甘孜地热发电热力计算及防垢初步研究

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目前,可再生能源正逐步发展为世界能源格局中的重要一环。其中,地热资源的开发受到了全世界的广泛关注,而地热发电是其关注的热点。我国地热资源丰富,2010年世界地热大会之后,国内掀起了地热开发的热潮,地热能开发力度正在逐步加大。然而地热发电中的结垢问题却严重阻碍了这一技术的进一步发展和应用。因此,本文结合四川甘孜地区地热井放喷情况,对甘孜地热发电热力系统进行了优化计算并对防垢技术进行了初步研究。  为指导甘孜地热发电项目的建设,本文利用放喷时实测的热力参数,对甘孜地热发电系统进行热力计算及优化选择。本文分析了单级闪蒸、双级闪蒸、基本朗肯、两级朗肯、预热朗肯、闪蒸朗肯等六种发电系统,并比较了各系统的发电量、热效率、炯效率、尾水温度等参数。计算结果显示两级朗肯系统和闪蒸朗肯系统为比较合适的发电系统,可根据实际情况选取。  为解决甘孜地区地热水结垢问题,本文首先结合地热井放喷试验数据,对甘孜地热水样应用结垢模型,分析结果显示地热井口地热水为轻微结垢。由于实验条件限制,所取水样为井口已经部分结垢的地热水。但如果所取水样为地热井闪蒸点以下或者放喷前的地热水,算得的结垢趋势会更严重。其次,对地热水结垢成分进行了XRD分析,得出甘孜地热井主要为碳酸钙结垢。在充分调研国内外地热井防垢措施的基础上,对甘孜地热井采用添加阻垢剂的方法进行防垢,阻垢剂的加药深度在闪蒸深度以下100m处。  为确定阻垢剂的加药深度,本文通过对地热井的综合分析(稳态流分析)来计算甘孜地热井的闪蒸深度。在井口参数为压力0.318MPa、温度114.99℃和流量15.922 kg/s的工况下算得闪蒸压力为2.252MPa、闪蒸深度为井下263m。除了通过综合分析计算甘孜地热井的闪蒸状态外,本文还运用了WellSim软件来模拟地热井放喷时的井筒热力参数。在上述相同工况下算得的闪蒸压力为2.323MPa、闪蒸深度为井下271 m。通过综合分析和WellSim两种方法所得的闪蒸深度和压力相差不大,说明算得的闪蒸深度是可信的。  本文对甘孜地热井发电系统进行了热力计算,为该地区地热发电项目的建设提供了相应的技术支持。另外本文提出的两种地热井闪蒸状态的计算方法,为该地区地热电站的防垢工作打下理论基础。
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