ГЕОТЕРМАЛЬНЫЙ КОМПЛЕКС ПО ПРОИЗВОДСТВУ ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЫ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к геотермальной энергетике и может быть использовано в производстве дистиллированной воды.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Имеются различные способы производства дистиллированной воды из вод естественных источников (морей, озер, рек и др.) используя традиционные и возобновляемые виды энергии. Однако среди них нет способа с использованием геотермальной энергии.

Поэтому аналога и прототипа предлагаемому в изобретении геотермального комплекса по производству дистиллированной воды (ГеоКПДВ) не найдено [1...5].

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В основу изобретения поставлена задача создания ГеоКПДВ, работающая на кипящей жидкости, вырабатывающая электрическую и тепловую энергию из тепловой энергии грунта всех видов геотермальных источников для производства дистиллированной воды используя прямым способом геотермальную энергию пара кипящей жидкости.

В ГеоКПДВ кипящая жидкость циркулирует по замкнутому контуру «испаритель кипящей жидкости - турбина - компрессор - испаритель воды - нагреватель воды - подогреватель воды - испаритель кипящей жидкости».

Инновации ГеоКПДВ позволяет:

- осуществить съём тепловой энергии геотермального источника паром кипящей жидкости без контакта с грунтом и использовать прямым способом геотермальную энергию пара кипящей жидкости;

- обеспечить производство дистиллированной воды электрической и тепловой энергией, выработанной из геотермальной энергии; повысить интенсивность съема тепловой энергии грунта геотермального источника и эффективности использования геотермальной энергии кипящей жидкости.

- производить полностью экологически чистое дистиллированную воду из вод естественных источников.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1. Устройство и принцип работы ГеоКПДВ.

На фиг.2. Устройство испарителя кипящей жидкости.

На фиг.З. Устройство испарителя воды.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, иллюстрирующий вариант осуществления.

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГеоКПДВ состоит из:

- геотермальной установки, работающая на кипящей жидкости, вырабатывающей электрическую и тепловую энергию из тепловой энергии грунта геотермального источника;

- системы водоснабжения и парообразования;

- системы конденсации пара воды и накопления дистиллированной ВОДЫ.

Геотермальная установка, работающая на кипящей жидкости, состоит из испарителя I, возвратной 2, подводной 4, соединительных 10 и 12 труб, турбины 8, электрического генератора 9, компрессора 11 и насоса 30 (фиг.1).

Испаритель кипящей жидкости состоит из цилиндрического корпуса 2, нижней 1 и верхней 5 крышек образующих его герметичную камеру 3. Верхняя крышка 5 имеет отверстия для возвратной 4 трубы с дросселем 8 и подводной 6 трубы. В верхнюю крышку 5 закреплено ушко троса 7 для опускания испарителя в забой скважины (фиг.2).

Система водоснабжения и парообразования состоит из насосов 14 и 23, конденсатора 19, радиатора 20, подогревателя воды 24, нагревателя воды 29, испарителя воды 26, соединительных труб 13,15, 21, 22, 25, 27 и 28 (фиг.1).

В ГеоКПДВ для полного использования геотермальной энергии кипящей жидкости предусмотрена цепь теплообменников, состоящая из подогревателя воды 24, нагревателя воды 29 и испарителя воды 26 (фиг.1).

В качестве подогревателя воды 24 и нагревателя воды 29 используется один из множества существующих видов теплообменников, обеспечивающих наиболее эффективный теплообмен, между кипящей жидкостью, проходящей по трубе и водой заполняющим внутренний емкость теплообменника (фиг.1).

Испаритель воды состоит из теплоизолированного корпуса 1, наклонного пола 6, контура труб подачи пара кипящей жидкости 2, трубы подачи 4 и распылителей 3 горячей воды, трубы с краном для слива рассола 5 и выводной трубы пара воды 7 (фиг.З).

Внутри испарителя воды постоянно поддерживается температура +120...130°С. Для повышения интенсивности испарения горячей воды, она в испаритель воды подается в виде капель опрыскиванием распылителями 3. В процессе испарения горячей воды неиспарившаяся её часть и соли содержащаяся в воде из естественного источника образуют рассолы. Рассол стекает по наклонному полу 6 и выводится из испарителя по трубе с краном 5 (фиг.З).

Система конденсации пара воды и накопления дистиллированной воды состоит из конденсатора и установки накопления дистиллированной воды.

Система накопления дистиллированной воды состоит из насоса 16, емкости накопления дистиллированной воды 17 и трубы 18 (фиг.1).

Испаритель кипящей жидкости I после соединения к ней возвратной 2 и подводной 4 труб её располагают в забое скважины II. Остальное свободное пространство ствола скважины II заполняется тампонирующим материалом 5 (фиг.1).

Циркуляция жидкости и пара кипящей жидкости в ГеоКПДВ происходит в следующей последовательности.

Пар кипящей жидкости с температурой ti и давлением pi из камеры испарителя кипящей жидкости 1 по подводной трубе 4 поступает в турбину 8 и вращает вал турбины соединенную с генератором 9, которая вырабатывает электрическую энергию. При этом давление и температура пара кипящей жидкости падает до рз и / (фиг.1 ).

Из турбины 8 пар кипящей жидкости через соединительную трубу 10 всасывается компрессором 11 и сжимает её максимально технологически допускаемым давлением, обеспечивающее наибольшее её нагревание. В результате которого температура и давление рз пара кипящей жидкости повышается (фиг.1 ).

Затем пар кипящей жидкости по трубе 12 подается в испаритель воды 26, где происходит теплообмен между паром кипящей жидкости и каплями распыленной нагретой воды. В результате которого образуется пар воды. При этом температура пара кипящей жидкости падает до t4, а давление рз не меняется (фиг.1).

В нагревателе воды 29 происходит теплообмен между паром кипящей жидкости и подогретой водой. Поглощая геотермальную энергию пара кипящей жидкости, подогретая вода нагревается до +80°С. При этом температура пара кипящей жидкости падает до is, а давление рз не меняется. Происходит фазовое превращение пара в жидкость (фиг.1).

Подогреватель воды 24 позволяет более полно отбирать геотермальную энергию кипящей жидкости. Температура жидкости падает до te>, а давление рз не меняется (фиг.1 ).

Всасываемая насосом 30 жидкость кипящей жидкости по возвратной трубе 2 течет от подогревателя воды 24 к испарителю кипящей жидкости I под давлением рз. В части возвратной трубы 2 расположенной в стволе скважины II жидкость двигается под давлением рз и давлением ро силы тяжести жидкости, создаваемой силой гравитации и увеличивающееся по мере её опускания к забою скважины 3 (фиг.1).

Давление р4 жидкости у выхода из возвратной трубы 2 в камеру испарителя кипящей жидкости 1 достигает значения

Р4 =рз +ро или Р4 =рз + pgh где р - плотность кипящей жидкости; g - ускорение свободного падения; h - длина возвратной трубы 2 находящееся в скважине II; pi - давление в камере испарителя 1 (фиг.1).

Жидкость кипящей жидкости по мере движения вниз в скважине II по возвратной трубе 2, попутно снимает тепловое энергию, охватывающую её грунта, его температура у выхода из возвратной трубы 2 которой возрастает до ty (фиг.1).

Из-за того, что, давление р4 жидкости перед выходом из возвратной трубы 2 больше чем давление pi внутри камеры испарителя кипящей жидкости 1, жидкость при выходе из возвратной трубы 4 превращается в пар. У пара давление равен pi, а температура ts (фиг.1).

В испарителе кипящей жидкости I происходит теплообмен между паром кипящей жидкости находящийся в её камере 1 и грунтом охватывающей корпус испарителя кипящей жидкости. В результате пар кипящей жидкости нагревается до температуры t а давление pi не меняется. Давление pi пара кипящей жидкости сохраняется вплоть до подачи её в турбину 8. Из-за тепловых потерь в подводной трубе 4 температура пара кипящей жидкости у входа в турбину 8 снижается до h (фиг.1).

Для предотвращения тепловых потерь паром кипящей жидкости в подводной трубе 4, вся её поверхность покрывается теплоизоляционным покрытием 6 (фиг.1 ).

Для предотвращения тепловых потерь жидкости кипящей жидкости в возвратной трубе 2, её поверхность от подогревателя воды 24 до глубины hi покрывается теплоизоляционным покрытием 7. Значение hi определяется глубиной расположения зоны грунта геотермального источника, температура которой равен температуре t6 кипящей жидкости в холодный период погоды (фиг.1).

Забор воды из естественного источника, процесс получения пара воды и конденсата происходит в следующей последовательности.

Забор воды из естественного источника осуществляется с помощью насоса 14 через трубу 13. Затем вода по трубе 15 поступает в конденсатор 19 и обтекает поверхность радиатора 20. В конденсаторе 19 происходит конденсация пара воды в результате теплообмена между паром воды находящейся в радиаторе 20 и водой поступающей из естественного источника (фиг.1).

Затем вода по трубе 22 поступает в подогреватель воды 24, а по трубе 25 в нагреватель воды 29. Подача горячей воды из нагревателя воды 29 в испаритель воды 26 осуществляется всасыванием насосом 23 через трубу 28 и подачей её под давлением по трубе 27.

В результате теплообмена между каплями распылённой воды и горячим воздухом в испарителе воды 26 вода превращается в перегретый пар. Из испарителя воды 26 перегретый пар воды под собственным давлением поступает в радиатор 20 конденсатора 19 (фиг.1).

В радиаторе 20 происходит фазовое превращения пара воды в жидкость - дистиллированную воду. Дистиллированная вода из радиатора 20 через трубу 18 высасывается насосом 16 и подается в накопитель дистиллированной воды 17 (фиг.1).

Таким образом, инновации ГеоКПДВ, работающая на кипящей жидкости, позволяет снимать паром кипящей жидкости тепловую энергию геотермального источника без контакта с грунтом, вырабатывать электрическую и тепловую энергию из геотермальной энергии необходимого для производства дистиллированной воды из вод естественных источников.

Список литературы

1. office@kstuca.kharkov.ua Редько А. А. Рациональные термодинамические параметры циклов многоступенчатой геотермальной энергетической станции.

2. Патент RU 2 686 656С1. Испаритель для получения пара с помощью магмы вулкана и способ его работы.

3. Патент RU 2 744 607 С1. Установка для получения горячей воды и пара с использованием водородного парогенератора.

4. Патент RU 2 735 976 С1. Парогенератор.

5. Патент RU 209 433 U 1. Пароперегреватель для бани.