В одноконтурной установке, работающей, например, на первой очереди Паужетской ТЭС, паровая фракция выделяется из геотермальной пароводяной смеси в сепараторе и поступает на конденсационную турбину, работающую на насыщенном паре (рис. 4.1). Теплоноситель из скважины несет в себе большое количество солей и вредных газов (в том числе, сероводород H₂S), присутствие которых в паровом контуре недопустимо. Поэтому необходима сепарация пара. На зарубежных ГеоТЭС применяются в основном центробежные сепараторы типа циклонных аппаратов, которые обеспечивают остаточную влажность пара на уровне 0,5%. В России ЭНИ-Ном разработан гравитационный сепаратор, на выходе из которого влажность пара составляет от 0,01 до 0,05%. Если применить еще промывку "острого" пара чистым конденсатом (до 1,2% от общего расхода конденсата), то качество пара становится таким же, как в традиционных ТЭС и АЭС.

Рис.4.1. Тепловая схема одноконтурной ГеоТЭС

Горячая геотермальная вода направляется из сепаратора пара 5 в сетевой подогреватель 4, где ее теплота используется для теплофикации, и затем закачивается насосом 3 обратно в пласт по требованиям охраны окружающей среды и поддержания пластового давления. Обычно глубина таких обратных скважин 2 примерно такая же, как и у эксплуатационных скважин 1. Затраты на буровые работы - одна из основных статей расходов на геотермальную энергетику. Соли геотермальных вод весьма активны в коррозионном отношении, поэтому трубы должны иметь надежную защиту в виде плакирующих и полимерных покрытий.

Пар из сепаратора поступает в турбину 7, приводящую в движение электрогенератор 8. Отработавший в турбине пар направляется в конденсатор 9, в который циркуляционным насосом 10 закачивается холодная вода из окружающей среды. Конденсат сливается в местные водоемы.

В последние годы наметилась тенденция компоновки геотермальных электростанций модульными энергоблоками максимальной заводской готовности. При их применении строительно-монтажные работы на площадке сводятся к минимуму. Калужский турбинный завод выпускает конденсационные модули мощностью 4 МВт, разрабатываются модульные блоки мощностью 20 МВт. Конденсационные и противодавленческие турбины для ГеоТЭС различной мощности стоят также в планах выпуска Ленинградского металлического и Кировского заводов.

Место под строительство ГеоТЭС необходимо выбирать с возможностью подачи холодной воды из окружающей среды в конденсатор паротурбинной установки. Существенным недостатком одноконтурных ГеоТЭС является присутствие в геотермальном паре неконденсирующихся газов, которые не отделяются в сепараторе. По этой причине в конденсаторе невозможно создать глубокий вакуум и теплоперепад в турбине оказывается заниженным.

, кВт (4.1)

где - термический КПД цикла, определяемый по соотношению (3.2), - относительный внутренний КПД турбины, - электрический КПД турбогенератора, d - расход пара, кг/с. Расход холодной воды из окружающей среды на конденсацию пара равен

, кг/с (4.2)

где - энтальпия конденсата, кДж/кг, с = 4,19 кДж/(кг.К) - теплоемкость воды, - перепад температур холодной воды в конденсаторе, оС.

В ГеоТЭУ имеют место также потери энергии на собственные нужды (главным образом, на привод циркуляционного насоса, подающего воду из окружающей среды в конденсатор, и на привод насоса закачки отработанной воды в пласт), которые учитываются коэффициентом . Полный КПД установки равен произведению , в действующих установках он составляет 15.22%. С учетом использования для нужд теплоснабжения горячей воды, отделяемой в сепараторе, полезное использование геотермального ресурса может превышать 50%.

Автор: Лабейш В.Г.