地热发电技术

地热资源是指贮存在地球内部的可再生热能，一般集中分布在构造板块边缘一带，起源于地球的熔融岩浆和放射性物质的衰变。地热资源是一种十分宝贵的综合性矿产资源，其功能多，用途广，地热的利用形式总体上可分为地热发电和直接利用两大类。地热发电是指利用地热蒸汽的动力和热能进行发电，具有全年利用时间长、安全可靠、环保无污染和可持续性的特点。

地热发电是地热利用的最重要方式。地热发电是利用蒸汽的热能在汽轮机中转变为机械能，然后带动发电机发电。将地热流体所运载的热能转换为电能的系统，可分为地热闪蒸发电系统、地热双工质循环发电系统、地热全流发电系统、地热干蒸汽发电系统以及地热联合发电系统。具体如下：

（1）地热闪蒸发电系统 flash geothermal power generation system

地热闪蒸发电系统是将地热井中的地热流体，先送到闪蒸器中进行闪蒸，再将产生的蒸汽引入膨胀 机做功发电的系统。

图1-地热单极闪蒸示意图

工作原理：首先把干蒸汽从蒸汽井中引出，先加以净化，经过分离器分离出所含的固体杂质，然后就可把蒸汽通入汽轮机做功，驱动发电机发电。做功后的蒸汽，可直接排入大气；也可用于工业生产中的加热过程。

应用：这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量很高的场合，或者综合利用于工农业生产和人民生活的场合.

图2-地热双极闪蒸示意图

（2）地热双工质循环发电系统 binary cycle geothermal power generation system

地热双工质循环发电系统由地热流体循环和低沸点工质发电循环组成，是用地热流体在热交换器中加热低沸点工质，使之蒸发为蒸气，再将其引入膨胀机做功发电的系统。

在这种发电系统中，低沸点介质常采用两种流体；一种是采用地热流体作热源；另一种是采用低沸点工质流体作为一种工作介质来完成将地下热水的热能转变为机械能。所谓双循环地热发电系统即是由此而得名。常用的低沸点工质有氯乙烷、正丁烷、异丁烷、氟利昂—11、氟利昂—12等。

优点：利用低温位热能的热效率较高：设备紧凑，汽轮机的尺寸小；易于适应化学成分比较复杂的地下热水。

缺点：不像扩容法那样可以方便地使用混合式蒸发器和冷凝器；大部分低沸点工质传热性都比水差，采用此方式需有相当大的金属换热面积；低沸点工质价格较高，来源欠广，有些低沸点工质还有易燃、易爆、有毒、不稳定、对金属有腐蚀等特性。

图3-地热循环发电系统示意图

（3）地热全流发电系统 total flow geothermal power generation system

地热全流发电系统是将地热井中的地热流体直接引入膨胀机做功发电的系统。

图4-地热全流发电系统示意图

（4）地热干蒸汽发电系统 dry steam geothermal power generation system

地热干蒸汽发电系统是将地热井中的地热干蒸汽直接引入膨胀机做功发电的系统。

首先把干蒸汽从蒸汽井中引出，先加以净化，经过分离器分离出所含的固体杂质，然后就可把蒸汽通入汽轮机做功，驱动发电机发电。做功后的蒸汽，可直接排入大气；也可用于工业生产中的加热过程。

这种系统大多用于地热蒸汽中不凝结气体含量很高的场合，或者综合利用于工农业生产和人民生活的场合.