主题：【科普】地热发电 -- 马鹿
最开始想写地热发电是看了萨苏家的太阳能发电, 又因为目前在做新能源的commercial side的咨询工作, 所以顿时有写的念头, 当然拖拖拉拉数周, 终于...
地球的地壳下面有熔化的岩石-岩浆. 热量就来自那里. 除了热源, 还有两个重要因素才能形成可以利用的地热.1)大量供应的可以渗透的裂缝水网, 2) 可以封住热流逃逸和冷的地下水的入侵的岩石盖. 热源也许是部分熔化的岩浆或者新近固化的但是仍然很热的岩浆.一般来说都是跟火山活动相连.
降水渗入地下遇到热的岩石变成了热水,这些热水聚集在一起形成了热水库. 最高温度可以达到370度. 最热的热水库在环太平洋的火圈上(fire of ring),比如在美国阿拉斯加,加州, 俄勒冈州.扩张中心(spreading centers),大陆裂谷区(continental rift zones), 和热区(hot spots)比如内华达州有数百的热区, 该州北部基本都是.
常见的地热发电有三种:
干蒸汽(Dry steam)电厂:直接使用地下的热源蒸汽(>235摄氏度)来推动汽轮机做功. 第一台地热电厂建于1904年, 在意大利的Tuscany Larderello. 原来的电厂二战时期被毁掉, 后重建扩建, 目前仍在使用中.
闪蒸汽(flash steam) 电厂: 这个方式适合150-300摄氏度的地下热源.
flash是指通过 production well从地下打上来的高压热水在传送到电厂的时候由于压力降低有30%-40% 变成蒸汽(water flash to steam).这些蒸汽进入分离器进行分离,分离出来的蒸汽送汽轮机做功, 分离剩下的水与做完功的尾气送冷凝器冷凝,冷凝器出口的冷凝水再通过injection well送回热源区由地热再加热, 这个过程是单闪single flash发电. 如果分离出来的高压蒸汽进去汽轮机的高压缸做功, 低压蒸汽进入低压缸做功, 这个方式是双闪double flash发电.
大多数地热电厂使用这个方式. 这样的闪蒸汽发电跟常规电厂差不多, 每三年大修一次.
二元binary电厂: (热源为100-150摄氏度, 最低可到74度)从名字上可以理解涉及了两种介质. 地热不是直接进入汽轮机做功, 而是去加热低气化点的碳氢化合物, 然后被加热了的碳氢化合物去吹动涡轮机做功, 从而带动发电机转动而发电. 二元发电适合热源的水温度不高的地方, 并且不需要三年一次的大修, 只是每年的routine检查. 平时也称呼这个二元发电为organic 有机发电. 可以说这个方式是无任何释放物质的.
有些电厂使用闪蒸气和二元联合发电来提高热能到电能的转换效率. 就是先分离蒸汽进行闪蒸气发电,剩下的水再和汽轮机的冷凝器出口的水一起进行二元发电.
地热发电有个指标是availability,就是电厂多少时间是可以发电. 一般这个指数>95%, 指95%时间available. 在开始发电的前几年应该是92%-95%, 然后稳定在至少95%. 顺便嘀咕几句电厂卖电给电网的合同除了是每度多少钱, 对电厂这项是发电收益generation revenue. 还有一项是电厂发电能不能达到额定装机容量的百分之多少,比如80%以上. 对电厂这项叫容量收益capacity revenue.
参考文献:
1. http://www.need.org/needpdf/infobook_activities/SecInfo/GeothermalS.pdf
2. http://geothermal.marin.org/
3. http://www.geo-energy.org/publications/reports/Geothermal%20Technology%20-%20Part%20II%20(Surface).pdf
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地热发电也是24小时不间断发电么？
常规火电厂水处理那套还有锅炉系统里的高加、低加、除氧器不都是为了防腐，感觉地热蒸汽里面杂质、硫化氢什么的少不了（想想温泉、矿泉水）。
capacity revenue是容量收益（原文里额定后面应该加个装机容量），来源于两部制电价（国内大用户用电就用此方式计费）中的容量电价，当年搞电力市场时一度有人也想推行这个到发电侧。
还有说地热也应该提一下冰岛吧！大家对地热最熟悉的现象就是Geyser（比如黄石里的那个），这个词就是从冰岛一个地名来的。我们那两位当过电厂厂长的主席、总理都在任内跑去看过人家的地热发电厂，还问了N个技术问题。
PS：找到个介绍地热闪蒸发电的短片
[MP=320,292]http://www.calenergy.com/movies/geo/wm/wmmed8.wmv[/MP]
怎么样？有没有托福听力第二部分的感觉？反正我一听就想起了这个。
不就是家里面的热水器的名字么！
电热管功率足够大，无需水箱，冷水进热水出。国内叫即热式热水器。
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要使所有的领导都像社长这样，世界多么的美好啊，悄悄地问一生，俺可以入社不？
也有水箱的。
矿物质含量多的地区, 腐蚀相当严重. 目前通用方法是设计选材时使用抗腐蚀的刚或者用钛.或者蒸汽内加入抗腐蚀材料.
现在有开始新兴技术-Mineral Recovery- 就是研究如何把矿物质从地热的热水里面分离出来.
常规电厂除硫是因为要符合锅炉尾气排放标准. 地热电厂的硫排放跟电厂发电类型有关, 也和地热源含多少硫有关. 但是一般是常规电厂的硫排放的3%, 应该是符合排放标准的.
地热电厂除硫是在考虑drilling 和维护时候h2s危及到工人.常用的方法是Stretford 和LO-CAT, 能够把99%de 氢硫化物从不可液化气体状态转成元素硫. 卖掉这些硫的收益刚好等于除硫系统的花费.
地热电厂有个非 常规电厂的问题: 结垢 scaling
解决办法是: 过去常用的高合金钢high-alloy steel与钛传热不够好, 目前多用方法是给管道,设备加涂层.
欢迎加入鹿透社, 交篇八卦做投名状吧(这句话有没有毛病, 我不在国内, 对国内术语难免会张冠李戴)
现在我就指望啥时候去修个新闻学位了, 也算对得起俺的鹿透社.
算钱时候可是要24*365=8760小时
当然要再乘以一个availability , 经常是95%.
原来我单纯从地质角度研究过地热，读来亲切。
给我的启发是，能不能在加拿大油砂区打深井，用产生的蒸汽打入油砂层驱动原油。转念一想，这边不属于地热带，可能打井和工艺成本是个问题。MM能否作个研究？如果有可能，不妨放开做一个公司。前景无限。
http://geothermal.marin.org/GEOpresentation/sld026.htm
你会比我更清晰
你们反正也要钻井, 是不是一起连地热的测试也做一下, slide 30 那样的温度梯度曲线就可以考虑有没有地下热水源了.
整个地区有很厚的沉积岩，已经有井打了3000多米，好像没戏。另外成本太高