Наряду с энергомодулем на индивидуальном рабочем теле разработана перспективная геотермальная модульная энергоустановка на смесевом водоаммиачном рабочем теле (см. рис. 10.13).
Главным преимуществом такой энергоустановки является возможность ее эффективного использования во всем интервале температур энергетических термальных вод и пароводяной смеси – от 90 до 220°C.
Энергоустановки на индивидуальных рабочих телах (РТ) проектируются на определенную температуру греющей воды, ее изменение более чем на 10…20°C приводит к значительному снижению кпд и экономических показателей. Путем изменения концентрации компонентов смесевого рабочего тела можно обеспечить хорошие показатели энергоустановки без изменения ее конструкции во всем указанном интервале температур греющего источника.
Рисунок 10.13 – Тепловая схема водоаммиачной энергоустановки:
1 – парогенератор; 2 – турбина; 3 – конденсатор; 4 – эжектор; 5 – питательный насос; 6 – экономайзерная часть регенератора; 7 – испарительная часть регенератора
На рис. 10.14 приведено сопоставление удельной выработки электроэнергии на килограмм термальной воды для двухконтурных энергоустановок, использующих в качестве рабочего тела водоаммиачную смесь, воду и аммиак, в зависимости от температуры термальной воды.
Прежде всего, водоаммиачное рабочее тело превосходит по эффективности индивидуальные РТ. При этом мощность на валу водоаммиачной турбины при изменении температуры термальной воды в указанном интервале меняется в пределах 15%, а мощность пароводяной и аммиачной турбин – в 4 раза. Кроме того, пароводяная турбина по сравнению с водоаммиачной при этих температурах греющей воды имеет значительно большие массогабаритные показатели и работает в вакуумной области.
Рисунок 10.14 – Зависимость максимальной выработки электроэнергии от температуры термальной воды:
1 – водоаммиачная смесь; 2 – вода; 3 – аммиак
Благодаря лучшим, чем у углеводородов и фреонов, характеристикам теплопередачи удается также заметно снизить удельную металлоемкость и стоимость парогенератора и конденсатора энергоустановки на водоаммиачной смеси по сравнению с энергомодулем на индивидуальных РТ. Если максимальная мощность транспортабельного энергомодуля на индивидуальных РТ не превышает 2 МВт, то на водоаммиачном РТ она может быть увеличена до 10 МВт. Следует отметить также широкие возможности использования таких энергоустановок для утилизации сбросного тепла в промышленности.
К настоящему времени в ЭНИНе с участием ОАО «Кировэнергомаш» разработана методика и выполнен расчет турбины, теплообменного оборудования и питательного насоса, подтверждающий возможность создания высокоэффективной унифицированной водоаммиачной энергоустановки на интервал температур греющего источника 90…220°C.
Технический проект энергомодуля мощностью 5 МВт на водоаммиачном РТ выполнен в 1996 г.
Создание такого энергомодуля в рамках международного сотрудничества может иметь большую перспективу. Водоаммиачные модульные энергоустановки могут стать дешевым универсальным оборудованием для всех геотермальных месторождений – как парогидротермальных, так и водяных. Отсутствие такого оборудования при широком разнообразии температур геотермальных источников является серьезным препятствием для освоения геотермальных ресурсов во многих странах.