳Y源的分布地?zé)豳Y源的特點(diǎn)地?zé)豳Y源的分類方法6.1.26.1.46.1.36.1.2地?zé)豳Y源的特點(diǎn)地?zé)豳Y源是一種清潔的可再生能源

地?zé)豳Y源兩大特點(diǎn)地?zé)豳Y源利用不受其他因素的影響目錄Contents6.1.1地?zé)豳Y源的主要來源地?zé)豳Y源的分布地?zé)豳Y源的特點(diǎn)地?zé)豳Y源的分類方法6.1.26.1.46.1.36.1.4.16.1.4.26.1.4.36.1.4.4按溫度等級(jí)分類按發(fā)電規(guī)模分類按地?zé)豳Y源存在形式分類按成因類型分類溫度分級(jí)溫度t/℃主要利用途徑代表性地?zé)崽锔邷豻≥150發(fā)電西藏羊八井、云南騰沖、臺(tái)灣大屯等中溫90≤t＜150發(fā)電、烘干、采暖廣東鄧屋、東山湖、湖南灰湯、福建福州、福建漳州、河北雄安低溫?zé)崴?0≤t＜90采暖、溫室溫?zé)崴?0≤t＜60采暖、溫泉、溫室、養(yǎng)殖溫水25≤t＜40養(yǎng)殖、農(nóng)灌6.1.4.1按溫度分類：

根據(jù)地?zé)峥辈閲覙?biāo)準(zhǔn)規(guī)定，地?zé)豳Y源按溫度可分為高溫、中溫、低溫。

云南騰沖：火焰山溫泉臺(tái)灣大屯地?zé)峄鹕綆鞑匮虬司?.1.4.2按發(fā)電規(guī)模分類：

根據(jù)地?zé)峥辈閲覙?biāo)準(zhǔn)規(guī)定，地?zé)豳Y源按發(fā)電規(guī)模分為大型、中型、小型。

規(guī)模分級(jí)高溫地?zé)崽镏?、低溫地?zé)崽镫娔?MW)可利用儲(chǔ)量（計(jì)算單位，年）電能(MW)可利用儲(chǔ)量（計(jì)算單位，年）大型＞5030＞50100中型10-503010-50100小型＜1030＜10100成因類型代表性地?zé)崽铿F(xiàn)（近）代火山型臺(tái)灣大屯、云南騰沖熱海巖漿型西藏羊八井、羊易斷裂型廣東鄧屋、東山湖、福建福州、漳州、湖南灰湯斷陷盆地型京、津、冀、魯西、昆明、西安、臨汾、運(yùn)城坳陷盆地型四川、貴州等省分布的地?zé)崽?.1.4.3按成因分類：

根據(jù)地?zé)豳Y源成因，地?zé)豳Y源分為火山型、巖漿型、斷裂型、盆地型6.1.4.4按地?zé)豳Y源存在形式分類：

地?zé)豳Y源有多種存在的形式，可分成蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型五類。類型溫度范圍（℃）儲(chǔ)藏狀況開發(fā)技術(shù)情況蒸汽型>200主要蘊(yùn)藏在1.5km左右的地表深度，多為200-240℃的干蒸汽開發(fā)良好，分布區(qū)很少熱水型>50主要蘊(yùn)藏在3km以內(nèi)的地表深度，以水為主開發(fā)中，量大面廣，為當(dāng)前重點(diǎn)研究對(duì)象地壓型>150蘊(yùn)藏深度為2-3km，深層沉積地壓水，溶解大量碳?xì)浠衔?，開發(fā)可同時(shí)得到壓力能、熱能、化學(xué)能（天然氣）試驗(yàn)開發(fā)干熱巖型>150地表下數(shù)千米深度，干燥無水的熱巖石應(yīng)用基礎(chǔ)研究巖漿型600-150010km以下深處的熔融狀和半熔融狀巖漿研究初期蒸汽田形成示意圖

蒸汽田特別適合于以發(fā)電方式加以利用，是非常有開采價(jià)值的地?zé)豳Y源。蒸汽型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)在引入汽輪發(fā)電機(jī)組之前，需要脫除蒸汽中所含有的巖屑和水滴。蒸汽型地?zé)崮埽赫羝偷責(zé)崮苁堑叵乱哉羝麨橹鞯牡責(zé)豳Y源熱水型地?zé)崮埽簾崴偷責(zé)崮苁侵傅叵乱运疄橹鞯牡責(zé)豳Y源新西蘭懷蠟開地?zé)嵯銠壋?/p>

當(dāng)?shù)叵聝?chǔ)水層上方?jīng)]有隔水巖層覆蓋時(shí)，儲(chǔ)水層的地溫梯度和深度足以維持對(duì)流循環(huán)，儲(chǔ)水層上部的溫度就不會(huì)超過當(dāng)?shù)貕毫ο滤姆悬c(diǎn)。從這種地?zé)崽镩_采出的基本是液態(tài)水，水溫多在60℃-120℃之間。

兩相全流法發(fā)電技術(shù)

全流動(dòng)力機(jī)械一般是螺桿膨脹機(jī)。原理上全流體發(fā)電技術(shù)能夠充分的利用地?zé)崃黧w的能量，閃蒸和換熱由于存在壓差和溫差都會(huì)導(dǎo)致做功能力的損失，因此全流體發(fā)電技術(shù)是很理想的發(fā)電技術(shù)，但限于螺桿膨脹機(jī)技術(shù)，功率一般較小。

全流法發(fā)電技術(shù)是把井中抽取到的全部流體，包括蒸汽、熱水、不凝氣體以及化學(xué)物質(zhì)等直接送進(jìn)全流動(dòng)力機(jī)械中通過膨脹做功發(fā)電。螺桿膨脹機(jī)地壓型地?zé)崮芤粋€(gè)地壓地?zé)嵯到y(tǒng)的潛能是由三部分能量所組成，即熱能、機(jī)械能（水力機(jī)械能）以及化學(xué)能（溶解于水中的甲烷等烷烴）。熱能：來源于正常地?zé)崽荻葻嵩椿瘜W(xué)能：石油烴在高溫高壓下發(fā)生天然裂解形成烷烴氣體

機(jī)械能：地壓型熱水積蓄了較大的水力能

目前這種地?zé)豳Y源尚未實(shí)現(xiàn)商業(yè)化開發(fā)干熱巖發(fā)電系統(tǒng)示意圖

干熱巖型地?zé)崮懿蔁岬年P(guān)鍵技術(shù)是在不滲透的干熱巖體內(nèi)形成熱交換系統(tǒng)，而且地下熱巖的能量能被熱水或蒸汽帶出的幾率只有1%

，而99%的熱巖是干熱巖，沒有與水共存，因此干熱巖發(fā)電的潛力很大。巖漿型地?zé)崮?/p>

向巖漿內(nèi)鉆探一口井，插入一根注水管并將冷水用高壓注入井底。冷水會(huì)使炙熱的巖漿變成玻璃體物質(zhì)，在熱壓的作用下發(fā)生破裂。如果水能夠穿過破裂的高溫玻璃體被加熱成蒸汽后重新回到地面，那么就可以利用其來發(fā)電。

思考題：什么是地?zé)豳Y源（地?zé)崮埽?，其主要來源有哪些？地?zé)崮馨礈囟鹊燃?jí)分為高、中、低溫，其溫度范圍分別是多少，分別有哪些利用方式？地?zé)豳Y源按存在形式分為哪五種，目前人類主要利用的是哪些？謝謝！6.2地?zé)豳Y源的獲取方式目錄Contents6.2.1地?zé)豳Y源的勘測6.2.2地?zé)徙@井6.2.3地?zé)峋谘b置目錄Contents6.2.1地?zé)豳Y源的勘測6.2.2地?zé)徙@井6.2.3地?zé)峋谘b置地?zé)峁こ添?xiàng)目地點(diǎn)：存在熱顯示的地方（火山噴氣孔、溫泉和天然熱噴泉）地?zé)峁I(yè)早期（問題）：熱顯示會(huì)逐漸消失不見或許人們可以從井中獲取一些短期產(chǎn)量，但是卻錯(cuò)失了地?zé)豳Y源的真正源頭6.2.1地?zé)峥睖y系統(tǒng)化的勘探策略和技術(shù)科學(xué)的技術(shù)手段對(duì)地?zé)豳Y源進(jìn)行有效表征鉆井地點(diǎn)的優(yōu)選可靠提高地?zé)崽锟碧胶烷_發(fā)的成功率現(xiàn)今：6.2.1.1勘探目標(biāo)高溫巖體產(chǎn)出流體：干蒸汽，液體二者混合物發(fā)電潛力（時(shí)間>20年）地?zé)崃骰瘜W(xué)性質(zhì)熱儲(chǔ)容量流體溫度底層滲透率原因？原因：巨大體積的滲透性巖石長期且穩(wěn)定地獲取足夠的熱量保持合理的最低溫度熱產(chǎn)量保證地?zé)豳Y源的商業(yè)價(jià)值儲(chǔ)層流體的物理化學(xué)性質(zhì)決定著建立電站的可行性預(yù)測的發(fā)電潛力維持地?zé)岚l(fā)電廠長期穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)6.2.1.2勘探計(jì)劃的各個(gè)階段

航空勘測地質(zhì)勘察水文調(diào)查地球化學(xué)研究地球物理研究航空勘測：地?zé)岬刭|(zhì)問題地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造基本輪廓地?zé)釁^(qū)隱伏構(gòu)造地表泉點(diǎn)、泉群地?zé)嵋绯鰩У乇頍犸@示位置地面水熱蝕變帶的分布范圍深部溫度場空間展布及高溫異常地質(zhì)勘察：實(shí)地驗(yàn)證航空勘測時(shí)的疑難點(diǎn)查明地層及巖性特征、地質(zhì)構(gòu)造、巖漿活動(dòng)新構(gòu)造活動(dòng)情況地質(zhì)背景與構(gòu)造條件查明地表熱顯示的類型、分布及規(guī)模,地?zé)岙惓В▍^(qū)）與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系火山地質(zhì)學(xué)家許多地?zé)崽锏男纬善鋵?shí)都應(yīng)該歸功于早期的火山活動(dòng)實(shí)施人員：水文調(diào)查：充足的水資源水文學(xué)家可以推算出地層中流體的體積以及產(chǎn)量實(shí)施人員：水文專家地球化學(xué)研究：確定熱源主導(dǎo)（蒸汽相，液相）估計(jì)地?zé)崽锏淖畹蜏囟却_定流體化學(xué)特征表征回灌水的特征及其來源。地球物理研究：溫度波速（固體）當(dāng)?shù)刂亓铀俣让芏却呕匝芯繉?dǎo)電率或電阻率目錄Contents6.2.1地?zé)豳Y源的勘測6.2.2地?zé)徙@井6.2.3地?zé)峋谘b置6.2.2.1鉆井操作：采用方鉆桿和三錐形牙輪鉆頭起重機(jī)吊起鉆桿，柴油機(jī)引擎驅(qū)動(dòng)其旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)式鉆進(jìn)，牙輪鉆頭向巖層施加壓力鉆頭附近巖石碎屑需要通過鉆井液清除鉆井液或稱為“泥漿”是鉆井的關(guān)鍵，具有以下4個(gè)方面的作用：（一）清除巖石碎屑二）冷卻鉆頭和鉆桿（三）潤滑鉆桿（四）防止井壁在鉆井過程中垮塌鉆進(jìn)的主要設(shè)備如圖所示：相對(duì)較厚的鉆管和鉆鋌可以維持鉆頭的平衡鉆井過程鉆井下套管固井（水泥）6.2.2.2安全防御措施：井噴防噴器有毒氣體檢測裝置有毒氣體目錄Contents6.2.1地?zé)豳Y源的勘測6.2.2地?zé)徙@井6.2.3地?zé)峋谘b置地?zé)峋删蟛色@的地?zé)崃黧w一般都無法直接利用，其中含有許多雜質(zhì)（砂礫、不凝氣體等），根據(jù)不同的發(fā)電利用需求需要做一些前置處理。6.2.3地?zé)峋谘b置：地?zé)峋谛枰惭b相應(yīng)的井口裝置旋流式除砂器工作原理示意圖井口裝置：名稱：旋流式除砂器作用：清除地?zé)崃黧w挾帶的砂礫原理：從井口出來的含砂地?zé)崴?，由進(jìn)水管以較高的速度沿錐型筒圓周的切線方向流進(jìn)錐型筒，在旋轉(zhuǎn)過程中，砂礫在重力及筒內(nèi)壁摩擦力的作用下，滑落入除砂罐中，定期從排砂管放出，除掉了含砂的熱水后從出水管流出地?zé)峋诸悾旱責(zé)峋粤骶疅醿?chǔ)壓力高溫度高非自流井熱儲(chǔ)壓力小按地?zé)峋疁睾凸δ芤?，地?zé)峋诠こ炭煞譃橐韵聨追N形式：汽水兩相流輸送井口系統(tǒng)：增壓法：即在地?zé)峋邪惭b耐高溫、高揚(yáng)程潛水泵。水泵揚(yáng)程一定要超過地?zé)崴娘柡蛪毫?，使地?zé)崴谳斔瓦^程中，直到回灌和排放，輸送壓力始終維持在所輸送地?zé)崴疁囟认鄳?yīng)的飽和壓力之上，采用這種方法來達(dá)到防垢的目的。作用范圍：高溫地?zé)峋饕饔茫悍乐馆斔瓦^程中的熱水汽化、結(jié)垢。作用范圍:高溫地?zé)峋饕饔?是將地?zé)崴械钠?jīng)分離后分別輸送給不同的熱力用戶。單級(jí)、多級(jí)汽水分離井口裝置：汽水分離器作用范圍：地?zé)崴邪樯荒龤怏w的熱水輸送系統(tǒng)。組成部分：不凝氣體分離井口裝置：抽水控制系統(tǒng)汽水分離系統(tǒng)井泵房內(nèi)采暖系統(tǒng)可燃?xì)怏w報(bào)警系統(tǒng)用戶供水系統(tǒng)天然氣加熱系統(tǒng)人類開采地?zé)崮苄枰?jīng)歷哪些過程？思考題：謝謝！6.3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)目錄Contents1蒸汽型地?zé)岚l(fā)電綜述2干蒸汽資源的來源3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電原理4蒸汽型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)5蒸汽型地?zé)岚l(fā)電案例目錄Contents1蒸汽型地?zé)岚l(fā)電綜述2干蒸汽資源的來源3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電原理4蒸汽型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)5蒸汽型地?zé)岚l(fā)電案例天地寰宇間從不缺少資源，只是缺少發(fā)現(xiàn)資源的眼睛。在厚德載物的大地里，依舊有怒放的噴涌。它就是蒸汽型地?zé)崮?。地?zé)豳Y源蒸汽型地?zé)豳Y源特點(diǎn)以生產(chǎn)溫度較高的蒸汽為主，雜有少量其它氣體。液態(tài)水含量很低甚至于沒有。蒸汽露出后，其壓力高于大氣壓力，溫度至少等于飽和溫度。蒸汽型地?zé)豳Y源是指地下以蒸汽為主的對(duì)流熱系統(tǒng),其特點(diǎn)如下：地?zé)岣烧羝姆诸愒陲柡蜏囟认?，汽水兩態(tài)共存，此時(shí)蒸汽部分被稱為飽和蒸汽。飽和蒸汽當(dāng)溫度超過飽和點(diǎn)時(shí)，蒸汽被稱為過熱態(tài)蒸汽。過熱態(tài)蒸汽and干蒸汽地?zé)岚l(fā)電廠是第一種取得成功的地?zé)岚l(fā)電技術(shù)類型，其歷史可以追溯到1904年。當(dāng)時(shí)，意大利的皮爾洛王子在意大利托斯卡納的拉爾代雷洛建造并經(jīng)營了一個(gè)小型蒸汽機(jī)。由于地?zé)崃黧w只單純含有蒸汽，僅依靠熱機(jī)即可加以利用。蒸汽型地?zé)岚l(fā)電的歷史與本書下一節(jié)要介紹的閃蒸發(fā)電廠相比，干蒸汽發(fā)電廠更為簡單且成本更低。據(jù)估計(jì)，干蒸汽地?zé)岚l(fā)電機(jī)組的平均發(fā)電裝機(jī)功率為40.75MW。其中，美國的地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)容量約為1477MW，意大利為862.5MW，印尼為445MW。目前中國還沒有純粹的干蒸汽地?zé)岚l(fā)電廠。蒸汽型地?zé)岚l(fā)電的現(xiàn)狀目錄Contents1蒸汽型地?zé)岚l(fā)電綜述2干蒸汽資源的來源3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電原理4蒸汽型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)5蒸汽型地?zé)岚l(fā)電案例何良俊曰：天下皆慕向之者，必如鳳毛麟角。如此潔凈好用的資源人們也肯定都“慕向之”，但是蒸汽型地?zé)岚l(fā)電的應(yīng)用其實(shí)并不廣泛，這是為什么呢？干蒸汽資源一個(gè)干蒸汽儲(chǔ)層的存在需要各種高度偶然的情況同時(shí)發(fā)生。主要要求：具有含蒸汽的裂縫性多孔巖石具體要求：資源產(chǎn)生需要54123最后頂部蓋層需要有很低的滲透率，而這需要通過礦物沉積形成密封來實(shí)現(xiàn)。第三在儲(chǔ)集層一定要有數(shù)量的相互連通的裂縫與裂隙，可以使液體在儲(chǔ)集層內(nèi)部循環(huán)流動(dòng)。首先在靠近地表以下5km的地方有熱資源。第四還要在儲(chǔ)集層和圍巖之間有足夠的橫向隔層來防止低溫地下水淹沒蒸汽儲(chǔ)層。其次在很長一段的地質(zhì)歷史時(shí)間內(nèi)，在儲(chǔ)集層之上必須有足夠的滲透率使蒸汽溢出到地表。四美具，二難并。具備了如此精微而又偶然的條件，干蒸汽便如同學(xué)們凌云的志向，噴涌而出，直沖霄漢！然而，天時(shí)不如地利，地利不如人和。有能源固然重要，人們會(huì)用能源才是真正的般若所在。有著深邃的智慧與無畏的勇氣的人們創(chuàng)造出了利用干蒸汽資源的多種設(shè)備，讓我們?nèi)ヒ惶骄烤拱?。地?zé)嵴羝媚夸汣ontents1蒸汽型地?zé)岚l(fā)電綜述2干蒸汽資源的來源3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電原理4蒸汽型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)5蒸汽型地?zé)岚l(fā)電案例地?zé)嵴羝l(fā)電和火力發(fā)電的原理基本上是一樣的，都是將蒸汽的熱能經(jīng)過汽輪機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，然后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。但地?zé)嵴羝l(fā)電不像火力發(fā)電那樣需要大型鍋爐，也不需要消耗化石燃料。因?yàn)榈厍蚓褪且粋€(gè)免費(fèi)的而且清潔的超級(jí)大鍋爐。地?zé)嵴羝l(fā)電的整個(gè)過程就是將地?zé)嵴羝槌鐾ㄈ肫啓C(jī)。原理概述汽輪機(jī)發(fā)電功率可以根據(jù)以下公式來計(jì)算：D表示地?zé)嵴羝牧髁浚╧g/h）Δh表示汽輪機(jī)進(jìn)出口地?zé)嵴羝撵式担╧J/kg）η表示汽輪機(jī)發(fā)電組的發(fā)電效率功率計(jì)算公式

（6-1）背壓式汽輪機(jī)排汽壓力高于大氣壓力，排汽可直接排放到大氣中或輸送給供熱用戶使用凝汽式汽輪機(jī)凝汽式汽輪機(jī)的排汽壓力小于大氣壓力，排汽是先進(jìn)入到凝汽器中然后變成凝結(jié)水。分類背壓式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)如圖所示背壓式汽輪機(jī)工作過程：1.抽氣從蒸汽井中抽出干飽和蒸汽，或者抽出地下水和蒸汽的混合物到凈化分離器中。2.凈化通過離心分離等手段先對(duì)抽出來的蒸汽加以凈化，除去蒸汽中的固體雜質(zhì)和水。3.發(fā)電把蒸汽輸入汽輪機(jī)進(jìn)行發(fā)電。4.排氣最后做完功的蒸汽直接排入大氣，或者用于工業(yè)生產(chǎn)中的加熱過程。凝汽式汽輪機(jī)發(fā)電系統(tǒng)如圖所示凝汽式汽輪機(jī)區(qū)別：汽輪機(jī)的排汽沒有直接排入大氣而是進(jìn)入凝汽器進(jìn)行冷凝。優(yōu)勢(shì)：冷凝過程中，排汽的體積驟然縮小，因而原來充滿蒸汽的密閉空間形成真空，這就降低了汽輪機(jī)的排汽壓力，使蒸汽的理想焓降增加，從而提高了汽輪機(jī)的輸出功率。額外需要：凝汽式汽輪機(jī)還需要配備抽氣器來抽除不凝結(jié)氣體，以保持凝汽器內(nèi)的真空度。目錄Contents1蒸汽型地?zé)岚l(fā)電綜述2干蒸汽資源的來源3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電原理4蒸汽型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)5蒸汽型地?zé)岚l(fā)電案例通常來說，地?zé)崃黧w對(duì)設(shè)備有腐蝕作用，并且會(huì)導(dǎo)致設(shè)備結(jié)垢。地?zé)崃黧w的腐蝕性和易結(jié)垢性是化學(xué)成分、溫度、流速、壓力與所用材料相互作用的復(fù)雜結(jié)果。然而干蒸汽發(fā)電廠中，地?zé)崃黧w僅僅由不含液體的干蒸汽組成，沒有高含鹽量的鹵水需要處理，因此防腐防垢問題相對(duì)于其他地?zé)岚l(fā)電技術(shù)要小得多。優(yōu)勢(shì)一.污染問題蒸汽中的不凝結(jié)氣體需要在冷凝器中被分離，然后通過真空泵或蒸汽噴射器去除。如果其中硫化氫含量超標(biāo)的話，必須進(jìn)行除硫化氫處理，以避免污染環(huán)境。二.地下水問題冷卻塔中多余的冷凝液，包括其他蒸汽輸送管道中殘留的液體，可以進(jìn)行回注。然而對(duì)于干蒸汽儲(chǔ)層來說，這部分回注量是遠(yuǎn)小于開采量的。因此為避免地層壓力下降甚至地下水枯竭，補(bǔ)充生產(chǎn)過程中采出的流體也是干蒸汽地?zé)岚l(fā)電需要解決的重要問題之一。三.效率問題地?zé)嵴羝臏囟群蛪毫Χ疾蝗缁鹆Πl(fā)電高，因此地?zé)崂寐瘦^火電廠低不少，并且冷卻水用量多于普通電站。相對(duì)缺點(diǎn)世間刀皆雙刃，有利者必有弊，有得者必有失。世人所能為做，唯因地制宜，趨利避害而已。目錄Contents1蒸汽型地?zé)岚l(fā)展綜述2干蒸汽資源的來源3蒸汽型地?zé)岚l(fā)電原理4蒸汽型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)5蒸汽型地?zé)岚l(fā)電案例蓋爾瑟斯是世界上最大的地?zé)岚l(fā)電廠，位于美國加利福尼亞州索諾瑪縣和萊克縣。該地區(qū)地?zé)崮茇S富，較為適合地?zé)衢_發(fā)。它的第一口蒸汽井于1921年由J.D.Grant完成，隨后不斷發(fā)展。自1960年后，該地區(qū)相繼建立了23個(gè)獨(dú)立發(fā)電廠，有些已被拆除并不再使用。蓋爾瑟斯干蒸汽發(fā)電廠蓋爾瑟斯干蒸汽發(fā)電廠微粒去除器（PR）

除濕裝置（MR）

主蒸汽管道（SW）

蒸汽分離器（SS）中央冷凝收集池（CCB）

冷凝貯槽（CHT）凝汽器和冷卻塔意大利的拉爾代雷洛地區(qū)地?zé)岚l(fā)電的發(fā)源地。目前，該地區(qū)的地?zé)岚l(fā)電廠可以分為兩類，即前文所說的背壓式機(jī)組和凝汽式機(jī)組。背壓式機(jī)組主要用在地?zé)嵴羝胁荒龤怏w含量較高的地區(qū)。由于在這些機(jī)組中，汽輪機(jī)膨脹末端不是負(fù)壓，發(fā)電機(jī)的輸出功率大約為凝汽式汽輪機(jī)組的1/2。拉爾代雷洛干蒸汽發(fā)電廠

請(qǐng)概述蒸汽型地?zé)岚l(fā)電的主要流程。請(qǐng)說出背壓式汽輪機(jī)與凝汽式汽輪機(jī)的主要區(qū)別。思考題：謝謝！6.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)目錄Contents6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述6.4.2閃蒸原理6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例目錄Contents6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述6.4.2閃蒸原理6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)又稱“減壓擴(kuò)容法”。其主要過程為：首先將地?zé)崴朊芊獾娜萜髦校偻ㄟ^抽氣降低容器內(nèi)的氣壓，使地?zé)崴谝欢ǖ恼婵窄h(huán)境下產(chǎn)生蒸汽，然后通過汽輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行發(fā)電。應(yīng)用方向：多應(yīng)用于中低溫、水質(zhì)好且不凝性氣體含量少的地?zé)豳Y源6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述優(yōu)點(diǎn)：系統(tǒng)比較簡單，運(yùn)行和維護(hù)較方便；閃蒸器比表面式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，金屬消耗量少，造價(jià)低。缺點(diǎn)：低壓蒸汽比體積大，所以蒸汽管道、汽輪機(jī)的尺寸相應(yīng)也大，使投資增加；設(shè)備直接受水質(zhì)影響，易結(jié)垢、腐蝕；當(dāng)水蒸氣中夾帶的不凝氣體較多時(shí)，需要容量大的抽氣器維持高真空，因此自身電耗大。6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述應(yīng)用現(xiàn)狀：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全世界共有16個(gè)國家169座閃蒸地?zé)岚l(fā)電廠投入運(yùn)營，其中單級(jí)閃蒸地?zé)岚l(fā)電廠占29%。在全世界所有地?zé)岚l(fā)電裝機(jī)功率中，單級(jí)閃蒸地?zé)岚l(fā)電廠所占比例高達(dá)43%。閃蒸地?zé)岚l(fā)電機(jī)組的功率變化范圍比較大（3-117MW），每個(gè)機(jī)組的平均發(fā)電功率約為27MW(比蒸汽型地?zé)岚l(fā)電技術(shù)要小一些)。我國的大多數(shù)地?zé)岚l(fā)電站都采用閃蒸發(fā)電技術(shù)。6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述目錄Contents6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述6.4.2閃蒸原理6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例基礎(chǔ)原理：在一定溫度下，處于密閉容器中的液體的蒸發(fā)速率和蒸汽的凝結(jié)速率相等時(shí)，氣相與液相達(dá)到了平衡，此時(shí)容器中蒸汽所具有的壓力稱為此溫度時(shí)該液體的飽和蒸氣壓（簡稱蒸氣壓）。水在升溫至蒸發(fā)溫度前的過程中吸收的熱為顯熱，或者叫飽和水顯熱；飽和水轉(zhuǎn)化成蒸汽所需要的熱稱為潛熱。6.4.2閃蒸原理根據(jù)以上這些原理，我們可以把溫度不太高的地?zé)崴腿胍粋€(gè)密封的容器中抽氣降壓，使水中的部分顯熱釋放出來，這部分能量又會(huì)作為潛熱被水吸收，使水快速蒸發(fā)為蒸汽。6.4.2閃蒸原理熱水閃蒸擴(kuò)容蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)組發(fā)電電能6.4.2閃蒸原理閃蒸過程在溫熵圖上的表示目錄Contents6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述6.4.2閃蒸原理6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例根據(jù)地?zé)豳Y源的不同，閃蒸地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)可以分為濕蒸汽型和熱水型發(fā)電系統(tǒng)。兩種的差距在于蒸汽來源的不同。6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)熱水型發(fā)電系統(tǒng)：直接將熱水輸送到閃蒸器降壓擴(kuò)容，進(jìn)而得到蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。濕蒸汽型發(fā)電系統(tǒng)：先將濕蒸汽輸送到汽水分離器將蒸汽與熱水分離，蒸汽直接輸送到汽輪機(jī)去做功，熱水則通入閃蒸器。（1）單級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)單級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)主要由閃蒸器、汽輪發(fā)電機(jī)組和冷凝器等組成的。6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)單級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單，易于操作，實(shí)用性強(qiáng)，但效率較低，可以與其他的發(fā)電方式相結(jié)合，組成一個(gè)多級(jí)的復(fù)雜的發(fā)電系統(tǒng)。（2）

多級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)閃蒸器的級(jí)數(shù)增加，單位質(zhì)量工質(zhì)輸出功也增加，即地?zé)崴械哪芰坑艿玫匠浞掷?。?jí)數(shù)增加將使設(shè)備投資增加，系統(tǒng)變得復(fù)雜。目錄Contents6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述6.4.2閃蒸原理6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)系統(tǒng)比較簡單，運(yùn)行和維護(hù)較方便。閃蒸器比表面式蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)簡單，金屬消耗量少，造價(jià)低。低壓蒸氣比容大，所以蒸氣管道、汽輪機(jī)的尺寸相應(yīng)也大，使投資增加。設(shè)備直接受水質(zhì)影響，易結(jié)垢、腐蝕。當(dāng)蒸氣中夾帶的不凝氣體較多時(shí)，需要容量大的抽氣器維持高真空，因此自身電耗大。6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)1.分離出來的熱水中幾乎包含所有儲(chǔ)層地?zé)崃黧w中的溶解性礦物質(zhì)（Mg、Ca、Cl、K等），并且濃度更高。當(dāng)大量的地下水被采出時(shí)，有可能導(dǎo)致上覆地層陷入以前地下水占用的空間，即造成地面沉降。需要將廢水重新注回儲(chǔ)層中。2.對(duì)液體為主的地?zé)醿?chǔ)層的商業(yè)化開發(fā)會(huì)破壞其自然景觀，特別是造成對(duì)溫泉的破壞。環(huán)境問題：目錄Contents6.4.1閃蒸地?zé)岚l(fā)電技術(shù)綜述6.4.2閃蒸原理6.4.3閃蒸型地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)6.4.4閃蒸型地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例我國的西藏羊八井地?zé)犭娬静捎玫木褪情W蒸發(fā)電技術(shù)。6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例1.單級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)西南電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)的羊八井地?zé)犭娬镜?臺(tái)試驗(yàn)機(jī)組，于1977年10月試運(yùn)成功，采用單級(jí)閃蒸熱力系統(tǒng)。設(shè)計(jì)容量

1000kW；熱效率約為3.5%，廠用電率為16%。6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例2.雙級(jí)閃蒸發(fā)電系統(tǒng)羊八井2×3000kW機(jī)組，1979年建設(shè)，采用雙級(jí)閃蒸熱力系統(tǒng)。設(shè)計(jì)容量為3000kW；熱效率達(dá)到6%，廠用電率保持在12%以下。6.4.5閃蒸地?zé)岚l(fā)電案例請(qǐng)簡要描述一下閃蒸原理。請(qǐng)簡要描述一下閃蒸發(fā)電系統(tǒng)的流程。什么是兩級(jí)閃蒸系統(tǒng)，其優(yōu)缺點(diǎn)分別是什么？思考題：謝謝！6.5雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電技術(shù)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電閃蒸發(fā)電技術(shù)蒸汽型地?zé)岚l(fā)電高溫地?zé)岣烧羝麥囟容^低地?zé)崴畬?duì)流體品質(zhì)要求低應(yīng)用范圍廣目錄Contents雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電綜述雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理卡琳娜雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電

閃蒸與雙循環(huán)聯(lián)合地?zé)岚l(fā)電雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電案例6.5.16.5.26.5.36.5.46.5.56.5.6目錄Contents雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電綜述雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理閃蒸與雙循環(huán)聯(lián)合地?zé)岚l(fā)電雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電案例6.5.16.5.26.5.36.5.46.5.56.5.6卡琳娜雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電

6.5.1雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電綜述雙循環(huán)發(fā)電廠是地?zé)岚l(fā)電廠中應(yīng)用最廣泛的類型運(yùn)行中機(jī)組已有235個(gè)，覆蓋15個(gè)國家，發(fā)電量超過708MW單機(jī)容量小，雙循環(huán)機(jī)組占運(yùn)行地?zé)釞C(jī)組40%，發(fā)電量只占6%一些雙循環(huán)機(jī)組添加到閃蒸發(fā)電廠，形成閃蒸雙循環(huán)混合系統(tǒng)6.5.1雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電綜述適當(dāng)工質(zhì)獲取熱量汽化膨脹做功冷凝為液體工質(zhì)泵升壓原理接近于傳統(tǒng)的化石燃料或核發(fā)電廠目錄Contents雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電綜述雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理卡琳娜雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電

閃蒸與雙循環(huán)聯(lián)合地?zé)岚l(fā)電雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電評(píng)價(jià)雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電實(shí)例6.5.16.5.26.5.36.5.46.5.56.5.66.5.2雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理生產(chǎn)井抽出換熱器傳熱回灌井回灌汽輪機(jī)冷凝工質(zhì)泵低溫液態(tài)工質(zhì)換熱器高溫過熱工質(zhì)熱量“雙工質(zhì)”發(fā)電技術(shù)或“雙流體”發(fā)電技術(shù)。6.5.2.1系統(tǒng)流程低沸點(diǎn)工質(zhì)在雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電系統(tǒng)中起到了至關(guān)重要的作用，在選擇工質(zhì)時(shí)應(yīng)考慮以下基本要求：發(fā)電性能好傳熱性能好來源豐富價(jià)格低化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，腐蝕性和毒性小，不易燃易爆低沸點(diǎn)工質(zhì)6.5.2.2低沸點(diǎn)工質(zhì)6.5.2雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理異戊烷正丁烷R-12R-114常用的低沸點(diǎn)工質(zhì)6.5.2雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理6.5.2.2低沸點(diǎn)工質(zhì)R245fa6.5.2雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理6.5.2.2低沸點(diǎn)工質(zhì)工質(zhì)毒性可燃性O(shè)DPGWPR-12無毒不可燃1.04500R-114無毒不可燃0.75850R245fa毒性低不可燃01030異丁烷毒性低易燃03正丁烷毒性低易燃03異戊烷毒性低易燃03正戊烷毒性低易燃03氨水有毒不易燃00水無毒不可燃0-一些候選工質(zhì)的環(huán)境及健康影響6.5.2雙循環(huán)地?zé)岚l(fā)電原理6.5.2.2低沸點(diǎn)工質(zhì)低沸點(diǎn)工質(zhì)可以吸收較低溫度的熱量產(chǎn)生較高壓力的蒸汽進(jìn)入膨脹機(jī)做功。

101kPa500kPa1000kPa1500kPa水100oC152oC184oC198oC異丁烷-12oC37oC66oC86oC水和異丁烷在不同壓力下的飽和蒸汽溫度預(yù)熱器與蒸發(fā)器汽輪機(jī)工質(zhì)泵冷凝機(jī)地下熱水與工