паротурбинная установка для геотермальной электростанции

Формула изобретения

Паротурбинная установка для геотермальной электростанции, включающая добычную скважину, нагнетательную скважину и нагнетательный насос, соединенные между собой наземным трубопроводом, и систему вторичного теплоносителя, включающую турбину с генератором на одном валу, и связанные с турбиной конденсатор и внутрискважинный теплообменник, отличающаяся тем, что она дополнительно снабжена испарителем, теплообменником, детандером и циркуляционным насосом, служащими соответственно для испарения рабочего агента, утилизации остаточного низкопотенциального тепла, сработки избыточной потенциальной энергии и циркуляции рабочего агента.

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, который состоит из добычной скважины, нагнетательной скважины, нагнетательного насоса, наземного трубопровода, соединяющего скважины и систему вторичного теплоносителя, в которую входят внутрискважинный теплообменник, турбина, генератор, конденсатор и трубопровод, связывающий конденсатор с теплообменником (см. патент RU № 2035588 С1, 1995, бюл. № 14).

В таком энергетическом цикле, где нагрев, испарение и перегрев рабочего агента происходит на разных уровнях по высоте внутрискважинного теплообменника, не удается максимально снизить температуру отработанной термальной воды. В зависимости от начальной температуры термальной воды температура отработанной воды составляет 60-85°С.

Целью изобретения является повышение термодинамической эффективности энергетического цикла с максимальным снижением температуры отработанной термальной воды.

Поставленная цель достигается тем, что в известной технологической схеме паротурбинной установки для геотермальной электростанции, состоящей из добычной и нагнетательной скважин, наземного трубопровода, нагнетательного насоса, турбины, генератора, конденсатора и внутрискважинного теплообменника, последний используется для нагрева низкокипящего рабочего агента, до температуры насыщения. Для дальнейшего испарения и перегрева агента устанавливается наземный испаритель, куда подается часть потока рабочего агента, необходимого для получения проектной мощности ГеоЭС. Другая часть потока рабочего агента из внутрискважинного теплообменника на поверхности последовательно направляется в дополнительный теплообменник и детандер, после чего совместно с потоком агента из конденсатора поступает во внутрискважинный теплообменник и не участвует в цикле по выработке электроэнергии.

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

Установка состоит из добывающей скважины 1, нагнетательной скважины 2, наземного трубопровода 3, нагнетательного насоса 4 и системы вторичного теплоносителя, в которую входят внутрискважинный теплообменник 5, наземный испаритель 6, турбина 7 с генератором 8 на одном валу, конденсатор 9, циркуляционный насос 10, теплообменник 11, детандер 12, подводящий 13 и отводящий 14 трубопроводы охлаждающей воды.

В этой технологической схеме термальная вода, поднимающаяся по колонне труб добывающей скважины 1, по наземному трубопроводу 3 подводится к нагнетательной скважине и после сработки температуры в испарителе 6 и внутрискважинном теплообменнике 5 по нагнетательной скважине 2 закачивается обратно в пласт. Массовый расход низкокипящего рабочего агента, поступающего в первичный внутрискважинный теплообменник 5, значительно больше расхода агента, циркулирующего в контуре паротурбинной установки (ПТУ). Рабочий агент, нагретый до температуры насыщения, на поверхности разделяется на два потока. Первый поток поступает в испаритель 6 и далее в турбину 7 и конденсатор 9, второй поток направляется в теплообменник 11, куда для нагрева из конденсатора 9 также поступает охлаждающая вода, которая в последствии направляется к потребителю низкопотенциального тепла. Из теплообменника 11 охлажденный рабочий агент поступает в детандер 12, где происходит сработка его потенциальной энергии до давления конденсации в цикле ПТУ. Далее оба потока рабочего агента поступают на всасывающую линию циркуляционного насоса 10 вторичного контура и далее во внутрискважинный теплообменник 5, где происходит нагрев до температуры насыщения за счет снятия остаточного тепла с закачиваемой термальной воды.

В такой установке температуру отработанной термальной воды в зависимости от температуры конденсации рабочего агента можно снизить до 40°С и ниже. Полученная таким образом дополнительная тепловая энергия в теплообменнике 11 передается охлаждающей воде, которая направляется к потребителям низкопотенциального тепла (прудовое рыбоводство, тепловое орошение и т.д.).