Геотермальная энергетическая установка Советский патент 1983 года по МПК F01K27/00 F03G7/00 

1 Изобретение относится к теплоэнерге тике, в частности к устройствам для пр извоцства электрической энергии путем использования низкопотенциального теппа, в частности геотермальных источйиков. Известны геотермальные энергетичес кие установки, содержащие соединенную со скважиной геотермального источника паровую турбину с конденсатором и электрогенератором Cl}Такая установка имеет простую тепловую схему, несложна в эксплуатации, однако надежность работы ее снижена ввиду того, что в ней использован в качестве рабочего тепа теплоноситель коррозионноактивная геотермальная среда.Известны также геотермальные энергетические установки с контуром теплоносителя, включающим последовательно соединенные со скважиной дегазатор и теплообменник, и подключенный к последнему паротурбинный контур, содержащий испаритель рабочего тела, ступени которого соединены последовательно по линии отвода жидкой фазы и каждая из них сообщена паропроводом с проточной частью паровой турбины 12 J . В такой установке теплоноситель геотермальная среда - передает тепло рабочему релу че1эез теплообменник, что исключает коррозионное влияние на элементы проточной части турбины. Однако рабочее тело паротурбинного контура имеет oтIiOcитeльнo низкую температуру . что снижает термический КПД установк и ее эффективность. Кроме того, такие установки не могут быть использованы для регулирования переменного графика нагрузки. Целью изобретения является повышение эффективности работы установки и ©е маневренности. Цель достигается тем, что геотер мальная энергетическая установка с кон туром геплоносителя, включающим последовательно соединенные со скважино аегазатор и теплообменник и подключенный к последнему паротурбинный контур соцер1жащий испаритель рабочего тела, ступени которого соединены последовательно по линии отвода жидкой фазы и каждая из них сообщена паропроводом с проточной частью паровой турбины, снабжена дополнительным паротурбинным контуром с парогенератором на органи еском тогшиве, подключенным к линии 72 отвода жидкой фазы рабочего тела из последней ступени испарителя. Кроме того, установка снабжена дополнительным теплообменником,, включенным в линию отвода жидкой фазы рабочего тела между последней ступенью испарителя и парогенератором на органическом топливе. Установка может быть снабжена пароперегревателем, включенным в паропровод между первой ступенью испарителя и паровой турбиной основного контура. Дегазатор линией отвода газов подключен к пароперегревателю и парогенератору на органическом топливе. На чертеже схематически представлена геотермальная энергетическая установка. Контур теплоносителя установки соде1 жит последовательно соединенные со скважиной 1 дегазатор 2, теплообменник 3 и насос 4, сообщенный с нагнетательной скважиной 5. К теплообменнику 3 подключен паротурбинный контур 6, содержащий многоступенчатый испаритель 7 рабочего тела, ступени 8 - 10 соединены последовательно по линии 11 отвода жидкой фазы и каждая из ступеней сообщена паропроводом 12 - 14 соответственно с проточной частью паровой тур- бины 15, изображенном на чертеже варианте - с отдельными ее цилиндрами. К линии 11 отвода жидкой фазы из последней ступени 10 испарителя подключен дополнительный паротурбинный контур 16 с парогенератором 17 на органическом топливе. Кроме того, установка снабжена дополнительным теплообменником 18, включенным в линию 11 отвода жидкой фазы между последней ступенью 10 испарителя и парогенератором 17 на органическом топливе. В паропровод 12 между первой ступенью 8 испарителя и паровой турбиной 15 основного контура включен пароперегреватель 19, к которому поцсоединена линия 2О отвода газов и дегааа- тора 2. Эта же линия подсоединена к парогенератору 17, имеющвК1у пароперег реватвль 21. Паровая турбина 15 соединена с конценсатором 22, а турбина допоганительного контура - с конденсатором 23. Конденсатопроводы после обоих конденсаторов могут быть обьецинены в единый питательный тракт 24, сообшенный с парогенератором 17 и теплообменником 3, Каждая из паровьсх: турбин осно ного и дополнительного контуров поцключена к своему электрическому генератору 25, Участок 26 линии 20 может быт соецинен с трубопроводом 27 поцачи органического топлива в, парогенератор 17

При работе установки геотермальную среду из скважины 1 подают в аегазатор 2, а после удаления растворенных в ней газов - в теплообменник 3, гае он передает свое тепло рабочему телу, например, химически очищенной воде, паротурбинного контура. Охлажденную геотермальную срюду с помощью насоса подают в нагнетательную скважину 5. Нагретое в теплообменнике 3 рабочее тело паротурбинного контура последовательно испаряют в ступенях 8 - 10 испарите- ля 7, где происходит вскипание в результате мгновенного падения давления ниже величины, соответствующей температуре насыщения пара. Образующийся пар каждой из ступеней 8 - 10 подают в соответствуюшие зоны проточной части тур.бины 15, либо в отдельные ее цилиндры. Число ступеней испарителя и число цилиндров может быть различным и опре- аеляе.тся тепловым расчетом. Отработа&ший пар охлаждают в конденсаторе 22, а конденсат по питательному тракту 24 подают в теплообменник 3. Для повыще- имя параметров пара предусмотрен перегрев пара в пароперегревателе 19 путем сжигания топлива, которым в данном варианте служат выделенные в дегазаторе 2 растворенные в геотермальной среде горючие газы. Для утилизации тепла жидкой фазы рабочего тела после последней ступени 1О испарителя 7 служит тегшообменник 18. Тепло, полученное в теплообменнике 18, используют для отопления и горячего водоснабжения.

Часть охл(ажденной в теплообменнике 1 жидкой фазы рабочего тела подают в парогенератор 17 на органическом топливе дополнительного паротурбинного контура 16. В качестве добавки к opraninffioкому топливу, сжигаемому в парогенераторе 17, используют горючие газы, выделенные в дегазаторе 2 из геотермальной среды. Полученный в парогенераторе 17 пар перегревают, подают в паровую турбину дополнительного контура 16 Паровые турбины основного и дополнительного контуров приводят во вращение электрические генераторы 25, Пар, от работавщий в турбине дополнительного контура, охлаждают в конденсаторе 23, а конденсат подают к теплообменнику 3 для подогрева геотермальной среды.

Предлагаемая установка может рабо тать при переменном.графике йагрузки, при этом основной паротурбинный контур, работающий теплом геотермальной среды, используют только на расчетных номинальных нагрузках. В результате возможности использования в дополнительном контуре пара высоких параметров, а также вследствие значительной степени утилизации тела экономичность установки достаточно высока, так как удельные расходы топлива на выработку электрической энергии в такой установке ниже, чем в топливных тепловых электростанциях.

1. ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРгеТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА с контуром теплоносителя, включающим последовательно соединенные со скважиной дегазатор и теплообменник и подключюнный к поо леднему паротурбинный контур, соцерэкащий испаритель рабочего тела, ступени которого соединены последовательно по линии отвода жидкой фазы и каждая из них сообщена паропроводом с протрччой . частью паровой турбины, отличающаяся, тем, что, с целью повышения , эффективности работы и маневренности, она снабжена дополнительным пароту бинным контуром с парогенератором на органическом топливе, подключенным к шшии отвода жидкой фазы рабочего тела из последней степени испарителя. 2.Установка по п. 1, о т л и ч а ю щ а я с я тем, что она снабжена дополнительным теплообменником, включенным в линию отвода жидкой фазы рабочего тела между последией ступенью испарите ля и парогенератором на органическом топливе. 3.Установка по пп. 1, 2, о т л в - чающаяся тем, что ежа спасена пароперегревателем, включенным в паропрювод между первой ступенью испарите- ля и паровой турбиной основного кхяпу ра. 4..Установка по пп. 1 - 3, о т л и чающаяся тем, что аегазатор линвей отвода газов подключен к пароперегревателю и парогенератору на О{ ганичесЕом топливе. оо ел ю 1