И. Т. Алдибеков
Геотермальдық энергияны жылумен қамтамасыз ету
жүктеу/скачать 2,7 Mb. Pdf көрінісі
|
OIpfmz5UdRAokhv7ETqW2tM9cLGBYN
| 5.2 Геотермальдық энергияны жылумен қамтамасыз ету
жүйелерінде қолдану Қазіргі таңда тұрғын үй және өнеркәсіптік ғимараттарда ыстық сумен қамтамасыз ету және жылыту жүйесінде жер асты ыстық суларын (судың температурасы 50 0 С...60 0 С төмен емес) қолданудың әртүрлі сұлбалары жобаланған. Сәтті жүзеге асқан жобаларда геотермальды аудандарда табиғи жер асты коллекторларына тікелей бұрғыланған скважиналар қарастырылған (5.1 сурет). Осындай тәсілдер жоғары термальды аудандардың табиғи арыны өте жоғары суы бар қабаттарынан энергияны алу үшін қолданылады, бұл жағдайда сорғышсыз жүйе қолданады. Соңғы жобалар жылуды құрғақ таулық жыныстардан өндіруге бағытталған, өйткені су көздеріне қарағанда олар үлкен өнімділікті қамтамасыз ете алады. Скважиналарға қысыммен салқын су айдауға негізделген тау жыныстарын гидроұсақтау әдісі ойлап табылған (5.2 сурет). Тау жыныстарын алдын-ала ұсақтаудан кейін қоректендіруші су қысыммен жіберіледі. Ол 5 км тереңдікте температурасы 250 °С болатын тау жыныстары арқылы өтеді және қызады, ал қызған су жоғарыға қабылдаушы скважина арқылы қайтып оралады. Осындай екі скважина қуаты гигаватт жуық қондырғыны энергиямен қамтамасыз ете алады. 1–табиғи гейзер; 2–энергетикалық станса; 3–терең саңлау (5 км); 4–булы су көзі; 5–мантия; 6–ыстық тау жыныстары. 5.1 сурет - Гипертермальды аудандағы гидротермальды стансаларды орналастыру сұлбасы 5.2 сурет - Құрғақ таулық жыныстардан жылу алу сұлбасы Геотермальды жылу стансалары (ГеоЖС) геотермальды көздерге жақын орналасқан тұтынушыларды орталықтандырылған жылумен қамтамасыз етуге арналған. ГеоЖС құрылысы айтарлықтай қарапайым, негізгі мәселелер 69 жылуалмастырғыштарды коррозияға төзімді материалдардан жасауын талап ететін термальды сулардың жоғары тұздылығымен байланысты. Жоғары температуралы, қатты минералданған (тұздылығы жоғары) термальдық суды жылумен қамтамасыз ету жүйесінде қолдану. Термальды судың температурасы 80°С жоғары, бірақ қатты минералданған. Мұндай жағдайларда аралық жылуалмастырғыш құрылғыларға қажеттілік туады. 5.3 суретте мұндай сұлбаның принципиалды шешімі көрсетілген. Бұл сұлбада скважинадан шыққан термальдық су екі параллель тармаққа бөлінеді: бірінші тармақ жылыту жүйесінің жылуалмастырғышына, содан 1 – саңылау; 2 – жылытудың жылуалмасу жүйесі; 3 – 1-ші сатылы ыстық сумен жабдықтаудың жылуалмасуы; 4 –2-ші сатылы; 5 – жылыту жүйесі. 5.3 cурет - Геотермальды жылумен қамтамасыз етудің жылуалмастырғыштары бар жүйесінің сұлбасы 1 – саңылау; 2 – жоғары деңгейлі жылытқыш; 3 – жылыту жүйесі; 4 – бак- аккумулятор. 5.4 cурет - Геотермальды суды жылыту және ыстық сумен қамтамасыз ету жүйелеріне параллель беру қарастырылған сұлба кейін ыстық сумен қамтамасыз жүйесінің 1-ші сатысының жылуалмастырғышына бағытталады, ал екінші тармақ осы жүйенің 2-ші сатысының жылу алмастырғышы арқылы өтеді. Құбырды қақтанудан қорғау үшін аралық жылуалмастырғыш қолданады. Қатты минералданған суды скважинадан иректелген жылуалмастырғышы бар резервуарға жібереді. Бұл жылуалмастырғыш арқылы тұщы өзен суы өткен кезде бұл қызады. Қыздырылған тұщы су тұтынушыларға барады, ал термальдық судағы тұз резервуарда және жылуалмастырғыштың сыртқы қабырғасына шөгеді. Мұндай жылуалмастырғышы бар сұлбаның кемшілігі термальдық судың энергетикалық потенциалының азаюы болып табылады (жылу алмастырғыштағы температуралардың айырмашылығының азаюы). Төменгі температуралы ( температурасы 80°С төмен), аз (шамалы) минералданған термальдық суды жылумен қамтамасыз ету жүйесінде қолдану ). Бұл жерде термальды судың потенциалын (температурасын) көтеру керек. Бұны бірнеше әдіспен жүзеге асыруға болады. Олардың негізгілері: 70 а) термальды суды жылыту жүйесі мен ыстық сумен қамтмасыз ету жүйесіне параллель беру және жылыту жүйесіне берілетін суды қосымша қыздыру (5.4 сурет). Бұл сұлба бойынша скважинадан термальды су ыстық сумен қамтамасыз ету жүйесіне және оған параллель қазандыққа түседі. Осы қазандықта су метерологиялық жағдайларға сәйкес қажетті температураға дейін қыздырылады да, жылыту жүйесіне жіберіледі. Қосымша қазандықтар скважина санын азайтуға мүмкіндік беретіндіктен бұл сұлбаны бұрғылау қымбатқа түсетін аудандарда қолданған тиімді; в) жылулық сорғышты ( насосты ) қолдану. Сұлба жылулық сорғыштың көмегімен төменгі температуралы термальды көздердің жылуын кәдеге жаратуды қарастырады. Жылулық сорғыш дегеніміз - төменгі температуралы энергия көздерінен төменгі потенциалды жылуды жоғары температуралы жылутасығыштары бар тұтынушыларға жеткізуге арналған құрылғы. Термодинамикалық тұрғыдан жылулық сорғыш - тоңазытқыш машиналарға кері машина Конденсатор тұтынушыға жылу бөлетін жылуалмастырғыш аппарат болып саналады, ал буландырғыш – суаттардағы, жер қабатындағы, ағын сулардағы және т.б. жерлерде кездесетін төменгі потенциалды жылуды кәдеге асыратын жылуалмастырғыш аппарат болып табылады (5.5 сурет). 5.5 сурет – Жылулық сорғыштың жұмыстық сұлбасы 71 Жұмыс істеу принципіне байланысты жылулық сорғыштар компрессорлық және абсорбциялық болып бөлінеді. Компрессорлық жылулық сорғыш электрлік қозғалтқыш көмегімен қозғалысқа түседі, ал абсорбциялық жылулық сорғыштар энергия көзі ретінде жылуды пайдалануы мүмкін. Компрессор үшін де төменгі потенциалды жылу көздері қажет. Компрессор жұмыс кезінде электр энергиясын тұтынады. Өндірілетін жылу энергиясы мен тұтынылған электр энергиясының қатынасы трансформациялау коэффициенті (түрлендіру коэффициенті) деп аталады және жылулық сорғыштың тиімділігінің көрсеткіші болып табылады. Бұл шама буландырғыш пен конденсатордағы температуралардың мөлшерінің айырмашылығына тәуелді: айырмашылық неғұрлым көп болса, соғұрлым аз. Қазірге кездегі жылулық сорғыштардың тиімділігінің нақты мәндері: температура 20 о С кезінде 2,0 тең, ал температура +7 °C кезінде 4,0 тең. 5.6 суретте компрессорлық жылулық сорғышты қолданатын жылумен қамтамасыз ету жүйесінің сұлбасы көрсетілген. Ыстық су скважинадан 1 жылулық сорғыштың буландырғышына жіберіледі, ол жерде жылу тез буланатын жұмыстық затқа беріледі. Пайда болған булар компрессормен 3 сығылып, конденсаторға 4 бағытталады, ол жерде өте жоғары қысымда конденсацияланады, нәтижесінде бөлінген жылу жылыту жүйесіндегі суға беріледі. Салқындатылған суды канализацияға ағызады. 1 – скважина; 2 – буландырғыш; 3 – компрессор; 4 – конденсатор; 5 – реттегіш вентиль. 5.6 сурет - Жылу сорғышты қолданатын геотермальдық жылумен қамтамасыз ету сұлбасы 5.7 сурет – Жылу көзі ретінде жердің энергиясын қолдану Жылу көзі ретінде жер энергиясын қолданғанда сұйық айналатын құбыр желісін осы аудандағы жердің қату деңгейінен 30 см...50 см төмен тереңдікке көміледі (5.7 сурет). Өнімділігі 10 кВт жылулық сорғышын орналастыру үшін 400 м 2 (20 м х20 м) жерді қажет ететін, ұзындығы 250 м...450 м контур қажет. |