Паротурбинная установка для геотермальной электростанции

 

Изобретение предназначено для получения электрической энергии на базе термальных подземных вод. Паротурбинная установка для геотермальной электростанции включает внутрискважинный теплообменник, турбину, генератор, конденсатор с водяным охлаждением и геотермальную циркуляционную систему, состоящую из наклонно-направленных добычных скважин, которые расходятся от подошвы кольцевого пространства большого диаметра, служащего для устройства внутрискважинного теплообменника и обсаженного соответствующей колонной труб. Вертикальная нагнетательная скважина расположена между наклонными добычными скважинами, колонна труб которой соединена у подошвы кольцевого пространства с помощью переходника с колонной труб увеличенного диаметра, спущенной внутри кольцевого пространства. Наружная колонна труб большого диаметра и колонна труб нагнетательной скважины на поверхности соединены трубопроводом, на котором установлен нагнетательный насос. Внутри колонны труб нагнетательной скважины в интервале с увеличенным диаметром спущены две колонны коаксиальных труб для спуска охлажденного вторичного теплоносителя в зону нагрева по центральной колонне и подъема перегретого теплоносителя в межтрубном кольцевом пространстве. 1 ил.

Изобретение относится к энергетике 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 [1].

В таком энергетическом цикле для устройства геотермальной циркуляционной системы буровую установку с демонтажом всего оборудования необходимо перемещать на значительное расстояние от добычной скважины до места устройства нагнетательной скважины. Кроме того, на поверхности приходится устанавливать термоизолированный протяженный трубопровод, соединяющий добычную и нагнетательную скважины, что приводит к увеличению затрат и площади земли, отчуждаемой под строительство ГеоТЭС. Во многих случаях для достижения проектной мощности ГеоТЭС необходимо бурить не одну, а несколько равноудаленных друг от друга и от нагнетательной скважины добычных скважин. При этом еще больше возрастут затраты, связанные с обустройством циркуляционной системы, и увеличится площадь занятой земли.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков и увеличение объемов добычи термальной воды и мощности ГеоТЭС.

Поставленная цель достигается тем, что в известной технологической схеме паротурбинной установки для геотермальной электростанции, включающей турбину, генератор, конденсатор с водяным охлаждением, внутрискважинный теплообменник и геотермальную циркуляционную систему, устройство последней осуществляется кустовым бурением с одной площади с наклонно-направленными добычными скважинами, между которыми бурится вертикальная нагнетательная скважина увеличенного диаметра.

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

Установка состоит из наклонно направленных добычных скважин 1, нагнетательной скважины 2, нагнетательного насоса 3, наземного трубопровода 4, связывающего добычные и нагнетательную скважины с нагнетательным насосом, внутрискважинного теплообменника 5, обсаженного колонной труб 6 большого диаметра, внутри которой спущена колонна труб 7, соединенная у подошвы теплообменника с помощью переходника 8 с колонной труб нагнетательной скважины. Наклонно-направленные добычные и нагнетательная скважины последовательно бурятся от подошвы внутрискважинного теплообменника. Внутри колонны труб 7 спущена колонна труб 9, внутри которой в свою очередь спущена колонна труб 10. У подошвы теплообменника колонна труб 9 заглушена. На поверхности колонна труб 9 с помощью трубопровода 11 соединена с турбиной 13, которая приводит в действие генератор 14. Конденсатор 15 отработанного пара соединен колонной труб 10 с помощью трубопровода 12. Турбина с конденсатором соединена трубопроводом 16. К конденсатору с торцов подведены трубопроводы 17 и 18 подвода и отвода охлаждающей воды.

В этой технологической схеме термальная вода, поднимающаяся по колоннам труб добычных скважин 1, транспортируется к устью скважины на наружному межтрубному кольцевому пространству внутрискважинного теплообменника 5 и далее, проходя через нагнетательный насос 3 и трубопровод 4, опускается по среднему межтрубному кольцевому пространству внутрискважинного теплообменника в колонну труб нагнетательной скважины 2 для закачки обратно в пласт. Отработанный в турбине 13 вторичный теплоноситель по трубопроводу 16 попадает в конденсатор 15 с водяным охлаждением. Охлажденный вторичный теплоноситель в жидком состоянии по трубопроводу 12 самотеком поступает в центральную колонну труб 10 внутрискважинного теплообменника. Вторичный теплоноситель, опускаясь по колонне труб 10, поступает в нижнюю зону внутреннего межтрубного кольцевого пространства внутрискважинного теплообменника и далее по мере подъема в межтрубном пространстве происходят его нагрев, испарение и перегрев. На поверхности перегретый теплоноситель по трубопроводу 11 направляется на турбину, где расширяясь вращает ротор турбины, который в свою очередь приводит в действие генератор 14, вырабатывающий электроэнергию. К конденсатору 15 по трубопроводу 17 подводится и по трубопроводу 18 отводится охлаждающая вода.

Формула изобретения

Паротурбинная установка для геотермальной электростанции, включающая внутрискважинный теплообменник, турбину, генератор, конденсатор с водяным охлаждением и геотермальную циркуляционную систему, состоящую из добычной и нагнетательной скважин, нагнетательного насоса и наземного трубопровода, связывающего скважины с насосом, отличающаяся тем, что наклонно направленные добычные и расположенная между ними вертикальная нагнетательная скважина, обсаженные колоннами обсадных труб, расходятся от подошвы вертикального кольцевого пространства большого диаметра, обсаженного соответствующей колонной труб и служащего для устройства внутрискважинного теплообменника, внутри которой спущена промежуточная колонна труб, внутри которой в интервале с увеличенным диаметром спущена колонна труб меньшего диаметра, которая на поверхности соединена трубопроводом с турбиной и заглушена у подошвы теплообменника, внутри которой, в свою очередь, спущена центральная колонна труб еще меньшего диаметра, соединенная на поверхности трубопроводом с конденсатором и служащая для спуска охлажденного теплоносителя в зону нагрева внутрискважинного теплообменника, а наземный трубопровод с нагнетательным насосом, служащие для подачи термальной воды в колонну труб нагнетательной скважины, связывают наружную колонну труб внутрискважинного теплообменника с промежуточной колонной труб, причем у подошвы теплообменника промежуточная колонна труб соединена с колонной труб нагнетательной скважины.

РИСУНКИ

Рисунок 1