Головна

геотермальне теплопостачання

  1.  Опалення, теплопостачання і котельні
  2.  теплопостачання

В останні роки в світі відзначається значне зростання потужностей геотермального теплопостачання. Системи геотермального централізованого теплопостачання в основному застосовуються в Європі (лідери - Франція і Іспанія), а також в Китаї, Японії та Туреччини. У США переважають системи геотермальної опалення окремих будинків.

Прикладом успішної реалізації великого геотермального теплофикационного проекту є створення системи геотермального теплопостачання столиці Ісландії р Рейк'явіка, яка забезпечує близько 99% потреб в теплі, споживає 2 348 л / с геотермальної гарячої води температурою 86 - 127 ° С. Ця система включає в себе деаератор, насосну станцію, аварійні (резервні) баки, пікову котельну і розгалужену мережу роздачі тепла.

Геотермальні ресурси Росії забезпечують хороші перспективи розвитку теплопостачання. За даними доктора технічних наук О. А. Поварова [6], сумарна потужність існуючих геотермальних систем теплопостачання становить 430 МВт, перспективних - 21 тис. МВт. В окремих регіонах вони можуть забезпечити до 10% сумарного енергоспоживання. В даний час геотермальні ресурси використовуються в основному в трьох регіонах: в Дагестані, Краснодарському краї, на Камчатці. У Дагестані для теплопостачання використовується 4,1 млн м3 геотермальної води в рік. Максимальна її кількість було видобуто в 1988 р 9,4 млн м3. У республіці пробурено 123 свердловини, експлуатується 45. Найбільш велике родовище - кизлярської, де з 9 свердловин щорічно видобувається 1,4 млн м3 геотермальної води. Тільки тут успішно здійснюється зворотна закачування відпрацьованої геотермального теплоносія в дві свердловини в обсязі 0,8 млн м3 в рік, що становить 57% загальної кількості видобутої води. Системи теплопостачання - двоконтурні, відкриті. У першому контурі гріє теплоносієм є вода Чокракського горизонту з температурою 115 ° С, у другому - вода Апшеронского горизонту з температурою 48 ° С. При чисельності населення м Кизляра 45 тис. Чол. геотермальним опаленням і гарячим водопостачанням забезпечується 70% жителів. Розроблено проект збільшення встановленої потужності даної системи теплопостачання з розрахунку забезпечення 100% потреби міста при зворотному накачуванні всього відпрацьованого теплоносія. Вартість реалізації проекту - 1 млн дол., Термін окупності 7 років.

У Краснодарському краї видобувається і використовується для теплопостачання 2,3 млн м3 геотермальної води в рік. Максимальна її кількість було видобуто в 1986 р - 8,6 млн м3. Всього в регіоні пробурено 79 свердловин, з них експлуатується тільки 40. Встановлена ??теплова потужність 16 термоводозаборов становить 238 МВт, річний виробіток теплової енергії - 834 тис. МВт. Найбільш велике родовище - Мостовського до затверджених запасами 11 тис. М / добу, на якому експлуатується 13 свердловин. Особливістю родовища є низька мінералізація води - 1 г / л при температурі 75 ° С. У 1989 р для опалення та гарячого водопостачання об'єктів селища була побудована геотермальна система теплопостачання розрахункової тепловою потужністю 5 МВт з двома тепловими насосами в якості яких застосовувалися парокомпресійні машини А-220 московського заводу «Компресор». В результаті трирічної експлуатації були підтверджені проектні характеристики цієї системи, однак часті відмови теплових насосів зумовили їх демонтаж в 1992 р

До числа масштабних проектів відноситься розробляється система геотермального Теплоенергопостачання р Лабинска Краснодарського краю з чисельністю населення 70 тис. Чол. Геотермальне родовище розкрите чотирма свердловинами з дебітом 2500 - 5000 м3/ Добу і температурою 110 - 120 ° С, мінералізацією 14 г / л, вміст фенолів становить до 0,4 мг / л. Прогнозні експлуатаційні ресурси родовища оцінені в 20 тис. М3/ Добу, або 100 МВт. Розрахункові теплові навантаження об'єктів міста забезпечуються 21 комунальної та 25 виробничими котельнями. Більшість котелень обладнані малоефективними чавунними котлами і вимагають модернізації.

На основі аналізу теплових навантажень міста і ресурсних характеристик родовищ розрахункова теплова потужність геотермальної системи теплопостачання визначена в 60 МВт, встановлена ??електрична потужність - 4 МВт. При цьому передбачається її поетапна реалізація з першочерговим використанням трьох існуючих і бурінням однієї нової свердловини. Всі свердловини з'єднуються магістральним теплопроводом, пропускна здатність якого розрахована на перспективний розвиток до 60 МВт. Вартість реалізації даного проекту відповідно до розробленого бізнес-плану - 21 млн дол. термін окупності - 5 років.

Включення бінарної електростанції в проект дозволить значно підвищити його ефективність шляхом використання геотермального тепла для вироблення електроенергії в літній неопалювальний сезон.

В сучасних умовах в системах теплопостачання широко застосовують теплові насоси з використанням геотермальних джерел енергії. У більшості випадків це низько потенційного (так звані грунтові, або фонові) геотермальні ресурси, що лежать на глибині кількох десятків або сотень метрів.

Широке поширення отримали наступні способи вилучення первинного тепла:

- Отримання геотермальної води з свердловин;

- Застосування горизонтальних грунтових теплообмінників;

- Пристрій теплообмінників типу «труба в трубі» в свердловині;

- Спорудження теплообмінників в опорах фундаментів і інших елементах конструкцій будівель.

Для роботи компресорів теплових насосів зазвичай застосовують електропривод. Спостерігається тенденція зниження верхньої температурного рівня в системах теплопостачання до 30 - 40 ° С з пристроєм обігріву під підлогою, що дозволяє зменшити електроспоживання компресорів і підвищити ефективність теплових насосів в цілому. Найбільший розвиток ці технології отримали в США, Швеції, Канаді, Німеччині, Швейцарії та Австрії. В останні роки використання теплових насосів значно збільшилася. Особливо яскраво це виражено в США, де в 1997 р працювало близько 45 000 геотермальних теплових насосів, а в даний час приріст їх кількості становить близько 50 000 шт / рік, в тому числі 46% - з використанням закритих вертикальних теплообмінників, 38-горизонтальних і 15% - відкритих систем.

Мал. 7.5. Принципова схема використання геотермальних ресурсів для тепло- і електропостачання м Лабинска (при температурі повітря нижче 2,6 оС).

Очікується подальше щорічне зростання на 10% встановленої потужності теплових насосів в США (на сьогоднішній день в США встановлено більше 500 000 теплових насосів). У Швейцарії в середньому один тепловий насос доводиться на 2 км території. У нормах проектування і будівництва будівель в Швейцарії передбачено обов'язкове використання геотермальних теплових насосів для теплопостачання.

Росія, як північна країна з великою територією, в першу чергу потребує розвитку локальних систем теплопостачання із застосуванням теплових насосів. Для цих цілей високоефективними є теплові насоси з використанням грунтового тепла. Ці технології активно розвиваються в світі, а в даний час освоюються в Москві та інших містах Росії. При будівництві аквадрома та інших будівель в Москві передбачено застосування теплових насосів для систем нагріву води та опалення. На південному заході Москви успішно працює система гарячого водопостачання 18-поверхового житлового будинку. Використання тепла грунту землі (шість свердловин-теплообмінників на глибині до 30 м) в теплових насосах разом з утилізацією тепла вентиляційних викидів дозволяє забезпечити більш дешеве, безперебійне, цілорічне гаряче водопостачання будинку.

На Камчатці все теплопостачання базується на спалюванні привізного мазуту з США і вугілля з Сахаліну. Разом з тим тут є найбільші в країні геотермальні родовища, теплова потужність яких оцінюється в 5 тис. МВт, для теплопостачання використовується близько 1% цієї теплової потужності.

Найбільш перспективна розробка Верхньо-Пирятинського родовища з температурою води 85 ° С і експлуатаційними запасами 23,3 тис. М3/ Сут. Під керівництвом О. А. Поварова розроблена геотермальна система теплопостачання м Єлізово (передмістя м Петропавловськ-Камчатського) розрахункової тепловою потужністю 150 МВт. Після транспортування геотермальної води з витратою 300 л / с від Верхньо-Пирятинського родовища по теплопроводу довжиною 30 км до м Єлізово її температура знижується до 75 ° С. Для повного використання теплового потенціалу геотермального теплоносія передбачена установка теплових насосів загальною розрахунковою тепловою потужністю 85 МВт. Після охолодження до 10 - 20 ° С геотермальна вода зливається в водойму. Розрахунковий температурний графік системи теплопостачання - 95/60 ° С. Встановлена ??електрична потужність теплових насосів - 31 МВт, для їх приводу передбачається використовувати електроенергію від споруджуваної другої черги Мутновскую геотермальної електростанції потужністю 100 МВт. Реалізація проекту дозволить закрити 25 мазутних і вугільних котелень. Вартість реалізації проекту - 50 млн дол., Термін окупності - 5 років.

Системи геотермального теплопостачання суттєво відрізняються від традиційних. Вони складаються з продуктивних і реінжекціонних свердловин, насосних станцій та теплових пунктів (ТП). Ці ТП мають специфічні теплові та гідравлічні характеристики. До їх обладнанню, схемами, режимам експлуатації пред'являються додаткові вимоги.

У Росії проектування геотермальних систем теплопостачання виконується відповідно до норм. Вони містять такі основні розділи: теплотехнічні та економічні принципи використання, схеми і обладнання, тепловий розрахунок систем опалення та охолодження, регулювання опалення. За основні теплотехнічні показники досконалості геотермальної системи теплопостачання прийняті мінімальний витрата геотермальної води і максимальне значення коефіцієнта ефективності, що визначається за формулою нагрівання в річному тепловому балансі системи геотермального опалення.

Економічні принципи, регламентовані нормами, вимагають перегляду в умовах ринкової економіки. Розділи, що стосуються обладнання, систем опалення та регулювання, засновані на застарілих підходах і технічних рішеннях. Терміни та визначення не відповідають загальновизнаною міжнародною термінологією. Для розвитку геотермального теплопостачання принципове значення мало створення в 2003 р російського Геотермального суспільства на чолі з О. А. Поваровим. Міжнародні семінари в м.Сочі (жовтень 2003 р), Петропавловську-Камчатському (серпень 2004 року), в роботі яких взяли участь 180 фахівців з 17 країн, дозволили визначити пріоритети розвитку геотермії в Росії. На закінчення можна зробити деякі висновки:

1. У Росії є значні ресурси для розвитку систем геотермального теплопостачання і певний досвід їх спорудження та експлуатації.

2. Для масштабного впровадження геотермального теплопостачання необхідно використовувати світовий досвід, і в першу чергу - реінжекцію на термоводозаборах і теплові насоси для глибокого охолодження теплоносія.

3. Російські норми проектування геотермального теплопостачання доцільно доопрацювати з урахуванням перевірених світовою практикою технічних рішень і обладнання.




 Техніко-економічна перспектіваіспользованія суспензійного вугільного палива |  Гідравлічні електричні станції |  Склад і компонування основних споруд |  греблі |  Типи і параметри гідрогенераторів |  малі ГЕС |  Геотермальна енергетика |  Використання геотермальних ресурсів в світі |  Геотермальні ресурси Росії |  Геотермальні енергетичні технології та обладнання Росії |

© 2016-2022  um.co.ua - учбові матеріали та реферати