КОМБИНИРОВАННАЯ ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГОУСТАНОВКА

Полезная модель относится к области энерготехники, конкретнее - к устройствам для выработки электроэнергии, использующим энергию геотермального источника.
Известны геотермальные электростанции с комбинированным циклом, содержащие основной контур с геотермальным рабочим телом, включающий продуктивную скважину, сепаратор, турбогенератор, конденсатор, реинжекционную скважину и дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом, включающий испаритель, конденсатор, турбогенератор и воздушный конденсатор (см., например, патент США №4542625 по кл. F03G 7/04 за 1985 год).
К недостаткам известных устройств следует отнести невысокую экономичность преобразования энергии, обусловленную неиспользованием тепловой энергии сепарата основного контура.
Наиболее близким к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является геотермальная электростанция с комбинированным циклом, содержащая основной контур с геотермальным рабочим телом, включающий продуктивную скважину, расширитель, сепаратор, пароперегреватель, испаритель, экономайзер, турбогенератор, конденсатор, и дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом, включающий испаритель, подогреватель, турбогенератор, конденсатор и питательный насос (см., например, патент РФ на ПМ №9023 по кл. F03G 7/00 за 1999 год).
К недостаткам описанной конструкции следует отнести невысокий КПД, обусловленный ограниченными параметрами геотермального рабочего тела и низкую надежность работы турбогенератора, вызванную наличием в ступенях турбины коррозионно-агрессивной жидкой фазы рабочего тела, приводящей к образованию отложений и эрозионному износу лопаток.
Задачей полезной модели является устранение указанных недостатков и повышение КПД и надежности работы энергоустановки.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в известной комбинированной геотермальной энергоустановке, содержащей основной контур с геотермальным рабочим телом, включающий продуктивную скважину, расширитель, сепаратор, пароперегреватель, испаритель, экономайзер, турбогенератор, конденсатор и дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом, включающий испаритель, подогреватель, турбогенератор и питательный насос, по предложенной полезной модели перед турбогенератором основного контура дополнительно установлен водородно-кислородный пароперегреватель, содержащий огневой блок со свечой, форсункой и камерой сгорания и камеру испарения.
Наличие водородно-кислородного пароперегревателя, в котором происходит сжигание водорода в кислороде с образованием водяного пара высокой температуры (до 1700°С), передающего тепло геотермальному рабочему телу, повышает параметры последнего, увеличивает КПД энергоустановки и предотвращает каплеударную эрозию в ступенях турбины, а также образование отложений.
На чертежах схематично представлено предложенное устройство, где на фиг.1 изображена общая схема энергоустановки, а на фиг.2 - водородно-кислородный пароперегреватель.
Геотермальная энергоустановка содержит продуктивную скважину 1, основной контур 2, в котором расположены расширитель 3, сепаратор 4, водородно-кислородный пароперегреватель 5, турбогенератор 6, конденсатор 7. на выходе из расширителя 3 и сепаратора 4 размещены пароперегреватель 8, испаритель 9 и экономайзер 10. С теплообменными аппаратами 8, 9, 10 связан дополнительный контур 11 с низкокипящим рабочим телом, содержащий турбогенератор 12, конденсатор 13 и питательный насос 14. Выходы конденсатора 7 и экономайзера 10 связаны с реинжекционными скважинами 15. Водородно-кислородный пароперегреватель 5 содержит огневой блок 16 со свечой 17, форсункой 18 и камерой сгорания 19 и камеру испарения 20.
Энергоустановка работает аналогично прототипу.
Геофлюид из продуктивной скважины 1 поступает в расширитель 3 и сепаратор 4, оттуда, благодаря повышению температуры (перегреву) в водородно-кислородном пароперегревателе 5, направляется в турбогенератор 6, где совершает работу. В пароперегревателе 5 в его огневом блоке 16 происходит сжигание водорода в кислороде, инициируемое свечой 17, в результате чего образуется водяной пар высокой температуры, который, выходя из камеры испарения 20, смешивается с рабочим телом контура 2. Сепарат из расширителя 3 и сепаратора 4 поступает в теплообменные аппараты 8, 9, 10, где отдает тепло рабочему телу контура 11, и закачивается в реинжекционные скважины 15, куда поступает после конденсатора 7 отработанное рабочее тело контура 2. Пар органического рабочего тела контура 11 поступает в турбогенератор 12, где совершает работу и после конденсатора 13 питательным насосом 14 возвращается в контур 11.