目前, 有三個重大技術(shù)難題阻礙了地熱發(fā)電的發(fā)展, 這三個技術(shù)難題是: 地熱田的回灌、腐蝕和結(jié)垢。

 

  地熱田的回灌

 

  地熱水中含有大量的有毒礦物質(zhì), 例如我國羊八井的地熱水中含有硫、汞、砷、氟等多種有害元素, 地熱發(fā)電后大量的熱排水直接排放掉的話, 會對環(huán)境產(chǎn)生惡劣影響。地熱回灌是把經(jīng)過利用的地熱流體或其他水源通過地熱回灌井重新注回熱儲層段的方法, 回灌可以很好解決地熱廢水問題, 還可以改善或恢復(fù)熱儲的產(chǎn)熱能力, 保持熱儲的流體壓力, 維持地熱田的開采條件。但回灌技術(shù)要求復(fù)雜, 且成本高, 至今未能大范圍推廣使用, 如果不能有效解決回灌問題, 將會影響地熱電站的立項和發(fā)展所以地熱回灌是亟需解決的關(guān)鍵問題。如果地熱流體是在開放系統(tǒng)里利用, 則廢水一般在回灌之前必須先在水塘或水箱之中沉降以除去懸浮狀固體物質(zhì)。有時, 可以用過濾裝置達到這一目的。為了減少腐蝕性, 廢水可能還需要進行化學或物理法脫氣, 最后通過回灌井注進地熱儲?；毓嘤袝r單靠重力即可實現(xiàn),因為較涼和密度較大的地熱廢水具有較高的重力壓頭。如果資源屬于以液體水為主的性質(zhì),則流體尚可以在分離器(閃蒸器) 壓力下回灌,或者在一次換熱器(雙工質(zhì)系統(tǒng)) 地熱流體壓力下回灌。

 

  回灌系統(tǒng)的設(shè)計應(yīng)能使回灌井和生產(chǎn)井間的走行路徑和流動時間實現(xiàn)最大化, 只有這樣才可以防止生產(chǎn)層水發(fā)生快速冷卻。同時, 水又應(yīng)當充分地注入生產(chǎn)熱儲, 以盡量減小熱儲壓力的衰減。確定最優(yōu)回灌方案的關(guān)鍵因素是熱儲水溫和滲透率的空間變化。熱儲地質(zhì)對回灌的適應(yīng)能力問題必須進行仔細研究。熱儲必須有一個能夠阻止廢水向上流動并污染地下水含水層的比較不透水的蓋巖層。如果存在破碎帶或者斷裂, 它就會使廢水向上運動并最終導(dǎo)致污染。

 

  由于廢水和地層, 廢水和熱儲流體之間存在相互作用, 回灌井周圍的孔隙空間就有可能出現(xiàn)各種類型的堵塞。引起結(jié)垢和堵塞的原因有: 二氧化硅和硅酸鹽類的沉淀和聚合; 堿土發(fā)生不溶性碳酸鹽、硫酸鹽和氫氧化物形式的沉淀; 重金屬發(fā)生硫化物形式的沉淀; 氧化還原反應(yīng)沉淀, 如鐵的化合物等。所以在建立回灌井之前都會進行實驗性生產(chǎn), 需要進行示蹤劑試驗, 并對地熱田進行全面的監(jiān)測。影響回灌系統(tǒng)投資費用的因素有: 井孔與管道的直徑、所需要的泵送系統(tǒng)、井孔深度、井孔數(shù)目以及回灌區(qū)的水文和地質(zhì)情況等。在地質(zhì)建造既定的情況下, 回灌井的鉆井成本隨其深度之延伸而增加。運行和維修費用由井口設(shè)備、管道、泵的運行和定期維修的費用支出組成。

 

  地熱田的腐蝕

 

  地熱流體中含有許多化學物質(zhì), 其中主要的腐蝕介質(zhì)有: 溶解氧( O2 )、H+ 、C l- 、H2 S、CO2、NH3 和SO42- , 再加上流體的溫度、流速、壓力等因素的影響, 地熱流體對各金屬表面都會產(chǎn)生不同程度的影響, 直接影響設(shè)備的使用壽命。地熱電站腐蝕嚴重的部位集中于負壓系統(tǒng), 其次是汽封片、冷油器、閥門等。腐蝕速度最快的是射水泵葉輪、軸套和密封圈。常見的防腐措施如下: 使用耐腐蝕的材料, 采用不銹鋼材質(zhì)的設(shè)備及部件, 但這種措施往往成本較高；對主要腐蝕部件的金屬表面涂敷防腐涂料, 但涂層一旦劃破, 會加速金屬材料的腐蝕。1 采取相應(yīng)的密封措施, 防止空氣中的氧進入系統(tǒng)。2 針對不同類型的局部腐蝕采取相應(yīng)的防腐措施, 例如選材時應(yīng)盡量避免異種金屬相互接觸, 以避免電偶腐蝕。

 

  地熱田的結(jié)垢

 

  地熱水資源中礦物質(zhì)含量比較高, 在抽到地面做功的過程中, 溫度和壓力均發(fā)生很大的變化, 影響到各種礦物質(zhì)的溶解度, 必然導(dǎo)致礦物質(zhì)從水中析出產(chǎn)生沉淀結(jié)垢。在井管內(nèi)結(jié)垢會影響地熱流體的采量, 加大管道內(nèi)的流動阻力進而增加能耗; 如換熱表面結(jié)垢則會增加傳熱阻力; 垢層不完整處還會造成垢下腐蝕。常用的防止或清除結(jié)垢的措施有: 用HC l和HF等溶解水垢, 為了防止酸液對管材的腐蝕必須加入緩蝕劑; ! 采用間接利用地熱水的方式, 在生產(chǎn)井的出水與機組的循環(huán)水之間加一個鈦板換熱器, 可以有效防止做功部件腐蝕和結(jié)垢, 但造價很高; 1 采用深水泵或潛水泵輸送井中的流體, 使其在系統(tǒng)中保持足夠的壓力, 在流體上升過程和輸送過程中不發(fā)生氣化現(xiàn)象, 從而防止碳酸鈣沉積; 2選擇合適的材料涂襯在管壁內(nèi), 防止管壁上的結(jié)垢。