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美百万重奖开发耐高温潜水电泵-【zixun】

发布时间:2021-10-12 17:08:01 阅读: 来源:清水离心泵厂家

美百万重奖开发耐高温潜水电泵

中国页岩气网讯:日前,一些美国西海岸基金会表示,为升级地热开采技术、提高地热开采效率,急需制造出既能在地下几公里的深处承受430华氏度高温(约220℃),又能保持750马力稳定功率的地热潜水电泵。

8月底,位于美国俄勒冈州的地热创新基金以及来自加利福尼亚州的雷米尔逊基金会向外界公布了新一代“耐高温”潜水电泵(ESP)的设计标准,预计将会带来新一轮的创新竞赛。在一系列影响地热能商业规模开采的决定性技术中,潜水电泵是其中重要的一个。这些基金会准备拿出上百万美元奖励第一个开发出耐地下高温、高压潜水电泵的团体或个人。

雷米尔逊基金会的高级项目官员帕特里克·马洛尼说:“地热能经济、充足。但迄今为止最大的问题是地热能采集困难。今年早些时候来自地热能领域的20位专家齐聚斯坦福大学,寻找通过扩大地热能利用减少化石燃料使用的方法。此次美国政府、学术界及私营企业代表参与的会议取得了一定的成果。我们希望这些成果能为公司或个人提供解决地热能源利用困难的关键参数。”

电泵生产公司、各个大学以及私人发明者将激烈竞争这些基金会提供的500万美元奖金。此外,为了激励各大公司的研发激情,最后赢得竞争的公司还可以得到一份价值7500万美元的订单,为市场提供100台潜水电泵。

与此同时,美国能源部的地热技术项目同样也有鼓励人们研发的打算,因为他们也发现现有的电泵无法在具有挑战性的地热条件下保持平衡的工作状态。地热资源的温度可能高达440℃,但目前拥有的电泵最多只能承受155℃的温度。

加强型地热开采系统(EGS)

发明新的电泵对研发“加强型地热开采系统”是至关重要的。EGS依靠水的压力压裂地底热岩,然后将冷水在热岩裂缝中循环产生蒸气。相比之下,现有的地热开采项目使用的均是水热系统,开采自然循环的地下热水中的地热能。显而易见,EGS的开发潜力要比地热水热开采系统大很多。

据2008年美国地质勘测局的一份报告估计,美国地热水热开采系统的开发潜力大约在3万兆瓦左右,而EGS的开采潜力则超过了50万兆瓦(目前整个美国发电能力的一半)。美国麻省理工学院2007年一份颇具影响力的研究发现,到本世纪中叶,若经过大范围推广,EGS将为美国近一半的家庭提供能源。更重要的是,与时断时续的风能以及太阳能不同,地热能24小时都十分稳定,而且开发地热能所需的固定资产相对要少很多。

据麻省理工的研究称,EGS代表的是规模巨大、自然界固有能源的开发,为人类提供源源不断的电力、热能,会为美国带来巨大的影响,同时对环境的危害也最小。此外,因为EGS是一个可靠的能量来源,它还能保护美国不受油价波动及能源供应中断的影响。

EGS工作原理

当然各公司想要开发EGS,以下3个条件缺一不可:先进的钻井技术、先进的导热液体以及经济、可靠的能将热能从地下引至地表的电泵。因此对经过改进的潜水电泵的需求也就应运而生了。潜水电泵原理:开泵前,吸入管和泵内必须充满液体。开泵后,叶轮高速旋转,其中的液体随着叶片一起旋转,在离心力的作用下,飞离叶轮向外射出,射出的液体在泵壳扩散室内速度逐渐变慢,压力逐渐增加,然后从泵出口,排出管流出。此时,在叶片中心处由于液体被甩向周围而形成既没有空气又没有液体的真空低压区,液池中的液体在池面大气压的作用下,经吸入管流入泵内,液体就是这样连续不断地从液池中被抽吸上来又连续不断地从排出管流出。

实际上,一般家用潜水电泵几十年前就已经有了,主要应用于水井之中。但家用水井与地热能开采井的最大区别在于:家庭用水井中的水不是热的,而且相对较浅。而与潜水电泵相对的液面电泵虽然也能将导热液体(一般为水)泵入地热深度,但它们功率比潜水电泵要小很多,而且效率低下。

地热开采的效率与液体温度及液体流量都相关,因此想要提高效率就必须要使用潜水电泵。但要想在地热井中安装潜水电泵需要一定的资金投入。一台潜水电泵的成本较高,因为它需要使用合适的钢材、润滑剂以及固定胶以使电泵能长时间承受地下变化极大的温度和PH值。虽然有公司已经研发出了潜水电泵,但新研制出的模型中没有一个能够承受地下极端的温度及压力。

位于华盛顿的贸易集团——地热能源协会——的常务董事卡尔·格维尔说:“我相信所有建造地热电厂的厂商都会对潜水电泵感兴趣,因为它在水热开采系统中照样非常有用。”由于水热储备开采容易,是地热资源中最易摘取的果实,公司都纷纷抢购它的开采权,使得地水热资源极大地减少。格维尔同时表示,如果潜水电泵推广成功,会给EGS带来很大的机会。

政府企业都很热衷

地热能在美国开发的潜力巨大。据统计,如今美国的地热发电总量仅为3000兆瓦,而风力与太阳能发电总量分别为2.82万兆瓦和9183兆瓦。不过随着联邦政府对地热能重视的加强以及私有公司对地热能生产越来越浓的兴趣,大量资金将陆续涌入地热能开发领域,使得“重风电、太阳能,轻地热能”的形势很快扭转。

根据奥巴马的经济复苏计划,地热工业将获得4亿美元的政府补助,扫除开采深埋地下高温地热储备的障碍。而全球搜索引擎巨头谷歌也将拿出1100万美元,鼓励各个大学及私有钻探公司开展新一代地热开采工程。

位于加利福尼亚北部的AltaRock能源公司就正在开展一个新一代的地热开采工程。该公司希望成为第一个使用EGS的公司。去年晚些时候,AltaRock公司收到了625万美元的财政补贴。尽管如此,技术不过关还是使公司新项目的发展举步维艰,公司制定的将地热井钻至地下12000英尺(约合3600米)的目标很难实现。

同时,美国能源局和土地管理局的插手也让AltaRock的地热开采前景变得更加不明朗。这两个政府机构明确表示,在对工程的安全评估结束之前,破坏地底热岩是不被允许的,因为这有可能导致地震。美国政府的担心并不是毫无根据的。他们有前车之鉴:2006年12月8日,瑞士巴塞尔城在开采地热的实验中引发了里氏 3.4级地震,引起了当地居民的极大恐慌。

然而其他的公司似乎并没有因AltaRock遇到的困难而退缩。美国土地管理局称,今年7月,一轮拍卖加利福尼亚州、内达华州以及犹他州地热开采权的竞争相当激烈,为政府带来了910万美元的财政收入。一份2008年发表的环境影响评介估计,包括阿拉斯加在内的美国西部各州将在2015年之前新建111座地热能发电厂,发电潜力大约在5540兆瓦左右,而在2025年之前,另外133座新建地热发电厂也将完工,带来额外的6600兆瓦电力。

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