Турбокомпрессорная геотермальная установка закрытого цикла, рассмотренная выше, позволяющая значительно снизить потери теплоты за счет недоохлаждения воды в парогенераторе. Однако она обладает рядом крупных недостатков, которые препятствуют ее реа­лизации. Эти недостатки, связанные со сложностью конструкции и низкими значениями полезной удельной работы, устраняются в тур­бокомпрессорных геотермальных установках открытого цикла.

В качестве холодного источника в этих установках используется окружающая атмосфера, поэтому они не требуют конденсатора и гра­дирни с обслуживающими их агрегатами. Кроме того, турбокомпрес­сорные установки открытого цикла не нуждаются в специальных регу­лирующих устройствах, поддерживающих заданную массу несконден - сировавщегося газа в цикле. Это необходимо для установок закрытого цикла. А их тепловая схема позволяет в полной мере использовать газ, содержащийся в геотермальном теплоносителе, что существенно повышает эффективность использования геотермальной энергии.

Безусловно, реализация турбокомпрессорной установки открытого цикла связана с основной сложностью непосредственного использова­ния минерализованных геотермальных вод в цикле, заключающейся в трудности удаления солеотложений.

Однако последние научные исследования, выполненные в этом направлении, показывают, что процесс генерации пара в турбоком­прессорных установках за счет соответствующего повышения давления

за компрессором можно производить без нарушения углекислотного равно­весия геотермального теплоносителя.

Это позволяет избежать выпадения солей кальция и магния, создающих основную минерализацию воды.

Принципиальная тепловая схема турбокомпрессорной геотермальной установки открытого цикла изобра­жена на рис. 6.5.

Воздух непосредственно из атмос­феры (холодного источника) заби­рается компрессором, сжимается и поступает в парогенератор, куда с другой стороны из эксплуатационной скважины подается геотермальная вода. При контакте газообразной и жидкой фаз, по описанной выше схеме, происходит насыщение воз­духа паром за счет охлаждения воды. Одновременно при этом паро­воздушная смесь разбавляется газом, выделяющимся из геотермаль­ной воды вследствие понижения ее давления.

Охлажденная в парогенераторе вода забирается насосом и направля­ется в скважину. Полученная паровоздушная смесь направляется в тур­бину, где, расширяясь, выполняет техническую работу и далее направля­ется в окружающую атмосферу, отдавая теплоту холодному источнику.

Процессы сжатия потока в компрессоре, генерации пара и расшире­ния в турбине идентичны с процессами турбокомпрессорной установки закрытого цикла и совершаются в агрегатах установки. А вот процесс передачи теплоты холодному источнику (окружающей среде) соверша­ется за пределами установки. Это исключает необходимость в конденса­торе и обслуживающих его элементах (градирне и насосах охлаждающей воды), не требуя холодного источника с жидким рабочим телом.

Примечание.

Существенные отличия рассматриваемых установок— в возмож­ностях использования потенциальной энергии газа, содержащегося в геотермальной воде и выделяющегося при расширении в пароге­нераторе или в специально предназначенном для этой цели дегаза­торе.

В установках закрытого цикла этот газ должен удаляться из цикла, как уже упоминалось выше, для поддержания в нем постоянного рас­хода несконденсировавшегося рабочего тела. Поэтому, расширяясь в турбине, он совершает полезную работу. Но затем при отсосе из кон­денсатора и сжатии его до атмосферного давления для возможности удаления в окружающую среду, требует затрат полезной работы, т. е. компенсации.

Использование же потенциальной энергии газа, выделяющегося из геотермальной воды, в турбокомпрессорных геотермальных уста­новках открытого цикла не требует компенсации и является «чистой» добавкой работе, совершаемой паром.

Из рассмотренного следует, что турбокомпрессорная геотермаль­ная^ установка открытого цикла аналогично установке закрытого цикла позволяет значительно глубже использовать теплоту геотер­мальной воды по сравнению с паротурбинной установкой.

Одновременно она обладает намного меньшей сложностью и металлоемкостью, а использование в качестве холодного источника атмосферы обещает, ей хорошую перспективу как тепловому двига­телю, т. е. преобразователю геотермальной энергии воды в механиче­скую работу.