地熱發(fā)電。是怎么發(fā)電的？靠什么機器？

【專家解說】：地熱能是來自地球深處的可再生性熱能，它起于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。其儲量比目前人們所利用能量的總量多很多，大部分集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。它不但是無污染的清潔能源，而且如果熱量提取速度不超過補充的速度，那么熱能而且是可再生的。 怎樣利用這種巨大的潛在能源呢？意大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子于1940年在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸氣用于發(fā)電。地熱發(fā)電是利用液壓或爆破碎裂法把水注入到巖層，產(chǎn)生高溫蒸氣，然后將其抽出地面推動渦輪機轉(zhuǎn)動使發(fā)電機發(fā)出電能。在這過程中，將一部分沒有利用到的或者廢氣，經(jīng)過冷凝器處理還原為水送回地下，這樣循環(huán)往復(fù)。1990年安裝的發(fā)電能力達到6000MW，直接利用地熱資源的總量相當于4.1Mt油當量。 地熱發(fā)電實際上就是把地下的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能，然后再將機械能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿哪芰哭D(zhuǎn)變過程或稱為地熱發(fā)電。 目前開發(fā)的地熱資源主要是蒸汽型和熱水型兩類，因此，地熱發(fā)電也分為兩大類。 地熱蒸汽發(fā)電有一次蒸汽法和二次蒸汽法兩種。一次蒸汽法直接利用地下的干飽和（或稍具過熱度）蒸汽，或者利用從汽、水混合物中分離出來的蒸汽發(fā)電。二次蒸汽法有兩種含義，一種是不直接利用比較臟的天然蒸汽（一次蒸汽），而是讓它通過換熱器汽化潔凈水，再利用潔凈蒸汽（二次蒸汽）發(fā)電。第二種含義是，將從第一次汽水分離出來的高溫熱水進行減壓擴容生產(chǎn)二次蒸汽，壓力仍高于當?shù)卮髿鈮毫?，和一次蒸汽分別進入汽輪機發(fā)電。 地熱水中的水，按常規(guī)發(fā)電方法是不能直接送入汽輪機去做功的，必須以蒸汽狀態(tài)輸入汽輪機做功。目前對溫度低于100℃的非飽和態(tài)地下熱水發(fā)電，有兩種方法：一是減壓擴容法。利用抽真空裝置，使進入擴容器的地下熱水減壓汽化，產(chǎn)生低于當?shù)卮髿鈮毫Φ臄U容蒸汽然后將汽和水分離、排水、輸汽充入汽輪機做功，這種系統(tǒng)稱“閃蒸系統(tǒng)”。低壓蒸汽的比容很大，因而使氣輪機的單機容量受到很大的限制。但運行過程中比較安全。另一種是利用低沸點物質(zhì)，如氯乙烷、正丁烷、異丁烷和氟里昂等作為發(fā)電的中間工質(zhì)，地下熱水通過換熱器加熱，使低沸點物質(zhì)迅速氣化，利用所產(chǎn)生氣體進入發(fā)電機做功，做功后的工質(zhì)從汽輪機排入凝汽器，并在其中經(jīng)冷卻系統(tǒng)降溫，又重新凝結(jié)成液態(tài)工質(zhì)后再循環(huán)使用。這種方法稱“中間工質(zhì)法”，這種系統(tǒng)稱“雙流系統(tǒng)”或“雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)”。這種發(fā)電方式安全性較差，如果發(fā)電系統(tǒng)的封閉稍有泄漏，工質(zhì)逸出后很容易發(fā)生事故。 20世紀90年代中期，以色列奧瑪特（Ormat）公司把上述地熱蒸汽發(fā)電和地熱水發(fā)電兩種系統(tǒng)合二為一，設(shè)計出一個新的被命名為聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)，該機組已經(jīng)在世界一些國家安裝運行，效果很好。 聯(lián)合循環(huán)地熱發(fā)電系統(tǒng)的最大優(yōu)點是，可以適用于大于150℃的高溫地熱流體（包括熱鹵水）發(fā)電，經(jīng)過一次發(fā)電后的流體，在并不低于120℃的工況下，再進入雙工質(zhì)發(fā)電系統(tǒng)，進行二次做功，這就是充分利用了地熱流體的熱能，既提高發(fā)電的效率，又能將以往經(jīng)過一次發(fā)電后的排放尾水進行再利用，大大地節(jié)約了資源。