ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ТЕПЛОФИКАЦИОННАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СТАНЦИЯ, РАБОТАЮЩАЯ НА КИПЯЩЕЙ ЖИДКОСТИ

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Настоящее изобретение относится к геотермальной энергетике и может быть использовано для выработки электрической и тепловой энергии из тепловой энергии грунта всех видов геотермальных источников.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Аналога и прототипа по предлагаемому в изобретении геотермальной теплофикационной электрической станции, работающая на кипящей жидкости (ГеоТЭС) не найдено, так как до настоящего времени научные исследования, работы по разработке изобретений и проектированию ГеоТЭС, работающая на основе использования пара кипящей жидкости прямым способом не проводились [1...6].

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В основу изобретения поставлена задача создания геотермальной теплофикационной электрической станции нового типа - ГеоТЭС снимающая паром кипящей жидкости тепловую энергию геотермального источника без контакта с грунтом и вырабатывающая электрическую и тепловую энергию используя прямым способом, геотермальную энергию пара кипящей жидкости. В ГеоТЭС пар и жидкость кипящей жидкости циркулирует по замкнутому контуру «испаритель - турбина - компрессор - нагреватель воды - испаритель».

Инновации ГеоТЭС позволяет:

- интенсивно снимать паром кипящей жидкости тепловую энергию геотермального источника без контакта с грунтом и эффективно использовать геотермальную энергию пара кипящей жидкости;

- используя прямым способом геотермальную энергию пара кипящей жидкости вырабатывать электрическую и тепловую энергию независимо от наличия или отсутствия в геотермальном источнике пара воды, пароводяной смеси или рассолы, от их состава, объема и дебета;

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг.1. Устройство и принцип работы ГеоТЭС.

На фиг.2. Устройство испарителя.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

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

ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГеоТЭС состоит из испарителя I, возвратной 2, подводной 4, соединительных 10, 12 и 17 труб, турбины 8, электрического генератора 9, компрессора И, нагревателя воды 13, насоса 18, циркуляционного насоса системы отопления 14, подводной трубы холодной воды 16 из системы отопления в нагреватель воды и отводной трубы горячей воды 15 в систему отопления из нагревателя воды (фиг.1).

Испаритель I установленный в забое скважины, служить пространством паробразования кипящей жидкости поступающего из возвратной 2 трубы при

ЗАМЕНЯЮЩИЙ ЛИСТ (ПРАВИЛО 26) участии тепловой энергии грунта охватывающего корпус испарителя и силы гравитации кипящей жидкости.

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

В качестве нагревателя воды используется один из множества видов теплообменников обеспечивающий наиболее эффективный теплообмен между горячим паром кипящей жидкости проходящий по трубе и водой заполняющим внутренний объем нагревателя воды 13 (фиг.1).

После установки испарителя I, возвратная 2 и подводной 4 трубы в стволе скважины 3, оставшееся её свободное пространство заполняется тампонирующим материалом 5 (фиг.1).

Полный цикл работы ГеоТЭС происходит в следующей последовательности.

Пар кипящей жидкости с температурой ti и давлением pi из камеры испарителя 1 по подводной трубе 4 поступает в турбину 8 и вращает вал турбины соединенную с генератором 9, который вырабатывает электрическую энергию. При этом давление и температура пара кипящей жидкости падает соответственно до значении ги t2 (фиг.1).

Из турбины 8 пар кипящей жидкости через соединительную трубу 10 всасывается компрессором 11 и сжимается давлением обеспечивающее наибольшее её нагревание. Температура и давление пара кипящей жидкости повышается соответственно ts (фиг.1).

Затем пар кипящей жидкости по соединительной трубе 12 подается в нагреватель воды 13. Там происходит теплообмен между паром кипящей жидкости и холодной водой системы отопления подаваемой по подводной трубе 16 в нагреватель воды 13. Холодная вода системы отопления забирает себе геотермальную энергию пара кипящей жидкости и нагревается до +80°С. После этого горячая вода всасывается циркуляционным насосом 14 по отводной трубе 15 в систему отопления. При этом температура пара кипящей жидкости падает до t4, а давление рз не меняется. Происходит фазовое превращение пара кипящей жидкости в жидкость (фиг.1).

Жидкость от нагревателя воды 13 по соединительной трубе 17 всасывается насосом 18 и передается в возвратную трубу 2 и течет к испарителю I под давлением р4 и температурой t4. В части возвратной трубы 2 находящееся в стволе скважины 3 жидкость продвигается под давлением р4 и дополнительного давления ро создаваемой силой гравитации в кипящей жидкости, увеличивающееся по мере её опускания в скважину, попутно снимая тепловую энергию грунта. Перед выходом жидкости из возвратной 2 трубы в камеру испарителя 3 температура и давление увеличивается соотвественно до ts и р4+ро (фиг.1).

Давление жидкости p +po выходящая из возвратной трубы 2 в камеру испарителя 1 должна удовлетворить следующее условие:

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

При выходе жидкости из дросселя 8 возвратной трубы 4 в камеру испарителя 3 (фиг.2), её температура и давление падает соответственно до ts и pi. Происходит фазовое превращение жидкости в пар.

В забое скважины 3 происходит теплообмен между паром кипящей жидкости находящееся в камере испарителя 3 и грунтом охватывающей корпус испарителя I. В результате которого пар кипящей жидкости нагревается до температуры /7, а давление pi не меняется (фиг.1).

В подводной трубе 4 значение давление pi пара кипящей жидкости сохраняется до подачи его в турбину 8. Из-за тепловых потерь в подводной трубе 4 температура пара жидкости у входа в турбины 8 снижается до температуры ti (фиг.1).

Для снижения тепловых потерь паром кипящей жидкости в подводной трубе 4, вся её поверхность от испарителя I до турбины 8 покрывается теплоизоляционным покрытием 6 (фиг.1).

Для снижения тепловых потерь жидкости кипящей жидкости в возвратной трубе 2, верхняя часть поверхности возвратной трубы 7 до глубины hi покрывается теплоизоляционным покрытием. Значение hi определяется глубиной расположения зоны грунта геотермального источника, температура которой равен температуре t4 жидкости кипящей жидкости в холодный период погоды (фиг.1).

Таким образом, предлагаемая в изобретении ГеоЭС позволяет интенсивно снимать паром кипящей жидкости тепловую энергию геотермального источника без контакта с грунтом, используя прямым способом геотермальную энергию пара кипящей жидкости вырабатывать электрическую и тепловую энергию независимо от наличия или отсутствия в геотермальном источнике пара воды, пароводяной смеси или рассолы, от их состава, объема и дебета.

Список литературы

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

2. Патент RU 2110019С1. Паротурбинная установка для геотермальной электростанции.

3. Патент RU 2330219С1. Геотермальная установка энергоснабжения.

4. Патент RU 2343368С1. Геотермальная энергетическая установка.

5. https://rfc.kegoc.kz/media Предварительный обзор геотермальных ресурсов Казахстана.

6. www.membrana.ru/particle/13739. Передовая геотермальная электростанция заработала в Юте.