肯尼亞井口地熱電站的環(huán)境因素分析

本文格式為Word版，下載可任意編輯——肯尼亞井口地熱電站的環(huán)境因素分析本文對地熱電站運行過程中的主要環(huán)境因素進行了識別，以肯尼亞奧卡瑞地區(qū)井口地熱電站為例進行了分析和定量計算，為有效地控制和防止地熱電站運行中的環(huán)境污染提供了理論依據，保證了地熱資源的可持續(xù)發(fā)展。

環(huán)境因素；環(huán)境識別；井口電站

0引言

地熱能作為可再生能源越來越被世界各國重視和開發(fā)利用[1]?？夏醽單挥诜侵迻|部，東非大裂谷縱貫南北，地熱資源十分豐富，地熱發(fā)電潛力估計為10000MW。隨著經濟的快速發(fā)展，肯尼亞對電力需求量逐步增加。根據肯尼亞電力照明有限公司公布的數據顯示，2023年肯尼亞全國電力需求峰值為1200MW，2023年電力需求峰值為1221MW，2023年電力需求峰值增加到1334MW，電力需求的峰值以大約8%遞增。截止2023年，肯尼亞全國裝機容量約為1672MW，其中水電裝機容量約為820MW，因此一旦肯尼亞出現(xiàn)干旱等缺水現(xiàn)象就會引起發(fā)電量嚴重不足，無法滿足用電需求[2]。

肯尼亞政府目前大力推進開發(fā)地熱資源，目標在近幾年將地熱發(fā)電能力由現(xiàn)在的255MW提高到約600MW。由于地熱能發(fā)電與火電系統(tǒng)采用的純蒸汽截然不同，其工作介質是從地熱井中噴射出的熱流體（蒸汽、熱水及其混合物），含有腐蝕性很強的氣體、離子或雜質，因此在開發(fā)的過程中極易造成環(huán)境污染[3]。

1肯尼亞地熱電站中的環(huán)境因素識別

隨著肯尼亞地熱電站開發(fā)大規(guī)模的開展，環(huán)境問題越來越突出。環(huán)境問題中的管理體系核心內容包括：制定環(huán)境方針、識別環(huán)境因素、評價重要環(huán)境因素、確定相關法律法規(guī)和其他要求、建立環(huán)境目標、指標，制定實施方案等[4]。

肯尼亞地熱田中唯一商業(yè)開發(fā)是奧卡瑞地熱田，海拔高度約為2000米，周邊主要是花卉和園藝耕作區(qū)、牧場、野生動物保護區(qū)、旅游和居住區(qū)、基礎設施等，是Hell’sGate和Longonot國家公園野生動物的重要分布區(qū)域，周邊地區(qū)人口稀少，主要包括Maasai、Kamere社區(qū)居民以及來自周邊花卉農場、肯尼亞野生動物保護局、肯尼亞發(fā)電公司及其承包商的員工。因此，該地區(qū)地熱電站所處的環(huán)境包括：大氣，水，土地，礦藏，森林，草原，野生動物，野生植物，風景旅游區(qū)，溫泉療養(yǎng)區(qū)自然保護區(qū)生活居住區(qū)等，涉及的主要環(huán)境因素有：熱污染、水污染、空氣污染、土壤污染、地面沉降誘發(fā)地震、噪聲污染、地熱水的可用性、固體廢棄物、土地利用對植物和野生動物的影響經濟和文化因素等。

本文以位于奧卡瑞（Olkaria）地熱田東北區(qū)，總裝機容量12MW，采用4×3MW凝汽式汽輪發(fā)電機組的井口地熱電站為例對地熱電站在開發(fā)和運行過程中的環(huán)境因素進行詳細的識別和分析[5]。

（1）井口地熱電站引起的熱污染

奧卡瑞地區(qū)井口地熱電站由于大多采用開放式冷卻塔對循環(huán)水降溫，電站運行過程中必然會向周邊大氣和水體排放大量的熱量，使周邊空氣的溫度上升。

根據資料顯示，奧卡瑞地區(qū)的常年平均溫度在25℃左右，根據計算和測量該井口電站每小時揮發(fā)到空氣中的蒸汽就達96噸左右，整個電站周邊的局部溫度大幅升高。由于風力作用，整個電站周邊的環(huán)境溫度明顯高于相鄰地區(qū)溫度5℃以上，一定程度上影響了周邊的動植物的生長，破壞了該地區(qū)的大氣環(huán)境。

（2）空氣污染

地熱電站排放的污染物主要是運行過程中的不凝氣體（NCG），內含H2S、CH4、N2、O2、H2、CO2等氣體，由抽真空系統(tǒng)排入大氣。

a.硫化氫（H2S）污染

該地區(qū)的地熱蒸氣或地熱水都不同程度地含有H2S氣體，是一種易燃的有毒氣體，在濃度10～500ppm下，其就可導致頭痛，在濃度500～700ppm下，幾分鐘就可導致意識喪失，同時對金屬材料有嚴重的腐蝕作用。

根據該地熱電站的蒸汽及鹵水數據保守計算，不凝結氣體為地熱蒸汽的質量1%，H2S的排量計算值為4.84Nm3/h，由冷卻塔稀釋后排氣的H2S濃度為1.86ppm，雖然低于世界衛(wèi)生組織及世界銀行所規(guī)定的10ppm所容許排放的最高濃度，但是長期對空的排放對整個地區(qū)的空氣質量造成了很大的破壞。

b.二氧化碳（CO2）污染

CO2不屬于有害氣體，但是作為溫室氣體，其產生的溫室效應對環(huán)境有顯著影響，是地熱流體中不凝氣體的主要成分一般含量在80%～95%之間。

根據計算，該井口電站的冷卻塔排氣的總CO2濃度估計為453.6Nm3/h，經冷卻塔排氣稀釋的冷卻塔排放物CO2濃度估計為174.5ppm，長期的排放使該區(qū)域的環(huán)境溫度明顯高于相鄰地區(qū)的溫度5度以上。

（3）水污染

由于地熱蒸氣形成水的過程中一部分有害的元素如坤、汞、鎘、氟和硼等物質會析出，特別是地熱水中含有的各種鹽類甚多，將含有這些有害元素的地熱水排入河流和其他水體中去也將造成水體污染。

根據測量和計算，該井口地熱電站每小時排廢水近50噸。假使處理不當會造成嚴重的水體污染。

（4）土壤污染，草原生態(tài)破壞

地熱水中都含有大量的鹽類排入農田會造成嚴重的土壤板結和鹽堿化，假使不注意水污染防治對于地下水及附近草原將存在著潛在的嚴重危害。

（5）噪聲污染

地熱電站的主要噪聲來源為汽輪發(fā)電機組產生的噪聲，大約為80分貝左右，應對機組設置消音罩殼。另一個噪聲源為蒸汽排汽消聲器，當機組故障時，短時的蒸汽排汽產生的，其噪聲值可達120dB以上。該電站的運營和建設極大的影響了該地區(qū)野生動物的生活，使得動物遠離電站，主要活動在奧卡瑞地熱田的周邊草原，影響了草原的生態(tài)活動。

（6）地面沉降和誘發(fā)地震

由于地熱儲層進行長期地熱流體開采，使熱儲壓力下降從而導致軟質松散地層或受水熱長期侵蝕過的巖層的地面沉降和水平位移。為了防止地面沉降，延長熱儲壽命和減輕地熱水的環(huán)境污染。因此，在肯尼亞奧卡瑞地區(qū)地熱田的邊緣打了好多回灌井，將溫度較低的回灌水進入儲層邊緣溫度較低的地層進行加熱，補充地層的虧空，同時也不降低高溫地層中熱儲溫度。

（7）文化因素

由于地熱電站的建立，奧卡瑞地區(qū)大批的當地原始人群被迫遷移，原始村落被拆遷，當地人文環(huán)境發(fā)生了巨大變化，人們的生活方式由散居變成了集中新村居住，好多特色