Centrales thermiques géothermiques à circuit unique. Schéma, description

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Circuit unique centrales thermiques géothermiques. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans une unité à boucle unique, fonctionnant, par exemple, au premier étage de la TPP de Pauzhetskaya, la fraction de vapeur est séparée du mélange géothermique vapeur-eau dans le séparateur et entre dans la turbine à condensation fonctionnant à la vapeur saturée (Fig. 4.1) . Le liquide de refroidissement du puits transporte une grande quantité de sels et de gaz nocifs (y compris le sulfure d'hydrogène H₂S), dont la présence dans le circuit vapeur est inacceptable. Une séparation de la vapeur est donc nécessaire. Les centrales géothermiques étrangères utilisent principalement des séparateurs centrifuges tels que des dispositifs à cyclones, qui fournissent une teneur en humidité résiduelle de la vapeur au niveau de 0,5 %. En Russie, ENI-Nom a développé un séparateur gravitaire, à la sortie duquel l'humidité de la vapeur varie de 0,01 à 0,05 %. Si vous utilisez également le rinçage de la vapeur « chaude » avec du condensat pur (jusqu'à 1,2 % de la consommation totale de condensat), alors la qualité de la vapeur devient la même que dans les centrales thermiques et nucléaires traditionnelles.

Centrales thermiques géothermiques à circuit unique
Fig.4.1. Schéma thermique d'un GeoTPP à boucle unique

L'eau géothermique chaude est dirigée du séparateur de vapeur 5 vers le réchauffeur de réseau 4, où sa chaleur est utilisée pour le chauffage, puis pompée vers la formation par la pompe 3 conformément aux exigences de protection de l'environnement et de maintien de la pression de la formation. Typiquement, la profondeur de ces puits de retour 2 est approximativement la même que celle des puits de production 1. Les coûts de forage sont l'un des principaux postes de coûts de l'énergie géothermique. Les sels des eaux géothermiques sont très corrosifs, les canalisations doivent donc bénéficier d'une protection fiable sous forme de revêtements et de revêtements polymères.

La vapeur du séparateur pénètre dans la turbine 7, qui entraîne le générateur électrique 8. La vapeur rejetée dans la turbine est envoyée au condenseur 9, dans lequel l'eau froide de l'environnement est pompée par la pompe de circulation 10. Le condensat est rejeté dans les plans d'eau locaux.

Ces dernières années, il y a eu une tendance à assembler des centrales géothermiques avec des unités de puissance modulaires prêtes à l'usine. Lors de leur utilisation, les travaux de construction et d'installation sur site sont réduits au minimum. L'usine de turbines de Kaluga produit des modules de condensation d'une capacité de 4 MW, et des unités modulaires d'une capacité de 20 MW sont en cours de développement. Des turbines à condensation et à contre-pression pour centrales géothermiques de différentes capacités figurent également dans les plans de production des usines métallurgiques de Leningrad et de Kirov.

Le site de construction d'une centrale géothermique doit être choisi avec la possibilité d'alimenter en eau froide de l'environnement le condenseur de l'unité turbine à vapeur. Un inconvénient important des centrales géothermiques à circuit unique est la présence de gaz non condensables dans la vapeur géothermique, qui ne sont pas séparés dans le séparateur. Pour cette raison, il est impossible de créer un vide poussé dans le condenseur et la perte de chaleur dans la turbine est sous-estimée.

, kW (4.1)

où - efficacité thermique du cycle, déterminée par la relation (3.2), est le rendement interne relatif de la turbine, - rendement électrique du turbogénérateur, d - consommation de vapeur, kg/s. La consommation d'eau froide de l'environnement pour la condensation de la vapeur est égale à

, kg/s (4.2)

où - enthalpie du condensat, kJ/kg, s = 4,19 kJ/(kg.K) - capacité calorifique de l'eau, - différence de température de l'eau froide dans le condenseur, °C.

Dans GeoTEP, il existe également des pertes d'énergie pour besoins propres (principalement pour l'entraînement de la pompe de circulation fournissant l'eau de l'environnement au condenseur, et pour l'entraînement de la pompe de pompage des eaux usées dans la formation), qui sont prises en compte par le coefficient . Le rendement total de l'installation est égal au produit , dans les installations existantes, il est de 15.22 %. Compte tenu de l'utilisation de l'eau chaude séparée dans le séparateur pour les besoins d'approvisionnement en chaleur, l'utilisation bénéfique de la ressource géothermique peut dépasser 50 %.

Auteur : Labeish V.G.

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