ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ УСТАНОВКА ЭНЕРГОСНАБЖЕНИЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ

Полезная модель относится к области энергетики, в частности, к установкам электро- и теплоснабжения на базе термальных подземных вод.
Известна геотермальная установка энергоснабжения потребителей, содержащая дизельные генераторы и геотермальную бинарную ТЭЦ, состоящую из добычной скважины, соединенной трубопроводом с сепаратором геотермальной среды, при этом сепаратор соединен с трубопроводами для подвода отсепарированной воды к теплообменнику предварительного нагрева бинарной энергетической установки (БЭУ) и к теплообменнику системы теплоснабжения, а также паропроводом для подвода отсепарированного пара к испарителю БЭУ, при этом БЭУ, генерирующая электрическую энергию, состоит из паровой турбины с генератором, рекуператора, конденсатора, циркуляционного насоса, теплообменника предварительного нагрева теплоносителя и испарителя (патент RU №2246010, кл. F01K 21/04, дата подачи заявки 01.09.2003 г., дата публикации 10.02.2005 г.).
Недостатками известной геотермальной установки энергоснабжения потребителей является невозможность использования в полном объеме потенциала геотермальной воды большую часть года из-за отсутствия возможности регулирования температуры воды, направляемой в систему теплоснабжения в зависимости от температуры окружающего воздуха. Это приводит к большим потерям тепла в течение отопительного периода и особенно в летний период, когда геотермальная вода сливается из теплообменника системы теплоснабжения с высокой температурой. Кроме того, с помощью известной системы невозможно получить высокопотенциальное тепло, пригодное для обогрева жилых помещений.
Технический результат, на достижение которого направлена настоящая полезная модель, заключается в повышении экономичности геотермальной установки энергоснабжения потребителей за счет максимального использования геотермального тепла, добываемого из недр для производства электроэнергии и тепла.
Указанный технический результат достигается за счет того, что в геотермальной установке энергоснабжения потребителей, содержащей дизельные генераторы и геотермальную бинарную ТЭЦ, состоящую из добычной скважины, соединенной трубопроводом с сепаратором геотермальной среды, сепаратор соединен с трубопроводами для подвода отсепарированной воды к теплообменнику предварительного нагрева теплоносителя бинарной энергетической установки (БЭУ) и к теплообменнику системы теплоснабжения, а также паропроводом для подвода отсепарированного пара к испарителю БЭУ, при этом БЭУ, генерирующая электрическую энергию, состоит из паровой турбины с генератором, рекуператора, конденсатора, циркуляционного насоса, теплообменника предварительного нагрева теплоносителя и испарителя, согласно полезной модели, на трубопроводе для подвода отсепарированной воды к теплообменнику системы теплоснабжения установлен трехходовой клапан для регулирования подачи геотермальной воды в контур теплообменника и теплосеть путем обеспечения возможности разделения отсепарированной воды на два регулируемых потока, при этом трехходовой клапан соединен одним трубопроводом с теплообменником предварительного нагрева БЭУ, а вторым трубопроводом - с дополнительно установленным на трубопроводе для подвода отсепарированной воды к теплообменнику системы теплоснабжения узлом смешения, соединенным трубопроводом с теплообменником предварительного нагрева БЭУ.
На чертеже показана технологическая схема предлагаемой геотермальной установки энергоснабжения потребителей.
Геотермальная установка энергоснабжения потребителей включает добычную скважину 1, трубопроводы 2, сепаратор 3, трехходовой клапан 4, воздушный конденсатор 5, узел смешения 6, циркуляционный насос 7, теплообменник предварительного нагрева 8, испаритель 9, теплообменник системы теплоснабжения 10, паровую турбину 11, генератор 12, рекуператор 13 и дизельгенераторы 14.
Из добычной скважины 1 внутрипластовая геотермальная смесь пара и воды направляется по трубопроводу 2 к сепаратору 3. В сепараторе 3 геотермальная смесь разделяется на пар и воду, пар направляется в испаритель 9 бинарной энергетической установки (БЭУ), а отсепарированная вода поступает по трубопроводу к трехходовому регулирующему клапану 4, где разделяется на два потока: один поток идет в теплообменник предварительного нагрева 8 теплоносителя бинарной энергетической установки (БЭУ), а второй поток отсепарированной воды поступает по трубопроводу к узлу смешения 6, где смешивается с отдавшим свое тепло в теплообменнике 8 первым потоком отсепарированной воды. Изменяя соотношения расходов отсепарированной воды по потокам, можно получить необходимую температуру смеси воды после узла смешения. Поток воды после смешения направляется по трубопроводам в теплообменник системы теплоснабжения 10, где нагревается обратная сетевая вода контура системы теплоснабжения, а отдавшее свое тепло геотермальная вода закачивается в инжекционную скважину или сливается в систему канализации.
Бинарная энергетическая установка представляет собой замкнутый контур, в котором циркулирует низкокипящий теплоноситель, например пентан, бутан и т.д. Бинарная энергетическая установка состоит из паровой турбины 11 с генератором 12, рекуператора 13, конденсатора 5, циркуляционного насоса 7, теплообменника 8 и испарителя 9. Жидкий низкокипящий теплоноситель циркуляционным насосом 7 прокачивается через рекуператор 13, который выполняет функцию конденсатора паровой турбины 11. Нагретый в рекуператоре теплоноситель поступает далее последовательно в теплообменник 8 и испаритель 9, где он нагревается, испаряется, перегревается и затем поступает через регулирующий клапан на вход паровой турбины 11. Вырабатываемая бинарной энергетической установкой электроэнергия направляется по линии электропередачи (ЛЭП) к потребителям электрической энергии.
За счет регулирования температуры геотермальной воды после узла смешения 6, которое достигается изменением положения трехходового регулирующего клапана 4, достигается максимально возможное полезное использование потенциала исходной геотермальной воды, при этом обеспечивается необходимая температура греющего теплоносителя в теплообменнике 8, а остальной потенциал геотермальной смеси используется для выработки электроэнергии.
1
1
Преимущество этой схемы состоит в том, что в зависимости от сезона (отопительный или летний) осуществляется регулирование температуры t=f(tн.в.), где t - температура смеси геотермальной воды, а tн.в. - температура наружного воздуха, и в канализацию сбрасывается геотермальная вода с минимальной температурой.
1
В результате использования полного потенциала геотермальной воды обеспечивается не только регулирование температуры t в зависимости от tн.в., но и достигается максимально возможная выработка электроэнергии. Величина увеличения мощности БЭУ за счет дополнительного использования тепла геотермальной воды может увеличиваться от 0 до 50% в отопительный период и до 50% в летний период. В результате этого на соответствующую величину разгружаются пиковые источники электрогенерации.
Таким образом, использование предложенной геотермальной установки энергоснабжения потребителей позволит обеспечить повышение экономичности энергоснабжения потребителей за счет максимального использования геотермального тепла, добываемого из недр, для производства электроэнергии и тепла.