ГЕОТЕРМАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО
GEOTHERMAL DEVICE

Изобретение относится к области энергомашиностроения и может быть использовано для теплоснабжения на основе геотермальных источников.
Известно устройство [1], содержащее геотермальную скважину, сепаратор, теплообменник для подогрева сетевой воды, трубопровод газовой фазы геотермального теплоносителя, который может быть соединен с горелкой для подогрева сетевой воды.
Недостатком этого устройства является то, что с его помощью не достаточно полно используется внутренняя энергия газовой фазы геотермального теплоносителя, имеется опасность образования солевых отложений, как правило, карбоната кальция в сепараторе и в скважине обратной закачки, а также загрязнение окружающей среды отходами уходящих газов.
Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является геотермальное устройство [2], содержащее геотермальную скважину, сепаратор, теплообменник для подогрева сетевой воды, трубопровод газовой фазы геотермального теплоносителя, горелку, водогрейный котел, газоаккумулирующее устройство, дизель-генератор с системой утилизации тепла уходящих газов.
К недостаткам этого устройства относится опасность образования солевых отложений на внутренней поверхности сепаратора и в скважине обратной закачки, а также загрязнение окружающей среды отходами уходящих газов. В таких устройствах, как сепаратор, расширитель, дегазатор и т.д., имеет место нарушение углекислотного равновесия, и, как правило, растворенный в воде бикарбонат кальция переходит в твердую фазу в виде кристаллов карбоната кальция. Твердая фаза карбоната кальция в виде отложений, а также взвешенных в воде его кристаллов представляет опасность не только для сепаратора, но главным образом, для скважин обратной закачки.
Технической задачей, на решение которой направлено предлагаемое устройство, является повышение эффективности работы геотермального устройства за счет предотвращения солеотложений на внутренней поверхности сепаратора и в скважине обратной закачки, а также предотвращения загрязнения окружающей среды отходами уходящих газов.
Технический результат достигается тем, что в геотермальном устройстве, содержащем геотермальную скважину, сепаратор, теплообменник для подогрева сетевой воды, водогрейный котел с газовой горелкой, газоаккумулирующее устройство, дизель-генератор, теплообменник для утилизации тепла уходящих газов, теплообменник для начального нагрева сетевой воды выполнен в виде рубашки охлаждения сепаратора, а линия уходящих газов соединена со скважиной обратной закачки.
Схема предлагаемого устройства приведена на чертеже.
Устройство содержит геотермальную скважину 1, сепаратор 2, трубопровод жидкой фазы геотермального теплоносителя 3, линию сетевой воды 4, теплообменник сетевой воды 5, трубопровод газовой фазы геотермального теплоносителя 6, горелку 7, водогрейный котел 8, регулятор расхода газа 9, газоаккумулирующее устройство 10, дизель-генератор 11 с системой утилизации тепла уходящих газов 12, линию уходящих газов 13 с насосами 14 и скважину обратной закачки 15.
Геотермальное устройство работает следующим образом.
Геотермальная смесь из геотермальной скважины 1 поступает в сепаратор 2, из которого по линии 3 жидкая фаза геотермального теплоносителя направляется в скважину обратной закачки 15. Сетевая вода по линии 4 поступает в выполненный в виде рубашки охлаждения сепаратора 2 теплообменник 5, в котором осуществляется ее первичный нагрев. Избыток газовой фазы геотермального теплоносителя по трубопроводу 6 поступает к горелке 7 водогрейного котла 8 с помощью регулятора расхода 9. В котле осуществляется окончательный нагрев сетевой воды. Основная часть газовой фазы поступает в газоаккумулирующее устройство 10. Из газоаккумулирующего устройства газ по трубопроводу поступает в дизель-генератор 11, работающий на газе. Промежуточный нагрев сетевой воды осуществляется в теплообменнике 12 за счет утилизации тепла уходящих газов. Уходящие газы из котла 8 и теплообменника 12 по линии 13 с помощью насосов 14 закачиваются в скважину 15. Линия 16 служит для регулирования уровня жидкой фазы геотермального теплоносителя в сепараторе 2.
В теплообменнике 5 необходимая площадь теплообменной поверхности может быть получена также и за счет установки дополнительных труб внутри сепаратора, что не ухудшает процесс предотвращения солеотложений на его поверхностях.
Таким образом, выполнение теплообменника первичного нагрева сетевой воды в виде рубашки охлаждения сепаратора, а также закачивание отходов уходящих газов в скважину обратной закачки позволяет:
a) предотвратить отложение солей на внутренних поверхностях сепаратора;
б) защитить скважину обратной закачки от забивания;
в) предотвратить загрязнение окружающей среды отходами уходящих газов.
Источники информации
1. А.с. СССР №1615488, кл. F24J 3/08, 1988 г.
2. Патент Российской Федерации №2111423, кл. F24J 3/08, 1998 г.