Определение оптимальных параметров геотермальной паротурбинной установки

Предложена методика определения оптимальных параметров цикла паротурбинной установки геотермальной электростанции с учетом характеристик скважин конкретного геотермального месторождения. Рассмотрены одноконтурные тепловые схемы паротурбинной установки при отсутствии и наличии промежуточного ввода пара в турбину. Проведен анализ тепловой эффективности геотермальных установок при различных значениях давления пара на входе в турбину и конденсатор. Показано, что с учетом обеспечения устойчивой работы скважин рост начального давления пара в цикле паротурбинной установки благоприятно сказывается на облике геотермальной электростанции. Для одноконтурных схем начальное давление пара определяется максимумом удельной работы турбины, полученной с учетом изменения давления пароводяной смеси в устье скважин от его расхода. Установлено, что для паротурбинной установки без промежуточного ввода пара в турбину геотермальной электростанции Мутновского месторождения оптимальное начальное давление пара составляет 6…8 ата.
EDN: WJBPNX, https://elibrary/wjbpnx

Литература

[1] Богуславский Э.И. Освоение тепловой энергии недр. Санкт-Петербург, Наукоемкие технологии, 2020. 435 с.

[2] Алхасов А.Б. Повышение эффективности использования геотермального тепла. Теплоэнергетика, 2003, № 3, с. 52–54.

[3] Алексеенко С.В., Бородулин В.Ю., Гнатусь Н.А. и др. Проблемы и перспективы развития петротермальной энергетики (обзор). Теплофизика и аэромеханика, 2016, т. 23, № 1, с. 1–16.

[4] Томаров Г.В., Никольский А.И., Семенов В.Н. и др. Тенденции и перспективы развития геотермальной энергетики. Теплоэнергетика, 2012, № 11, с. 26–35.

[5] Алхасов А.Б. Возобновляемая энергетика. Москва, Физмалит, 2012. 256 с.

[6] Берман Э. Геотермальная энергия, Москва, Мир, 1978. 416 с.

[7] Lund J.W., Boyd T.L. Direct utilization of geothermal energy 2015 worldwide review. Geothermics, 2016, vol. 60, pp. 66–93, doi: https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2015.11.004

[8] DiPippo R. Geothermal power plants: evolution and performance assessments. Geothermics, 2015, vol. 53, pp. 291–307, doi: https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2014.07.005

[9] Поваров О.А., Томаров Г.В., Никольский А.И. и др. Современные российские геотермальные энергетические технологии и их эффективность. Теплоэнергетика, 2004, № 6, с. 2–12.

[10] Томаров Г.В., Шипков А.А. Современная геотермальная энергетика: ГеоЭС с турбинами на геотермальном паре. Теплоэнергетика, 2017, № 3, с. 38–50, doi: https://doi.org/10.1134/S0040363617030080

[11] Шулюпин А.Н., Чермошенцева А.А. Обоснование особенностей режима работы пароводяной геотермальной скважины в рамках новой теории устойчивости. GEOENERGY. Мат. III Межд. науч.-практ. конф. Грозный, ГГНТУ, 2017, с. 21–29.

[12] Shulyupin A.N., Chernev I.I. Some methods for reducing of steam deficit at geothermal power plants exploitation: experience of Kamchatka (Russia). Geotherm. Energy, 2015, vol. 3, art. 23, doi: https://doi.org/10.1186/s40517-015-0042-4

[13] Бритвин О.В., Поваров О.В. и др. Мутновский геотермальный энергетический комплекс на Камчатке. Теплоэнергетика, 2001, № 2, с. 4–10.

[14] Манушин Э.А., Бирюков В.В. Паротурбинная установка геотермальной электростанции бинарного цикла для геотермальных месторождений камчатского края. Наука и образование: научное издание, 2011, № 9. URL: http://engineering-science.ru/doc/220323.html

[15] Алхасов А.Б. Использование геотермальной энергии для выработки электроэнергии. Известия РАН. Энергетика, 2010, № 1, с. 59–72.

[16] Поваров О.А., Сугробов В.М. и др. Изучение возможности извлечения тепловой энергии магматического очага Авачинского вулкана с помощью бурения глубоких скважин: научное издание. В: Проект научного бурения на Мутновском вулкане — исследование связи магматической и гидротермальных систем. Петропавловск-Камчатский, Камчатский печатный двор, 2006, с. 79–82.

[17] Franco A., Villani M. Optimal design of binary cycle power plants for water-dominated, mediumtemperature geothermal fields. Geothermics, 2009, vol. 38, no. 4, pp. 379–391, doi: https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2009.08.001

[18] Zarrouk S.J., Moon H. Efficiency of geothermal power plants: a worldwide review. Geothermics, 2014, vol. 51, pp. 142–153, doi: https://doi.org/10.1016/j.geothermics.2013.11.001

[19] Saadatfar B., Fakhrai R., Fransson T. Waste heat recovery Organic Rankine cycles in sustainable energy conversion: a state-of-the-art review. JMES, 2013, vol. 1, no. 1, pp. 161–188.

[20] Федоров В.А., Мильман О.О., Ананьев П.А. и др. Результаты экспериментально-расчетных исследований воздушного потока в цирктрассах воздушных конденсаторов паротурбинных установок. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 5, с. 87–105, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2015-5-87-105

[21] Жинов А.А., Шевелев Д.В. Исследование влияния ветра на производительность вентиляторов воздушно-конденсационной установки геотермальной электрической станции. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. Машиностроение, 2015, № 1, с. 108–118, doi: http://dx.doi.org/10.18698/0236-3941-2015-1-108-118