地热能勘探开发与综合利用概论：地热能综合利用PPT教学课件.pptxVIP

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第四章地热能综合利用

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主要内容

一、地热发电原理与技术

二、地热供暖与制冷技术

三、地下储热系统

四、地热能其他利用技术

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干蒸汽从蒸汽井中引出，分离器分离出固体杂质和不凝气体，将蒸汽通入透平驱动发电机发电，产生的乏汽经过冷凝器完全冷凝为液态后回灌至地下或直接排入大气，乏汽还可用于工业生产中的其他加热过程

全球共有63座干蒸汽地热发电站，主要分布在美国、意大利和日本等国家，装机容量约占全球地热总装机容量的22%

干蒸汽发电系统

一、地热发电原理与技术

干蒸汽发电系统示意图

热力循环温-熵图

Larderello地热发电站

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单级闪蒸发电系统

一、地热发电原理与技术

深层高压地热水经过闪蒸器进行降压闪蒸（或称扩容）使其产生部分蒸汽，再通入汽轮机做功发电，也称为减压扩容法地热发电系统

根据地热水通过闪蒸器的次数可将其分为单级和双级闪蒸系统

单级闪蒸地热发电系统

单级闪蒸系统热力循环温-熵图

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两级闪蒸发电系统

一、地热发电原理与技术

基于单级闪蒸系统的改进，经扩容后的地热流体再次送入二级闪蒸器进行二次闪蒸扩容，扩容产生的蒸汽送入透平低压级继续做功发电

与单级闪蒸系统相比较，可提高发电量15%~20%

两级闪蒸地热发电系统

两级闪蒸系统热力循环温-熵图

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西藏羊八井地热电站

一、地热发电原理与技术

该电站是国内最大，运行最久的地热电站，第一台1MW机组于1977年发电成功，采用单级扩容法闪蒸系统，地热水温度为140~160℃、压力为0.415~0.618MPa、流量为75~100t/h

1991年之后完成8台3MW机组，采用两级扩容闪蒸系统，地热水温度为140~160℃、压力为0.415~0.618MPa、流量可达到400~500t/h（多口井），此后维持总装机容量为25.18MW

羊八井地热电站

羊八井地热电站机组运行数据

机组

容量/MW

年运行时间/h

(2013.12~2014.12)

累计发电量/(万kW·h)

(1977.10~2020.9)

发电技术

1号

1.00

1067.15

单级闪蒸

2号

3.00

7955

50052.36

两级闪蒸

3号

3.00

8067

55377.62

4号

3.00

8688

34205.82

5号

3.18

6551

26396.94

6号

3.00

9731

42692.25

7号

3.00

8016

42438.24

8号

3.00

8595

45915.39

9号

3.00

8535

40893.98

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双工质循环发电系统

一、地热发电原理与技术

单压ORC系统

双压ORC系统

单压ORC热力循环温-熵图

双压ORC热力循环温-熵图

地热水在换热器中加热低沸点工质，使其蒸发为蒸汽并引入透平发电，乏汽通过冷凝器冷凝后经工质泵回到蒸发器完成一个循环

常用的低沸点工质有氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟利昂-11、氟利昂-12等

优点：①利用低品位热能的热效率较高；②设备紧凑，汽轮机的尺寸小；③易于适应化学成分比较复杂的地热水

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西藏羊易地热电站

一、地热发电原理与技术

羊易地热田深部发育岩浆囊，是国内储量最大、温度最高、补给条件最好的高温地热田

2018年，羊易地热电站引进的ORMAT公司生产的16MW有机双工质（有机工质为异戊烷CsH12）机组正式并网发电，该电站是我国首个实现100%回灌的地热电站

羊易地热电站

羊易地热电站机组运行数据

项目

2019年

2020年

2021年

运行时间/h

6820.64

8398.52

8795.37

平均负荷/MW

14.9

15.1

14.9

ZK203号井口压力/MPa

0.78

0.54

0.45

ZK208号井口压力/MPa

0.89

0.86

0.75

ZK203号井口温度/℃

165

156

152

ZK203号井口压力/℃

179

170

161

发电量/(万kW·h)

10196

12728

13116

厂用电率/%

14.04

13.25

14.59

供电量/(万kW·h)

8764

11041

11202

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卡琳娜循环发电系统

一、地热发电原理与技术

卡琳娜地热发电系统

卡琳娜循环热力循环温-熵图

冰岛Husavik卡琳娜地热发电站

该系统采用氨水混合物作为工质，工质沸点随氨与水比例而变化。当热源参数发生变化时，可调整氨与水比例实现最佳发电效果。卡琳娜循环比朗肯循环的循环效率高20%~50%

氨水混合物在蒸发器中与地热水进行热量交换，产生的气液混合物被送入分离器，分离出的饱和氨蒸汽送入透平膨胀做功，驱动发电机发电

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热电转换系统

一、地热发电原理与技术

热电材料发电技术原理图

热伏发电芯片

目前地热的热电转换系统基于塞贝克效应，即当不同种类的金属暴露在不同的温度下时产生电流的现象

塞贝克效应是将