이중 회로 지열 화력 발전소. 구성표, 설명

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이중 회로 지열 화력 발전소. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전

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이중 회로 GeoTEP(그림 4.2)에는 지열 증기-물 혼합물의 열 에너지를 사용하여 기존의 습증기 증기 터빈 플랜트(4)의 공급수를 전기로 가열하고 증발시키는 증기 발생기(6)가 포함되어 있습니다. 발전기 5. 증기 발생기에서 사용된 지열수는 펌프 3에 의해 반환 우물 2로 펌핑됩니다. 드라이 클리닝 터빈 공장 공급수는 기존 방법으로 수행됩니다. 공급 펌프(8)는 응축기(7)로부터의 응축수를 증기 발생기로 되돌린다.

이중 회로 플랜트에서는 증기 회로에 비응축 가스가 없으므로 콘덴서에 더 깊은 진공이 제공되고 단일 회로에 비해 플랜트의 열 효율이 증가합니다. 증기 발생기의 출구에서 지열수의 남은 열은 단일 회로 지열 발전소의 경우와 같이 열 공급 요구에 사용될 수 있습니다.

이중 회로 지열 발전소
그림 4.2. 이중 회로 GeoTPP의 열 구성표

황화수소를 포함한 가스는 증기 발생기에서 기포 흡수 장치로 공급되고 폐 지열수에 용해된 후 폐기 우물로 펌핑됩니다. 건설 중인 Ocean GeoTPP(쿠릴 열도)의 테스트 데이터에 따르면 초기 황화수소의 93.97%가 버블링 흡수기에 용해되어 있습니다.

증기 발생기의 온도차 이중 회로 설치의 생증기 엔탈피 감소 h₁ 그러나 단일 회로에 비해 일반적으로 배기 증기의 엔탈피 감소로 인해 터빈의 열 강하가 증가합니다 h₂. 사이클의 열역학적 계산은 기존의 증기 터빈 화력 발전소와 마찬가지로 수행됩니다(태양열 증기 터빈 설치 섹션 참조).

N, kW 용량의 설비에 대한 지열 우물의 온수 유량은 다음 식에서 결정됩니다.

, kg/s , (4.3)

어디에서 - 증기 발생기 입구와 출구의 지열수 온도차 °C, - 증기 발생기의 효율. 현대식 이중 회로 증기 터빈 GeoTEP의 총 효율은 17.27%입니다.

상대적으로 낮은 지열수(100-200°C)의 광상에서는 끓는점이 낮은 작동 유체(프레온, 탄화수소)에 이중 회로 설비가 사용됩니다. 단일 루프 GeoTPP(그림 4.1의 열 교환기 대신)에서 분리된 물의 열을 활용하기 위해 이러한 설비를 사용하는 것도 경제적으로 타당합니다. 우리나라에서는 세계 최초로 (1967 년) 12kW 용량의 프레온 R-600 기반 발전소가 Paratunsky 지열 지대 (Kamchatka)의 과학적지도하에 건설되었습니다. 소련 과학 아카데미 시베리아 지부의 열 물리학 연구소. 냉각수 온도차는 80...5^оC, 냉수는 강에서 콘덴서로 공급되었습니다. 연평균기온 5도의 파라툰카^оS. 아쉽게도 이러한 작업은 이전의 저렴한 화석 연료로 인해 개발되지 않았습니다.

현재 JSC "Kirovskiy Zavod"는 프레온 R1,5v(백업 냉각수 - 이소부탄)에서 142MW 용량의 이중 회로 지열 모듈에 대한 프로젝트 및 기술 문서를 개발했습니다. 전력 모듈은 공장에서 완전히 제조되어 철도로 배송되며, 건설 및 설치 작업과 전력망 연결에는 최소한의 비용이 필요합니다. 전력 모듈의 직렬 생산을 위한 공장 비용은 설치 용량의 킬로와트당 약 $800로 감소할 것으로 예상됩니다.

균질한 저비등 열 운반체에서 실행되는 GeoTPP와 함께 ENIN은 혼합된 물-암모니아 작동 유체를 기반으로 하는 유망한 플랜트를 개발하고 있습니다. 이러한 설치의 주요 이점은 지열수 및 증기-물 혼합물의 넓은 온도 범위(90 ~ 220)에서 사용할 수 있다는 것입니다.^о와 함께). 균질한 작동 유체를 사용하면 증기 발생기 출구의 온도 편차가 10...20^о계산 된 것의 C는 사이클의 효율성을 2.4 배로 급격히 감소시킵니다. 혼합 열 운반체 구성 요소의 농도를 변경하여 다양한 온도에서 허용 가능한 설치 성능을 보장할 수 있습니다. 이 온도 범위에서 암모니아-물 터빈의 출력은 15% 미만으로 변경됩니다. 또한 이러한 터빈은 무게 및 크기 매개 변수가 가장 좋으며 물-암모니아 혼합물의 열 전달 특성이 더 우수하여 기반 전원 모듈에 비해 증기 발생기 및 응축기의 금속 소비 및 비용을 줄일 수 있습니다. 균질 열 운반체. 이러한 발전소는 산업 폐열 회수에 널리 사용될 수 있습니다. 그들은 지열 장비에 대한 국제 시장에서 강한 수요를 가질 수 있습니다.

저비등 및 혼합 작동 유체를 사용하는 GeoTEU의 계산은 열역학적 특성 표와 이러한 액체 증기의 h-s 다이어그램을 사용하여 수행됩니다.

문헌에서 자주 언급되는 세계 해양의 열 자원을 사용할 가능성은 GeoTES의 문제에 인접해 있습니다. 열대 위도에서 표면의 해수 온도는 약 25^оC, 깊이 500...1000 m - 약 2...3^оC. 1881년에 D' Arsonval은 이 온도 차이를 사용하여 전기를 생산하는 아이디어를 표현했습니다. 이 아이디어를 구현하기 위한 프로젝트 중 하나의 설치 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 4.3.

이중 회로 지열 발전소
그림 4.3. 해양 화력 발전소 다이어그램: 1 - 따뜻한 지표수 공급용 펌프; 2 - 저비점 냉각수 증기 발생기; 3 - 터빈; 4 - 발전기; 5 - 커패시터; 6 - 냉수 공급 펌프; 7 - 공급 펌프; 8 - 선박 플랫폼

펌프 1은 끓는점이 낮은 냉각수가 증발하는 증기 발생기 2에 따뜻한 지표수를 공급합니다. 약 20도의 스팀°C는 발전기(3)를 구동하는 터빈(4)으로 보내진다. 배기 증기는 응축기(5)로 들어가고 순환 펌프(6)에 의해 공급되는 차가운 심층수에 의해 응축된다. 공급 펌프(7)는 냉각수를 증기 발생기로 되돌린다.

따뜻한 표면층을 통해 올라갈 때 깊은 물은 적어도 7...8까지 가열됩니다.°C, 각각 냉각수의 배출된 습증기는 적어도 12...13의 온도를 가질 것입니다.°C. 결과적으로 이 사이클의 열효율은 = 0,028, 실제 사이클의 경우 - 2% 미만. 동시에, 해양 CHP는 자체적으로 필요한 에너지 비용이 높다는 특징이 있으며, 냉각수뿐만 아니라 온수 및 냉수를 매우 많이 소비해야 하며 펌프의 에너지 소비는 장치에서 생성되는 에너지를 초과합니다. . 미국에서는 하와이 제도 근처에 이러한 발전소를 구현하려는 시도가 긍정적인 결과를 얻지 못했습니다.

또 다른 해양 화력 발전소 프로젝트인 열전기(Thermoelectric)는 바다의 표면과 깊은 층에 열전극 접합부를 배치하여 제벡 효과를 사용하는 것입니다. Carnot 사이클과 같은 설치의 이상적인 효율은 약 2%입니다. 섹션 3.2는 열 변환기의 실제 효율이 훨씬 낮다는 것을 보여줍니다. 따라서 해수 표층에서의 열 제거와 심층에서의 열 전달을 위해서는 매우 넓은 면적의 열 교환 표면("수중 돛")을 구축해야 합니다. 이것은 실질적으로 눈에 띄는 전력의 발전소에 비현실적입니다. 낮은 에너지 밀도는 해양 열 매장량을 사용하는 데 장애가 됩니다.

저자: Labeish V.G.

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