Προηγμένοι εναλλάκτες θερμότητας πλακών για γεωθερμική ισχύ υψηλής απόδοσης

Στην παραγωγή γεωθερμικής ενέργειας, ειδικότερα σε μονάδες του διπλού κύκλου (οργανικός κύκλος Rankine), ο εναλλάκτης θερμότητας είναι ο πιο κρίσιμος κρίκος μεταξύ του θερμικού πόρου και του κυκλώματος παραγωγής ενέργειας.Προχωρημένοι εναλλάκτες θερμότητας από πλάκες (PHEs)Οι νέες τεχνολογίες αντικαθιστούν τα παραδοσιακά σχέδια με κέλυφος και σωλήνα λόγω της ανώτερης θερμικής τους αποτελεσματικότητας, του συμπαγούς αποτυπώματός τους και της ικανότητάς τους να λειτουργούν σε θερμοκρασίες κοντά στην "προσέγγιση"." Χρησιμοποιώντας υψηλής ποιότητας κράματα όπως το Τιτάνιο ή το Hastelloy και χρησιμοποιώντας αντίστροφα ρεύματα, τα συστήματα αυτά ελαχιστοποιούν την απώλεια ενεργείας και μεγιστοποιούν την ηλεκτρική παραγωγή από τις γεωθερμικές άλμης.

Η απόδοση μιας γεωθερμικής δυαδικής μονάδας περιορίζεται ουσιαστικά από την αποτελεσματικότητα της μεταφοράς θερμότητας του ανταλλάκτη άλμης σε υγρό εργασίας.Για να ελαχιστοποιήσει την παραγωγή εντροπίας και να μεγιστοποιήσει τη θερμική απόδοση του κύκλου, πρέπει να βελτιστοποιήσουμε τη διαφορά μέσης θερμοκρασίας (LMTD).

Οι προηγμένες PHEs αυξάνουν σημαντικά το U σε σύγκριση με τις μονάδες με κελύφη και σωλήνα.επιτρέποντας πολύ πιο κοντινή θερμοκρασία προσέγγισηςΑυτό σημαίνει ότι το υγρό εργασίας μπορεί να θερμανθεί σε θερμοκρασία πιο κοντά στην θερμοκρασία της γεωθερμικής άλμης, οδηγώντας σε υψηλότερη απόδοση κύκλου.

Η γεωθερμική άλμη είναι συχνά πολύ επιθετική και περιέχει υψηλές συγκεντρώσεις χλωριδίων, θειούχου υδρογόνου (H2S) και διαλυμένων στερεών.Αυτά τα χαρακτηριστικά υπαγορεύουν τους περιορισμούς σχεδιασμού για κάθε εναλλάκτη θερμότητας.

• Επιλογή υλικού:Για την καταπολέμηση των τοπικών τρύπων και της διάσπασης από διάβρωση υπό πίεση (SCC), οι κατασκευαστές χρησιμοποιούν κράματα υψηλής περιεκτικότητας σε νικέλιο (Hastelloy C-276) ή τιτάνιο (Τάξη 1 ή 2).διασφάλιση μακροζωίας σε όξινα ή αλμυρά γεωθερμικά υγρά.
• Αναταραχές και προσβολές:Η υψηλή πίεση κοπής και οι αναταραχές που παράγονται μέσα στα στενά κενά ενός PHE αναστέλλουν φυσικά την εναπόθεση των κλίσεων πυριτίου και ασβεστίου.Αυτό το αποτέλεσμα "αυτοκαθαρισμού" μειώνει δραματικά τον χρόνο στάσης συντήρησης σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς σωλήνες μεγάλου διαμέτρου όπου οι ζώνες χαμηλής ταχύτητας προάγουν την κλίμακα.
• Αντιστροφική ροή:Τα προηγμένα σχέδια εξασφαλίζουν πραγματική ροή αντίστροφου ρεύματος, η οποία επιτρέπει στο προφίλ θερμοκρασίας του υγρού θέρμανσης να ταιριάζει στενά με το υγρό ψύξης,αποτελεσματικά "σπρώχνουν" τη μέγιστη ποσότητα ενέργειας από την άλμη.

Ε:Πώς μειώνει ένα PHE την "θερμοκρασία προσέγγισης" σε γεωθερμικά δυαδικά εργοστάσια;

Α:Επειδή τα PHEs προσφέρουν πολύ υψηλότερο συντελεστή μεταφοράς θερμότητας (U) και πραγματική αντίστροφη ροή,η θερμοκρασία του εξερχόμενου υγρού εργασίας μπορεί να πλησιάσει πολύ την εισερχόμενη θερμοκρασία της θερμής γεωθερμικής άλμης χωρίς να απαιτείται υπερβολικά μεγάλο μέγεθος εναλλάκτη θερμότητας.

Ε:Είναι τα PHEs ευαίσθητα σε πτώσεις πίεσης σε γεωθερμικές εφαρμογές υψηλής ροής;

Α:Ενώ τα PHEs γενικά έχουν υψηλότερες πτώσεις πίεσης από τις μονάδες κελύφους και σωλήνων, τα προηγμένα σχέδια χρησιμοποιούν "βελτιστοποίηση κυματοειδούς πλάκας" για να εξισορροπήσουν την πτώση πίεσης έναντι του συντελεστή μεταφοράς θερμότητας.Αυτό επιτρέπει υψηλής απόδοσης μεταφοράς θερμότητας, ενώ παραμένει εντός των ορίων της κεφαλής της αντλίας της άλμης και των κυκλωμάτων υγρού εργασίας.

Ε:Ποιο είναι το όφελος των πλακών τιτανίου στην γεωθερμική υπηρεσία;

Α:Το τιτάνιο είναι ουσιαστικά ανοσοποιημένο από τη διάβρωση που προκαλείται από χλωριούχο,οι οποίοι είναι οι κύριοι τρόποι βλάβης για τους τυποποιημένους εναλλάκτες θερμότητας από ανοξείδωτο χάλυβα στην παραγωγή γεωθερμικής ενέργειας·.

Η μετάβαση σε προηγμένους εναλλάκτες θερμότητας με πλάκες αποτελεί στρατηγική ανάγκη για τους γεωθερμικούς φορείς που επιθυμούν να ενισχύσουν την καθαρή παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας.Με τη βελτιστοποίηση της θερμοδυναμικής μέσω της προσέγγισης θερμοκρασιών και μετριασμού των χημικών προκλήσεων με την προηγμένη μεταλλουργία, τα συστήματα αυτά απελευθερώνουν μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα από τους υφιστάμενους γεωθερμικούς πόρους.

Αξιολογείτε την αποτελεσματικότητα της ανταλλαγής θερμότητας μιας υπάρχουσας μονάδας διπλού κύκλου ή είστε στη φάση σχεδιασμού μιας νέας γεωθερμικής εγκατάστασης;

Θα θέλατε να συζητήσετε τις συγκεκριμένες διαφορές στους υπολογισμούς της "απόπτωσης πίεσης" κατά την επιλογή μεταξύ των σχεδίων πλάκας "υψηλής θήτας" και "χαμηλής θήτας" για τη συγκέντρωσή σας σε άλμη;