地热发电原理与技术详解

地热发电原理与技术详解

地热发电是一种利用地下热水和蒸汽为动力源的新型发电技术。它不仅节能环保、清洁无污染，而且发展前景广阔。本文将详细介绍地热发电的原理和技术，帮助读者全面了解这一重要的新能源技术。

一、地热发电原理

地热发电是利用地下热水和蒸汽为动力源的一种新型发电技术。其基本原理与火力发电类似，也是根据能量转换原理，首先把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。地热发电实际上就是把地下的热能转变为机械能，然后再将机械能转变为电能的能量转变过程或称为地热发电。

二、地热发电技术

1. 一次蒸汽法

一次蒸汽法直接利用地下的干饱和(或稍具过热度)蒸汽，或者利用从汽、水混合物中分离出来的蒸汽发电。

2. 二次蒸汽法

二次蒸汽法有两种含义，一种是不直接利用比较脏的天然蒸汽(一次蒸汽)，而是让它通过换热器汽化洁净水，再利用洁净蒸汽(二次蒸汽)发电。第二种含义是，将从第一次汽水分离出来的高温热水进行减压扩容生产二次蒸汽，压力仍高于当地大气压力，和一次蒸汽分别进入汽轮机发电。

地热水中的水，按常规发电方法是不能直接送入汽轮机去做功的，必须以蒸汽状态输入汽轮机做功。对温度低于100℃的非饱和态地下热水发电，利用抽真空装置，使进入扩容器的地下热水减压汽化，产生低于当地大气压力的扩容蒸汽然后将汽和水分离、排水、输汽充入汽轮机做功，这种系统称“闪蒸系统”。低压蒸汽的比容很大，因而使气轮机的单机容量受到很大的限制。但运行过程中比较安全。如氯乙烷、正丁烷、异丁烷和氟里昂等作为发电的中间工质，地下热水通过换热器加热，使低沸点物质迅速气化，利用所产生气体进入发电机做功，做功后的工质从汽轮机排入凝汽器，并在其中经冷却系统降温，又重新凝结成液态工质后再循环使用。这种方法称“中间工质法”，这种系统称“双流系统”或“双工质发电系统”。这种发电方式安全性较差，如果发电系统的封闭稍有泄漏，工质逸出后很容易发生事故。

3. 混合蒸汽法

20世纪90年代中期，以色列奥玛特(Ormat)公司把上述地热蒸汽发电和地热水发电两种系统合二为一，设计出一个新的被命名为联合循环地热发电系统，该机组已经在世界一些国家安装运行，效果很好。

地热蒸汽发电系统
利用地热蒸汽推动汽轮机运转，产生电能。本系统技术成熟、运行安全可靠，是地热发电的主要形式。西藏羊八井地热电站采用的便是这种形式。

4. 双循环发电系统

也称有机工质朗肯循环系统。它以低沸点有机物为工质，使工质在流动系统中从地热流体中获得热量，并产生有机质蒸汽，进而推动汽轮机旋转，带动发电机发电。

5. 全流发电系统

本系统将地热井口的全部流体，包括所有的蒸汽、热水、不凝气体及化学物质等，不经处理直接送进全流动

6. 全流发电系统地热发电

力机械中膨胀做功，其后排放或收集到凝汽器中。这种形式可以充分利用地热流体的全部能量，但技术上有一定的难度，尚在攻关。

地热发电的原理往简单了说，就是不同能量的转换，也就是把地热能转换为机械能，再把机械能转换为电能。但是往复杂了说，它也牵扯到了许许多多的技术问题和细节方面的处理，比如上文提及的一次蒸汽法和二次蒸汽法两种方法就是其中应用广泛的处理方法，并且如果想要保障用户能够安全使用，那么一些大型机械设备的设计制造也是不可或缺的。