The Geothermal Energy Technologies in Russia
DOI:
https://doi.org/10.24160/1993-6982-2020-4-29-41Keywords:
geothermal resources and fluid, geothermal equipment and power plants, combined and binary cycle power plants, turbine generators, separatorsAbstract
The results of scientific and technical investigations and development of geothermal technologies in Russia are presented. Information on the geothermal resources in Russia, the characteristics of geothermal fields and the physicochemical properties of geothermal fluids is given. The article presents the most significant results from experimental studies and numerical modeling of crisis phenomena in wet steam flows in the zone near the upper boundary curve, the generation and precipitation of a dispersed liquid phase, the flow of liquid films and moisture separation, and the formation of deposits and regularities relating to flow accelerated corrosion of structural metals in a multicomponent geothermal fluid. The article also discusses the design features and advantages of Russian geothermal equipment, including gravity separators, steam turbines with a developed system for intra-channel separation of moisture from the flow path, a cooling system, and a system for reinjection of waste geothermal fluid. It is shown that the use of gravity separators produced by the JSC Machine Building Plant ZiO Podolsk makes it possible to keep the moisture content of steam at the turbine inlet at a level of 0.1-0.5%, thereby significantly reducing the deposit formation rate in the turbine stages. It is also shown that the use of the intra-channel separation system and the steam turbine’s dedicated separation stage makes it possible to remove more than 80% of moisture from the flow path. Basic information about the process flow diagrams, design and technical characteristics of the equipment installed at the operating Russian geothermal power plants, including the Verkhne-Mutnovskaya GeoPP and the Mutnovskaya GeoPP in Kamchatka, is given. Some results from recent studies on achieving more efficient use of the geothermal fluid heat are presented, in particular, through applying a system for superheating steam at the turbine inlet and secondary flashed steam by using hydrogen-oxygen steam generators. Promising sites for constructing new Russian geothermal power plants have been identified.
References
2. Томаров Г.В., Никольский А.И., Семенов В.Н., Шипков А.А. Геотермальная энергетика. М.: Интехэнергоиздат, Теплоэнергетик, 2015.
3. Кононов В.И. Использование геотермальной энергии в России // Геотермальный бюллетень. 1993. № 7—8. C. 35—38.
4. Белоусов В.И., Сугробов В.М. Геологическая и гидротермическая обстановка геотермальных районов и гидротермальных систем Камчатки // Гидротермальные системы и термальные поля Камчатки. Владивосток: Дальневосточное книжное изд-во, 1996. C. 5—22.
5. Поваров О.А., Томаров Г.В., Никольский А.И., Семенов В.Н. Фундаментальные исследования в области геотермальной энергетики // Теплоэнергетика. 2005. № 1. С. 54—63.
6. Семенов В.Н., Томаров Г.В., Поваров К.О., Безотечество М.Л. Образование отложений в проточной части турбин ГеоЭС // Тяжелое машиностроение. 2002. № 8. С. 40—45.
7. Семенов В.Н., Троицкий А.Н., Агапов Р.В., Ретивов М.Г. Образование коррозионно-агрессивных жидких сред в проточных частях турбин // Там же. С. 22—26.
8. Томаров Г.В. Физико-химические процессы и закономерности эрозии–коррозии металла энергетического оборудования в двухфазном потоке // Теплоэнергетика. 2001. № 9. С. 59—67.
9. Томаров Г.В., Шипков А.А. Эрозия–коррозия металлов в многокомпонентных геотермальных потоках // Теплоэнергетика. 2006. № 3. С. 23—28.
10. Поваров А.А., Лукашенко Ю.Л., Томаров Г.В., Циммерман С.Д. Геотермальная промышленность и технологии в России // Тяжелое машиностроение. 2001. № 1. С. 14—19.
11. Томаров Г.В., Шипков А.А., Никольский А.И., Семенов В.Н. Повышение эффективности использования геотермальных ресурсов на основе применения комбинированного энергоблока с бинарной установкой на сбросном сепарате Мутновской ГеоЭС // Теплоэнергетика. 2016. № 6. С. 31—35.
12. Томаров Г.В., Борзенко В.И., Шипков А.А., Сорокина Е.В. Повышение эффективности и надежности работы геотермальных турбин с применением системы перегрева пара вторичного вскипания // Теплоэнергетика. 2018. № 10. С. 70—77.
13. Томаров Г.В., Борзенко В.И., Шипков А.А. Оптимизационные исследования бинарной установки ГеоЭС комбинированного цикла с двумя давлениями сепарации и перегревом водяного пара вторичного вскипания с использованием водородно-кислородного парогенератора // Теплоэнергетика. 2019. № 10. С. 84—94.
---
Для цитирования: Томаров Г.В. Геотермальные энерготехнологии России // Вестник МЭИ. 2020. № 4. С. 29—41. DOI: 10.24160/1993¬6982-2020-4-29-41.
#
1. Boguslavskij E.I. Teplovye Resursy Nedr Rossii. Teploenergetika. 2004;6:25—32. (in Russian).
2. Tomarov G.V., Nikol'skiy A.I., Semenov V.N., Shipkov A.A. Geotermal'naya Energetika. M.: Intekhenergoizdat, Teploenergetik, 2015. (in Russian).
3. Kononov V.I. Ispol'zovanie Geotermal'noy Energii v Rossii. Geotermal'niy Byulleten'. 1993;7—8:35—38.(in Russian).
4. Belousov V.I., Sugrobov V.M. Geologicheskaya i Gidrotermicheskaya Obstanovka Geotermal'nyh Rayonov i Gidrotermal'nyh Sistem Kamchatki. Gidrotermal'nye Sistemy i Termal'nye Polya Kamchatki. Vladivostok: Dal'nevostochnoe Knizhnoe Izd-vo, 1996:5—22. (in Russian).
5. Povarov O.A., Tomarov G.V., Nikol'skiy A.I., Sеmenov V.N. Fundamental'nye Issledovaniya v Oblasti Geotermal'noy Energetiki. Teploenergetika. 2005;1:54—63. (in Russian).
6. Semenov V.N., Tomarov G.V., Povarov K.O., Bezotechestvo M.L. Obrazovanie Otlozheniy v Protochnoy Chasti Turbin GeoES. Tyazheloe Mashinostroenie. 2002; 8:40—45. (in Russian).
7. Semenov V.N., Troickiy A.N., Agapov R.V., Retivov M.G. Obrazovanie Korrozionno-agressivnyh Zhidkih Sred v Protochnyh Chastyah Turbin. Tam zhe: 22—26. (in Russian).
8. Tomarov G.V. Fiziko-khimicheskie Processy i Zakonomernosti Erozii–korrozii metalla Energeticheskogo Oborudovaniya v Dvukhfaznom Potoke. Teploenergetika. 2001;9:59—67. (in Russian).
9. Tomarov G.V., Shipkov A.A. Eroziya–korroziya Metallov v Mnogokomponentnyh Geotermal'nyh Potokah. Teploenergetika. 2006;3:23—28. (in Russian).
10. Povarov A.A., Lukashenko Yu.L., Tomarov G.V., Cimmerman S.D. Geotermal'naya Promyshlennost' i Tekhnologii v Rossii. Tyazheloe Mashinostroenie. 2001; 1:14—19. (in Russian).
11. Tomarov G.V., Shipkov A.A., Nikol'skiy A.I., Semenov V.N. Povyshenie Effektivnosti Ispol'zovaniya Geotermal'nyh Resursov na Osnove Primeneniya Kombinirovannogo Energobloka s Binarnoj Ustanovkoj na Sbrosnom Separate Mutnovskoj GeoES. Teploenergetika. 2016; 6:31—35. (in Russian).
12. Tomarov G.V., Borzenko V.I., Shipkov A.A., Sorokina E.V. Povyshenie Effektivnosti i Nadezhnosti Raboty Geotermal'nyh Turbin s Primeneniem Sistemy Peregreva Para Vtorichnogo Vskipaniya. Teploenergetika. 2018;10:70—77. (in Russian).
13. Tomarov G.V., Borzenko V.I., Shipkov A.A. Optimizacionnye Issledovaniya Binarnoj Ustanovki GeoES Kombinirovannogo Tsikla s Dvumya Davleniyami Separatsii i Peregrevom Vodyanogo Para Vtorichnogo Vskipaniya s Ispol'zovaniem Vodorodno-kislorodnogo Parogeneratora. Teploenergetika. 2019;10:84—94. (in Russian).
---
For citation: Tomarov G.V. The Geothermal Energy Technologies in Russia. Bulletin of MPEI. 2020;4:29—41. (in Russian). DOI: 10.24160/1993-6982-2020-4-29-41.
