Геотермаль худгууд хэрхэн ажилладаг, суурилуулдаг вэ
Геотермаль энерги нь дэлхийн дотроос дулааныг ашигладаг сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэр юм. Галын цагираг дагуу орших Индонез зэрэг олон оронд геотермаль энерги нь цахилгаан үйлдвэрлэх, дулааныг шууд ашиглах асар их боломжтой. Геотермаль энергийг ашиглах хамгийн чухал бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн нэг бол геотермаль худаг бөгөөд энэ нь газрын доорхи усан сангаас халуун шингэн (уур болон/эсвэл халуун ус) авахын тулд өрөмдсөн нүх юм. Энэ нийтлэлд геотермаль худаг хэрхэн ажилладаг, суурилуулах ерөнхий алхмуудыг авч үзэх болно.
1. Геотермаль худаг гэж юу вэ?
Геотермаль худаг гэдэг нь геотермаль усан сангийн бүсэд хүрэхийн тулд тодорхой гүнд өрөмдсөн худаг юм. Энэ усан сан нь даралттай халуун шингэн, уур, халуун ус, конденсацлагдаагүй хий (тодорхой концентрацитай CO₂ ба H₂S гэх мэт)-ийн холимог агуулдаг. Нэгээс олон төрлийн геотермаль худаг байдаг; геотермаль талбай нь ихэвчлэн дараахь зүйлийг агуулдаг.
1. Үйлдвэрлэлийн худаг: халуун шингэнийг гадаргуу дээр урсгаж, ашиглах зориулалттай.
2. Тарилгын худаг: даралт тогтвортой байж, хүрээлэн буй орчныг илүү сайн хамгаалахын тулд өтгөрүүлсэн ус эсвэл давсны уусмал (эрдэслэг өндөр агууламжтай халуун ус)-ыг усан сан руу буцааж өгдөг.
3. Худгуудыг хянах: даралт, температур болон усан сангийн төлөв байдлыг хянах.
Энэхүү худгийн хослолоор газрын гүний дулааны систем тогтвортой ажиллаж, усан сангийн тэнцвэрийг хадгалж, талбайн ашиглалтын хугацааг уртасгах боломжтой.
2. Геотермаль худгууд хэрхэн ажилладаг вэ
Геотермаль худаг хэрхэн ажилладаг нь усан сангийн шинж чанар болон ашигласан үйлдвэрлэх технологиос хамаарна. Гэсэн хэдий ч ерөнхий зарчим нь дараах байдалтай байна.
а) Геотермаль дулаан үүсч, усан сангуудад хадгалагддаг
Дулаан нь дэлхийн гүнээс, магмын идэвхжил эсвэл байгалийн дулааны градиентээс үүсдэг. Доошоо нэвчиж буй гүний ус халааж, сүвэрхэг эсвэл хагарсан чулуулагт хуримтлагдаж, усан сан үүсгэдэг. Гүн дэх өндөр даралт нь шингэнд их хэмжээний энерги хадгалах боломжийг олгодог.
б) Халуун шингэн нь үйлдвэрлэлийн худгаар дамжин дээшээ гардаг
Үйлдвэрлэлийн худгийг нээх үед даралтын зөрүү нь шингэнийг дээшээ хөдөлгөхөд хүргэдэг. Зарим тохиолдолд шингэн нь насосгүйгээр өөрөө (артезиан) урсаж болно. Зарим төрөлд, ялангуяа дунд зэргийн температуртай геотермаль системд худгийн насос шаардлагатай байж болно.
в) Уур ба усыг ялгах (шаардлагатай бол)
Хэрэв гарч буй шингэн нь уур ба усны холимог бол гадаргуугийн тусгаарлагчийг ашиглана. Уурыг турбин руу чиглүүлдэг бол халуун усыг (давсны уусмал) шахах худаг руу буцааж эсвэл бусад зорилгоор (халаалт, хатаах, эсвэл үйлдвэрлэлийн процесс гэх мэт) ашиглаж болно.
d) Цахилгаан эсвэл шууд дулаанд хувиргах
Геотермаль цахилгаан станцын гурван үндсэн схем нь:
– Хуурай уур: хуурай уур нь турбиныг шууд эргүүлдэг.
– Гялсгуур уур: даралттай халуун ус бага даралттай уур болж “гялсгуураар” урсдаг; уур нь турбиныг эргүүлдэг.
– Хоёртын мөчлөг: Геотермаль шингэнээс ялгарч буй дулаан нь дулаан солилцуурт хоёрдогч ажлын шингэнийг (жишээлбэл, изобутан) халаадаг; ажлын шингэн нь ууршиж, турбиныг эргүүлдэг. Энэ схем нь усан сангийн температур багатай үед тохиромжтой бөгөөд илүү битүү гогцоотой байх хандлагатай тул ялгаруулалт бага байдаг.
e) Шингэнийг усан сан руу дахин шахах
Эрчим хүчийг гаргаж авсны дараа үлдсэн шингэнийг ерөнхийдөө тарилгын худгаар дахин шахдаг. Тарилга нь дараахь зүйлийг тусалдаг.
- усан сангийн даралтыг хадгалах;
- үйлдвэрлэл буурах эрсдлийг бууруулах;
- байгаль орчинд эрдэс усны хаягдлыг бууруулах,
- урт хугацааны тогтвортой байдлыг дэмждэг.
3. Геотермаль худаг суурилуулах үе шатууд
Геотермаль худаг суурилуулах нь геологийн судалгаа, өрөмдлөгийн инженерчлэл, аюулгүй байдал, байгаль орчны зөвшөөрөл, менежментийг хамарсан нарийн төвөгтэй үйл явц юм. Ерөнхий алхмууд нь дараах байдалтай байна.
1) Урьдчилсан болон хайгуулын судалгаа
Өрөмдлөг хийхээс өмнө худгийн эвдрэлээс үүдэлтэй өндөр өртөг гарах эрсдлийг бууруулах, ирээдүйтэй байршлыг тогтоох зорилгоор судалгаа хийдэг. Энэ үе шатанд дараахь зүйлс орно.
– Геологийн судалгаа: чулуулгийн зураглал, хагарлын бүтэц, гадаргуугийн илрэл (халуун рашаан, фумарол).
– Геохими: усан сангийн температур болон шингэний гарал үүслийг тооцоолохын тулд халуун усны агууламжийн шинжилгээ.
– Геофизик: газрын доорх байгууламжийг зураглахын тулд соронзонтеллурик (MT), таталцлын, газар хөдлөлтийн эсвэл эсэргүүцлийн аргууд.
– Худгийн байршлыг сонгох: хүртээмж, газрын гадаргын байдал, аюулгүй байдал болон боломжит дулааны нөөцийг харгалзан үзэх.
Хайгуулын үр дүнгээс зорилтот гүн, өрөмдлөгийн чиглэл (босоо эсвэл чиглэлтэй) болон техникийн зураг төслийг тодорхойлно.
2) Зөвшөөрөл, AMDAL болон талбайн бэлтгэл
Геотермаль төслүүд нь томоохон хэмжээний бөгөөд ихэвчлэн эмзэг бүс нутагт байрладаг тул дараахь зүйлийг хийх шаардлагатай байна.
- журмын дагуу тусгай зөвшөөрөл олгох;
– хүрээлэн буй орчны судалгаа (жишээ нь AMDAL),
– олон нийтийн хэлэлцүүлэг болон нийгмийн менежментийн төлөвлөгөө.
Талбай дээр хязгаарлагдмал хэмжээний газар чөлөөлөх, худгийн талбай барих, замд нэвтрэх, борооны ус болон өрөмдлөгийн шаврыг зайлуулах ус зайлуулах систем барих ажлыг гүйцэтгэсэн.
3) Өрлөг болон тоног төхөөрөмжийг дайчлах
Геотермаль өрөмдлөгийн төхөөрөмж нь газрын тос, хийн төхөөрөмжөөс хэд хэдэн талаараа ялгаатай бөгөөд голчлон өндөр температур болон зэврэлт үүсэх магадлалтай холбоотой. Ачаалан авч явдаг тоног төхөөрөмжид дараахь зүйлс орно.
– өрөм болон өргөх систем,
- шаврын шахуурга,
- өрмийн хоолой болон өрмийн хошуу,
– худгийн хяналтын тоног төхөөрөмж (тэсрэлтээс урьдчилан сэргийлэх/BOP),
– шингэн боловсруулах систем, сав, аюулгүйн байгууламж.
4) Алхам алхмаар өрөмдөх (хэсэгчилсэн өрөмдлөг)
Геотермаль худгийг ихэвчлэн гүн нэмэгдэхийн хэрээр диаметр нь буурах үе шаттайгаар өрөмддөг:
– Дамжуулагчийн бүрхүүл: газрын хамгийн дээд хэсгийг тогтворжуулж, нуралтаас урьдчилан сэргийлэх анхны хоолой.
– Гадаргуугийн бүрхүүл: гүехэн уст давхаргыг хамгаалж, анхны хамгаалалтыг хангана.
– Завсрын бүрхүүл (шаардлагатай бол): тодорхой тогтворгүй эсвэл даралттай чулуулгийн бүсэд зориулагдсан.
– Үйлдвэрлэлийн бүрхүүл/доторлогоо: шингэний урсгалыг хянахын тулд үйлдвэрлэлийн бүсийг доторлоно.
Өрөмдлөгийн явцад өрөмдлөгийн шаврыг чулуулгийн зүслэгийг өргөх, худгийн цооногийг тогтворжуулах, даралтыг хянах, өрөмдлөгийн хошууг хөргөхөд ашигладаг. Геотермаль эрчим хүчний салбарт нэмэлт бэрхшээлүүдэд чулуулгийн хагарал, шаврын шинж чанарт нөлөөлдөг хэт өндөр температурын улмаас эргэлтийн алдагдал орно.
5) Суултын яндан суурилуулах болон цементлэх
Хэсэг бүрийг өрөмдсөний дараа бэхэлгээ болон цементлэх ажлыг гүйцэтгэдэг. Цементлэх нь дараах зорилготой тул маш чухал юм.
– бүрхүүлийг чулуулгийн формацид холбох,
- давхаргын хооронд шингэн алдагдахаас сэргийлнэ;
– өндөр температурт худгийн бүрэн бүтэн байдлыг сайжруулах.
Геотермаль цементийн материалыг худаг халаалт-хөргөлтийн мөчлөгт орох үед хагарал үүсэхээс сэргийлж халуунд тэсвэртэй, дулаанд тэсвэртэй байхаар зохион бүтээгдсэн.
6) Худгийн хяналт ба аюулгүй байдал
Геотермаль энерги нь даралттай уур болон H₂S зэрэг аюултай хий үүсгэдэг. Тиймээс аюулгүй байдлын стандартууд маш хатуу байдаг бөгөөд үүнд дараахь зүйлс орно.
– BOP суурилуулалт,
– худгийн хяналтын журам,
- хийн хяналт,
- хувийн хамгаалах хэрэгсэл ашиглах,
- онцгой байдлын хариу арга хэмжээний төлөвлөгөө.
7) Худгийг бүрэн гүйцэд бөглөх болон өдөөх
Зорилгодоо хүрсний дараа дуусгах үе шатыг дараах байдлаар гүйцэтгэнэ.
– худгийн амсар болон аюулгүйн хавхлагыг суурилуулах,
– цооролт суурилуулах эсвэл тодорхой үйлдвэрлэлийн бүсийг нээх (зураг төслөөс хамааран),
– өдөөлт (шаардлагатай бол), жишээлбэл, шингэний урсгалын нэвчилтийг нэмэгдүүлэхийн тулд худаг цэвэрлэх эсвэл боловсруулах.
Геотермаль технологид ашиглалтын хугацаа дуусахдаа царцдас (цахиур эсвэл кальцит зэрэг эрдэс бодисын тунадасжилт) болон зэврэлтийг харгалзан үзэх ёстой.
8) Үйлдвэрлэлийн туршилт (худагны туршилт)
Худаг өрөмдсөн бол түүнийг шууд байнга ашигладаггүй. Дараах туршилтуудыг хийдэг.
– уур/усны үйлдвэрлэлийн хурдыг хэмжих урсгалын туршилт,
- температур ба даралтын хэмжилт,
– шингэний химийн шинжилгээ,
– урсгалын тогтвортой байдал болон өргөжих боломжийн үнэлгээ.
Туршилтын өгөгдөл нь худаг нь үйлдвэрлэлд тохиромжтой, засвар шаардлагатай, эсвэл шахах худаг болгон ашиглахаар төлөвлөж байгаа эсэхийг тодорхойлдог.
9) Гадаргуугийн байгууламжуудтай нэгтгэх
Худаг ашиглалтын шатанд ороход худаг дараахтай холбогдоно:
– хоёр фазын хоолой (уур-ус) эсвэл уурын хоолой,
– ялгагч болон цэвэрлэгч,
– генератор (турбин, конденсатор, хөргөлтийн цамхаг),
– буцаан тарилгын шугам.
Сүлжээг бүхэлд нь өндөр температур, даралт болон зэврэлтийн нөхцөлд тэсвэртэй байхаар зохион бүтээсэн.
4. Геотермаль худаг суурилуулахад тулгардаг гол бэрхшээлүүд
Геотермаль худаг суурилуулах нь дараах өвөрмөц бэрхшээлүүдтэй тулгардаг:
– Багаж хэрэгслийн элэгдлийг хурдасгаж, цемент/бүрээсэнд нөлөөлдөг хэт өндөр температур.
– Хагарсан чулуулгийн эргэлтийн алдагдал нь өрөмдлөгийн зардал болон хугацааг нэмэгдүүлж болзошгүй.
– Хоолой болон гадаргуугийн тоног төхөөрөмжид нөлөөлж буй зэврэлт ба хайрга үүсэх.
– Уурын болон усны эрсдэл болон хийн ялгарлыг бууруулах, хянах систем шаарддаг.
– Байршил руу хүрэх зам нь ихэвчлэн уулархаг газар байдаг тул ложистикийн асуудал хүндрэлтэй байдаг.
Тиймээс геотермаль дизайн, материал, ашиглалтын журам нь урт хугацааны найдвартай байдалд ихээхэн ач холбогдол өгдөг.
5. Дүгнэлт
Геотермаль худгууд нь геотермаль эрчим хүч цуглуулах гол гарц юм: усан сангаас гарч буй халуун шингэнийг үйлдвэрлэлийн худгуудаар дамжуулан өргөж, гадаргуу дээр боловсруулж цахилгаан эсвэл шууд дулаан үйлдвэрлэж, дараа нь тогтвортой, тогтвортой системийг хадгалахын тулд шахах худгуудаар дамжуулан газар доор буцаадаг. Суурилуулалт нь хайгуул, зөвшөөрөл авахаас эхлээд өрөмдлөг, бүрхүүл, цемент суурилуулах, үйлдвэрлэлийн туршилт, үйлдвэрлэх байгууламжийг нэгтгэх хүртэл хэд хэдэн алхмуудыг шаарддаг. Нарийн төлөвлөлт, өндөр аюулгүй байдлын стандартын тусламжтайгаар геотермаль худгууд нь цэвэр эрчим хүчний шилжилт болон үндэсний эрчим хүчний аюулгүй байдлыг дэмжих стратегийн дэд бүтэц болж чадна.
Хэрэв та хүсвэл би энэ нийтлэлийг илүү техникийн (жишээлбэл, бүрхүүлийн параметрүүд, цементийн төрөл, худгийн амны схемийг нэмэх) эсвэл ерөнхий уншигчдад илүү түгээмэл болгох, мөн шаардлагатай бол үгийн тоог 1000 орчимд байлгахын тулд тохируулж болно.
