паротурбинная установка для геотермальной электростанции

Формула изобретения

ПАРОТУРБИННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ ГЕОТЕРМАЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ, включающая установленную в добывающей скважине колонну труб для термальной воды, размещенную в нагнетательной скважине колонну труб, связанную с нагнетательным насосом, и систему вторичного теплоносителя, включающую турбину, связанную трубопроводом с генератором, и связанный с турбиной конденсатор, отличающаяся тем, что она снабжена установленным в затрубном пространстве нагнетательной скважины дополнительным трубопроводом, который связан с конденсатором для подачи в дополнительный трубопровод вторичного теплоносителя, а колонна труб добычной скважины связана трубопроводом с нагнетательным насосом для подачи термальной воды в колонну труб нагнетательной скважины.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при получении электрической энергии на базе термальных подземных вод.

Известен цикл паротурбинной установки для геотермальной электростанции, где термальная вода из добывающей скважины подается на поверхность подземным насосом. На поверхности термальная вода, проходя через теплообменники, отдает свое тепло, вызывая нагрев, испарение и последующий перегрев пара вторичного теплоносителя. Охлажденная вода закачивается в соседнюю скважину с помощью нагнетательного насоса. В этом энергетическом цикле вторичным теплоносителем служит изобутан. Пары вторичного теплоносителя, попадая на турбину и расширяясь, вращают ротор турбины, который приводит в действие генератор. Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор с водяным охлаждением, где происходит его конденсация и откуда в жидком состоянии откачивается питающим насосом и подается последовательно в теплообменники (подогреватель и испаритель) для повторного цикла.

В таком энергетическом цикле для привода питающего насоса требуется значительное количество энергии, что привело к установке вспомогательной изобутановой турбины. Установка такой турбины удорожает саму установку и снижает мощность всего энергетического цикла. На поверхности установлены два дорогостоящих напорных теплообменника для нагрева и испарения вторичного теплоносителя.

Цель изобретения повышение мощности и экономичности паротурбинной установки для геотермальной электростанции.

Поставленная цель достигается тем, что в технологической схеме паротурбинной установки, имеющей добывающую и нагнетательную скважины, нагнетательный насос, турбину, генератор и конденсатор с водяным охлаждением, термальная вода из добывающей скважины подводится к нагнетательному насосу и закачивается обратно в пласт через нагнетательную скважину, в верхней части которой устроено затрубное кольцевое пространство, куда для нагрева самотеком поступает охлажденный вторичный теплоноситель из конденсатора по дополнительному трубоп- роводу, установленному в затрубном пространстве. Верхняя часть нагнетательной скважины предварительно бурится с увеличенным диаметром и обсаживается вторым рядом обсадных труб большего диаметра с последующей цементацией заколонного пространства. Верхняя часть нагнетательной скважины увеличенного диаметра с затрубным кольцевым пространством выполняет роль внутрискважинного противоточного теплообменника типа труба в трубе.

На чертеже показана технологическая схема предлагаемой паротурбинной установки для геотермальной электростанции.

Установка состоит из добывающей скважины 1, нагнетательной скважины 2, нагнетательного насоса 3 и системы вторичного теплоносителя, в которую входят внутрискважинный теплообменник 4, турбина 5, генератор 6, конденсатор 7 и дополнительный трубопровод 8, связывающий конденсатор с теплообменником.

В этой технологической схеме термальная вода, поднимающаяся по колонне труб добывающей скважины 1, подводится к нагнетательному насосу 3 и закачивается по колонне труб нагнетательной скважины 2 обратно в пласт. По мере подъема вторичного теплоносителя в затрубном кольцевом пространстве происходят его нагрев, испарение и перегрев за счет передачи тепла закачиваемой высокотемпературной термальной воды через цилиндрическую поверхность колонны труб нагнетательной скважины. Перегретый пар, поступая на турбину 5, вращает ротор, а последний приводит в действие генератор 6. Отработанный пар поступает в конденсатор 7 с водяным охлаждением. Охлажденный теплоноситель из конденсатора самотеком опускается в зону нагрева по дополнительному трубопроводу 8, установленному в затрубном пространстве нагнетательной скважины. Самотечное опускание вторичного теплоносителя обеспечивается за счет давления, создаваемого перепадом высот, равного высоте затрубного кольцевого пространства.

Предлагаемая технологическая схема позволит повысить мощность паротурбинной установки, так как вторичный теплоноситель используется только для вращения ротора турбины. Затраты, связанные с устройством внутрискважинного теплообменника, являются единовременными и незначительными по сравнению с затратами на установку наземных теплообменников и дополнительной турбины для привода питающего насоса и эксплуатационными, связанными с работой последнего.