Теплофизика и теплопередача в системах геотермальной энергетики

• Автор: Алхасов, Алибек Басирович
• Шифр специальности: 05.14.01
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Махачкала
• Количество страниц: 276 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ИЗУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
1.1. Использование геотермальной энергии за рубежом
1.2. Отечественный опыт использования геотермальной энергии,
1.3. Анализ состояния и перспектив разработки геотермальных месторождений Восточно-Предкавказского артезианского бассейна
ГЛАВА 2. СОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ СПОСОБОВ ДОБЫЧИ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
2.1. Совместно-раздельная добыча пресных низкопотенциальных и термальных минерализованных вод одной скважиной
2.2. Исследование гидродинамического и теплового режимов в скважинах по совместно-раздельной добыче
^ 2.3. Разработка оптимальных конструкций геотермальных скважин для
снижения потерь тепла при добыче теплоносителя
2.4. Определение теплофизических характеристик геотермальных скважин по результатам гидротермических исследований
2.5. Перспективы и эффективность использования горизонтальных технологий бурения в геотермальной энергетике
• ГЛАВА 3. ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
3.1. Теплонасосные системы низкопотенциального геотермального теплоснабжения
3.2. Системы теплонасосного теплоснабжения с грунтовыми теплообменниками в вертикальных скважинах
ф 3.3. Технологические системы добычи и использования среднепотен-
циальных термальных вод с внутрискважинными теплообменниками
3.4. Теплопередача в внутрискважинных теплообменниках

3.5. Совместное использование термальных и поверхностных вод в
орошаемом земледелии
ГЛАВА 4. ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКОЕ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭНЕРГИИ
4.1. Термодинамический анализ и выбор низкокипящих теплоносителей для двухконтурных ГеоЭС
4.2. Разработка технологических схем двухконтурных Г еоЭС
4.3. Оптимизация параметров двухконтурных ГеоЭС
4.3.1. Оптимизация термодинамического цикла, реализуемого во вторичном контуре Г еоЭС
4.3.2. Оптимизация технологических параметров первичного контура ГеоЭС
4.4. Исследование теплообмена и структуры двухфазного потока в внутрискважинном теплообменнике двухконтурной ГеоЭС
4.5. Комбинированные геотермально-парогазовые энергоустановки
ГЛАВА 5. МЕТОДЫ КОМПЛЕКСНОЙ УТИЛИЗАЦИИ ВЫСОКОПАРАМЕТРИЧЕСКИХ ТЕРМОМИНЕРАЛЬНЫХ РЕСУРСОВ
5.1. Извлечение и использование газа, растворенного в термальных водах
5.2. Перспективы использования вихревых труб при утилизации растворенного газа
5.3. Утилизация избыточной потенциальной энергии геотермальных скважин
5.4. Перспективы использования пароэжекторных установок при утилизации геотермальной энергии
5.5. Перспективы комплексного освоения высокопараметрических
гидротермоминеральных ресурсов
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность проблемы. Основой современной энергетической политики стал поиск мер, направленных на повышение эффективности использования энергии, энергосбережение, сокращение или ослабление воздействия энергетических объектов на окружающую среду. Такая стратегия характерна для нетрадиционных возобновляемых источников энергии. Одним из перспективных видом возобновляемой энергии является геотермальная энергия, где накоплен значительный опыт ее практического использования. Несмотря на накопленный опыт доля геотермальной энергии в топливно-энергетическом балансе России незначительна. Установленная мощность ГеоЭС составляет 73 МВТ, а мощность энергоустановок прямого использования тепла — 307 МВт. Скромные масштабы современной геотермальной энергетики явно не соответствуют богатой ресурсной базе.
Для обеспечения заметного вклада геотермальной энергии в топливно-энергетический баланс страны необходимо решить большой комплекс технологических, теплофизических, геомеханических, гидрохимических, гидрогеологических и других проблем, связанных с созданием и эксплуатацией рентабельных геотермальных энергетических систем. Со временем геотермальные энерготехнологические системы и комплексы должны играть существенную роль в развитии народного хозяйства.
Экономика геотермальной энергетики будет зависеть, прежде всего, от снижения стоимости и увеличения темпов проходки геотермальных скважин и от развития способов увеличения их производительности. Необходимо разработать эффективные технологии извлечения из недр геотермальной энергии и рациональные схемы ее использования.
Создание надежных методов гидродинамических, термодинамических и оптимизационных расчетов геотермальных систем является одним из важнейших звеньев в цепи взаимосвязанных проблем освоения тепловой энергии недр.
Рис.2.3. Технологическая схема совместно-раздельной добычи термальных минерализованных и слаботермальных пресных вод.
1- добычная скважина; 2- нагнетательная скважина; 3- межтрубное кольцевое пространство; 4- теплоизоляция; 5- наружная колонна труб(кондуктор); 6- скважина для закачки отработанной воды; 7- нагнетательный насос первичного контура; 8,9- насосы вторичного контура; 10- теплоизолированный бак-аккумулятор; 11- потребитель тепла; 12, 13- верхний и нижний водоносные горизонты.
Геотехнологическая система по совместно-раздельной добыче позволяет также успешно решить проблему охраны окружающей среды, так как минерализованная вода нижнего горизонта после снятия теплового потенциала возвращается обратно в материнский водоносный горизонт [20].
Необходимо отметить, что увеличение температуры воды, поднимающейся в межтрубном кольцевом пространстве с верхнего пласта, приводит к возрастанию дебита пресной воды. Такое увеличение дебита связано с возникновением эффекта термолифта после пуска в эксплуатацию скважины и снижением вязкости воды и может оказаться существенным с ростом глубины