一、地热发电
地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似,也是根据能量转换原理,首先把地热能转换为机械能,再把机械能转换为电能。
二、地热发电温度限制
根据《地热资源地质勘查规范》的地热资源温度分级,只有中温地热资源(90≤t<150℃)和高温地热资源(t≥150℃)用于地热发电才有经济实用价值。
三、地热发电方式
1、直接蒸汽法。从地热井取出的高温蒸汽,首先经过净化分离器,脱除井下带来的各种杂质,清洁的蒸汽推动汽轮机作功,并使发电机发电。所用发电设备基本上同常规火电设备一样。
图1 直接蒸汽发电系统示意图
2、扩容发电方式。即地热水经井口引出至热水箱部分扩容后进入厂房扩容器,扩容后的二次蒸汽进入汽机作功发电。这种一次扩容系统,热利用率仅为3%左右。将一级扩容器出口蒸汽引入汽机前几级作功,一级扩容器后的地热水进入二极扩容器,经二级扩容后进入汽轮机中间级作功,这就是两次扩容地热发电,其热利用率可达6%左右。西藏羊八井地热发电站属此种发电方式的机组,单机容量为3000千瓦。
图2 扩容发电系统示意图
3、双工质循环地热发电方式。当地热参数较高,温度在150℃以上时,采用扩容发电很合适。但参数较低时扩容发电就很困难,这种情况适宜采用双工质发电方式。即用参数较低的地热水去加热低沸点的工质(如异丁烷、氟里昂等),再用低沸点工质的蒸汽去冲动汽轮机。这种方式理论上效率较高,但技术难度大。
图3 双工质循环发电系统示意图
4、全流式地热发电方式。将地热介质全部引入全流发电机组。该方式理论上效率很高,可达90%,但实际结果较低。目前,该方式在国内、外仍处于试验阶段,尚未付诸工业应用。
图4 地热发电机组
四、干热岩发电
干热岩是埋藏于地面1km以下、温度大于200℃的、内部不存在流体或仅有少量地下流体的岩体。干热岩发电是从地表往干热岩注入温度较低的水,注入的水沿着裂隙运动并与周边的岩石发生热交换,产生高温高压超临界水或水汽混合物,然后从生产井中提取高温蒸气,用于地热发电和综合利用。
图5 干热岩发电原理图