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地熱發(fā)電

地熱發(fā)電的分類

  地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉變?yōu)殡娔艿哪芰哭D變過程或稱之為地熱發(fā)電。地熱發(fā)電原理與一般火電并無根本的區(qū)別，有所不同之處是地熱電站用“天然地熱鍋爐”，從而代替由火電站燃燒化石燃料的化學能轉變?yōu)?a href="http://xldcn.com/t/熱能.html" >熱能的過程。作為地下鍋爐熱能的載熱體可以是蒸汽或熱水，它們的溫度和壓力要比火電站的高壓鍋爐生產的蒸汽溫度和壓力低得多，由于地熱鍋爐里的地熱液體類型、溫度、壓力和焓的不同，地熱發(fā)電方式也不一樣。目前開發(fā)的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類．因此地熱發(fā)電也分為兩大類。
 
  1.地熱蒸汽發(fā)電
 
  地熱蒸汽發(fā)電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。
 
  一次蒸汽法直接利用地下的干飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物中分離出來的蒸汽發(fā)電。二狀蒸汽法有兩種含義，一種是不直接利用比較臟的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔凈水，再利用潔凈蒸汽（二次蒸汽）發(fā)電。這樣可以避免天然蒸汽對汽輪機的腐蝕和結垢。為了避免腐蝕以及地熱流體對環(huán)境的污染。美國正在試驗推廣一種雙循環(huán)發(fā)電系統(tǒng)，如用異丁烷和氟里昂渦輪機。高溫地熱流體用泵壓入換熱器蒸發(fā)異丁烷以后，直接回灌至地下；異丁烷則通過換熱器、渦輪機和凝結器做密閉循環(huán)。第二種含義是，將從第一次汽水分離出來的高溫熱水進行減壓擴容產生二次蒸汽，壓力仍高于當地大氣壓力，和一次蒸汽分別進入汽輪機發(fā)電。
地熱發(fā)電系統(tǒng)
  2.地熱水發(fā)電
 
  利用地下熱水發(fā)電就不像利用地熱蒸汽那么方便，因為用蒸汽發(fā)電時，蒸汽本身既是載熱體，又是工作流體。但地熱水中的水，按常規(guī)發(fā)電方法是不能直接進入汽輪機去做功的，必須以蒸汽狀態(tài)輸入汽輪機做功。目前對溫度低于100℃的非飽和態(tài)地下熱水發(fā)電，有兩種方法：一是減壓擴容法。利用抽真空裝置，使進入擴容器的地下熱水減壓汽化，產生低于當地大氣壓力的擴容蒸汽，然后將汽和水分離、排水、輸汽充入汽輪機做功，這種系統(tǒng)稱“閑蒸系統(tǒng)”。低壓蒸汽的比容很大，因而使汽輪機的單機容量受到很大的限制。這種方法發(fā)電還存在結垢問題。不過減壓擴容方式發(fā)電，雖然發(fā)電機組容量小，但運行過程中比較安全，所以至今我國仍保留下來兩個小發(fā)電站，單機容量僅300kW。另一種是利用低沸點物質，如氯乙烷、正丁烷、異丁烷和氟里昂等作為發(fā)電的中間工質，地下熱水通過換熱器加熱，使低沸點物質迅速氣化，利用所產生氣體進入發(fā)電機做功，做功后的工質從汽輪機排入凝汽器，并在其中經冷卻系統(tǒng)降溫，又重新凝結成液態(tài)工質后再循環(huán)使用。這種方法稱“中間工質法”，這種系統(tǒng)稱“雙流系統(tǒng)”或“雙工質發(fā)電系統(tǒng)。這種發(fā)電方式安全性較差，如果發(fā)電系統(tǒng)的閉封稍有泄漏，工質逸出后很容易發(fā)生事故。我國在20世紀70年代建造的這一類型的小試驗電站由于這一原因均相繼停產。
地熱發(fā)電原理
  20世紀90年代中期，以色列奧瑪特(Ormat)公司把上述地熱蒸汽發(fā)電和地熱水發(fā)電兩種系統(tǒng)合二為一，設計出一個新的被命名為聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系，該機組已在世界一些國家安裝運行，效果很好。
 
  這種聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點是，可以適用于大于150℃的高溫地熱流體（包括熱鹵水）發(fā)電，經過一次發(fā)電后的流體，在并不低于120℃的工況下，再進入雙工質發(fā)電系統(tǒng)，進行二次做功，這就充分利用了地熱流體的熱能，既提高發(fā)電的效率，又能將以往經過一次發(fā)電后的排放尾水進行再利用，大大地節(jié)約了資源。從生產井到發(fā)電最后回灌到熱儲，整個過程是在全封閉系統(tǒng)中運行的。因此，即使是礦化度甚高的熱鹵水也照?？捎脕戆l(fā)電，不存在對生態(tài)環(huán)境的污染。同時由于是封閉系統(tǒng)，所以電廠廠房上空也見不到團團白色汽霧的籠罩，也聞不到刺鼻的硫化氫氣味，是百分之百環(huán)保型地熱電站。由于發(fā)電后的流體全部回灌到熱儲層，無疑又起到節(jié)約資源延長熱田壽命的作用，達到可持續(xù)利用之目的，所以它又屬節(jié)能型地熱電站。彩圖13為新西蘭羅托魯瓦裝機27MW地熱電站，由于地熱流體100%回灌，所以電站廠房上空呈現(xiàn)的不是白色蒸汽，而是藍天白云。
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