Способ предотвращения солеотложения при утилизации энергии геотермальных вод

Изобретение относится к утилизации энергии геотермальных вод и может быть использовано для теплоснабжения объектов различного назначения. Способ включает передачу через промежуточные теплообменники тепловой энергии геотермальной воды вторичному теплоносителю, отделение и сбор растворенных в геотермальной воде газов посредством первичного и вторичного сепараторов и газгольдера, а также использование потенциальной энергии геотермальной воды посредством преобразователя в виде установленных на одном валу детандера, компрессора и насоса. Способ позволяет утилизировать энергию геотермальной воды в режиме без солеотложения в детандере и первичном сепараторе за счет подачи части конденсата из вторичного сепаратора, подкисленного углекислым газом из газгольдера, на низкие ступени детандера и первичный сепаратор. 1 ил.

 

Изобретение относится к области энергетики, а точнее к области использования и утилизации энергии геотермальных вод, и может быть использовано для теплоснабжения объектов различного назначения.

Большинство геотермальных месторождений содержат воду с низкой и средней температурой и это не позволяет обеспечить их конкурентоспособность с традиционными энергоносителями и приостанавливает развитие геотермальной энергетики. В то же время на многих эксплуатируемых геотермальных месторождениях устьевые избыточные давления превышают 2-5 МПа. Вода таких скважин содержит значительное количество растворенных газов органического происхождения, доходящее до 4-5 м33 и более. Содержание метана составляет от 50 до 80%. При эксплуатации месторождений эти виды энергий утилизируются недостаточно эффективно.

Известен способ утилизации энергии геотермальных вод путем передачи через промежуточные теплообменники тепловой энергии геотермальной воды вторичному теплоносителю с использованием в качестве дополнительного источника энергии химической энергии растворенных газов посредством использования первичного и вторичного сепараторов [1].

Недостатком такого способа является то, что не используется дополнительная потенциальная энергия термальной воды. В то же время в первичном сепараторе образуются твердые отложения карбоната кальция, как результат нарушения в нем углекислотного равновесия.

Известен также способ утилизации энергии геотермальных вод [2], в котором утилизация энергии геотермальных вод осуществляется путем передачи через промежуточные теплообменники тепловой энергии геотермальной воды вторичному теплоносителю с использованием в качестве дополнительного источника энергии химической энергии растворенных газов посредством использования первичного и вторичного сепараторов, при этом в качестве дополнительного источника энергии используют сопутствующую потенциальную энергию геотермальной воды, а в качестве преобразователей потенциальной энергии используют детандер и компрессор на одном валу.

При таком способе утилизации энергии геотермальных вод происходит следующее: при резком понижении давления в детандере нарушается углекислотное равновесие, что приводит к интенсивному образованию отложений карбоната кальция на стенках оборудования, особенно на низких ступенях детандера и в первичном сепараторе. Это приводит к частой остановке оборудования первичного теплоносителя и связано с большими затратами на его очистку от твердых отложений.

Задачей заявляемого изобретения является повышение эффективности утилизации энергии геотермальных вод, то есть создание способа утилизации энергии геотермальных вод, позволяющего эксплуатировать оборудование первичного теплоносителя в режиме без солеотложения.

Поставленная задача решается тем, что в способе утилизации энергии геотермальных вод путем передачи через промежуточные теплообменники тепловой энергии геотермальной воды вторичному теплоносителю с использованием в качестве дополнительного источника энергии химической энергии растворенных газов посредством использования первичного и вторичного сепараторов, а также сопутствующей потенциальной энергии геотермальной воды, на одном валу с детандером и компрессором установлен насос подачи подкисленного конденсата на низкие ступени детандера и в первичный сепаратор.

На чертеже изображена технологическая схема предлагаемого способа.

Термальная вода из геотермальной скважины 1 направляется в первичный теплообменник 2, где происходит нагрев вторичного теплоносителя, который в дальнейшем направляется к потребителю тепла. Далее отработанная вода поступает в детандер 3 для утилизации потенциальной энергии. Из детандера термальная вода с низким давлением поступает в первичный сепаратор 4. Жидкая фаза энергоносителя из сепаратора 4 направляется в сток, а отсепарированный газ поступает в компрессор 5, привод которого осуществляется детандером 3. Из компрессора газ с высокими значениями давления и температуры направляется во вторичный теплообменник 6, куда противотоком также подводится нагреваемая пресная вода из коммунального водопровода 10. Из теплообменника 6 охлажденный газ направляется во вторичный сепаратор 7, откуда конденсат уходит в сток, а газ поступает в газгольдер 8. Из газгольдера газ проходит в газораспределительный пункт 9 и далее на потребительские нужды. Часть конденсата из сепаратора 7 подкисляется углекислым газом из газгольдера 8 и по линии 11 с помощью насоса 12 подается на низкие ступени детандера 3 и первичный сепаратор 4. Насос 12 установлен на одном валу с детандером 3 и компрессором 5.

Количество энергии, необходимой на привод насоса 12, составляет менее 5% от общего расхода энергии и зависит от концентрации углекислого газа в конденсате, транспортируемом в детандер. Подкисленный конденсат вместе с углекислым газом (также и в газовой фазе), попадая на лопатки и другие стенки низких ступеней детандера и первичного сепаратора, препятствует образованию твердой фазы карбоната кальция, а также смывает ранее образовавшиеся отложения. Таким образом, работа оборудования первичного теплоносителя осуществляется в режиме без солеотложения.

Пример. Скв. 27Т (Тернаир, г.Махачкала): температура воды 98°С, давление около 2 МПа при закрытой скважине и 1,2 МПа в устье скважины в рабочем состоянии (при дебите 3500 м3/сут), минерализация 23 г/л, содержание ионов Са2+ - 0,10 г/л, НСО3- - 1,4 г/л. Газовый состав в % объемных: спонтанный СО2 - 12; СН4 - 79; N2 - 8; растворенный CO2 - 10; CH4 - 15; N2 - 74,0. При давлении ниже 0,4 МПа вода данной скважины имеет склонность к отложениям твердой фазы карбоната кальция. На низких ступенях детандера и в первичном сепараторе давление падает до 0,1 МПа, что создает условия для интенсивного образования твердой фазы карбоната кальция на стенках данного оборудования. Подкисленный до рН=5-6 конденсат с углекислым газом, поступающий в детандер на низкие его ступени, предотвращает отложения карбоната кальция в нем и первичном сепараторе.

Источники информации

1. Авт. св. СССР 1615488, кл. F24J 3/08, опубл. 23.12.1990.

2. Патент РФ RU 02190812, кл. F24J 3/08, опубл. 10.10.2002.

Способ утилизации энергии геотермальных вод, включающий передачу через промежуточные теплообменники тепловой энергии геотермальной воды вторичному теплоносителю, отделение и сбор растворенных в геотермальной воде газов посредством первичного и вторичного сепараторов и газгольдера, а также использование потенциальной энергии геотермальной воды посредством преобразователя потенциальной энергии в виде детандера и компрессора на одном валу, отличающийся тем, что часть конденсата из вторичного сепаратора, подкисленного углекислым газом из газгольдера, поступает на низкие ступени детандера и первичный сепаратор с помощью насоса, установленного на одном валу с детандером и компрессором.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области техники и технологии бурения вертикальных скважин в земной коре, к области скважинной геотехнологии, к области теплоэлектроэнергетики и энергетике альтернативных источников энергии.

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах, охлаждающих жилые и иные помещения в теплый период года и нагревающих эти помещения в холодное время года.

Изобретение относится к способам использования геотермальной энергии в системах тепло- и холодоснабжения. .

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к геотермальным энергетическим установкам, вырабатывающим электроэнергию на базе использования тепла геотермальных источников.

Изобретение относится к способам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может найти применение при обогреве зданий, сооружений, в частности индивидуальных жилых домов, за счет преобразования геотермального тепла земной коры в тепловых насосах, а также в гидрометаллургии для снижения энергоемкости систем подземного выщелачивания минералов, включающих массивы добывающих и поглотительных (инфильтрационных) буровых скважин.

Изобретение относится к области геотермальной энергетики. .

Изобретение относится к энергетике, в частности к устройствам для получения тепла, образующегося иначе, чем в результате сжигания топлива. .

Изобретение относится к гелиотехнике, в частности к солнечным тепловым коллекторам, и может быть использовано в теплоснабжении зданий и сооружений. .

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрогенерирующих установках, работающих на жидком низкопотенциальном источнике энергии. .

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла, в частности извлечения тепла сухих глубинных пород. .

Изобретение относится к теплообменным устройствам, применяемым для передачи тепла или холода в процессах, использующих потоки жидкости или газа, и может быть использовано в системах отопления, вентиляции, в химической, пищевой и других отраслях промышленности

Изобретение относится к области теплотехники и может быть использовано для теплоснабжения на основе геотермальных источников

Изобретение относится к теплоэнергетике, а именно к использованию низкотемпературной энергии земного грунта

Изобретение относится к теплотехнике, в частности к системам теплоснабжения помещений

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системе использования низкотемпературной энергии, содержащей контур коллектора, заполненного первым рабочим раствором, теплопередающий контур, заполненный вторым рабочим раствором, теплообменник, выполненный с возможностью теплопереноса между рабочими растворами контура коллектора и теплопередающим контуром

Изобретение относится к средствам извлечения геотермальной энергии массива горных пород и может использоваться для обогрева зданий и сооружений

Изобретение относится к теплоэнергетике

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для теплоснабжения и горячего водоснабжения децентрализованных объектов малой мощности с использованием возобновляемых источников энергии (ВИЭ)

Изобретение относится к теплоэнергетике и может быть использовано в устройствах, охлаждающих жилые и иные сооружения в теплый период года и нагревающих эти сооружения в холодное время года
Наверх