Способ комплексной утилизации геотермальных вод



Способ комплексной утилизации геотермальных вод
Способ комплексной утилизации геотермальных вод
F24T50/00 - Отопление; вентиляция; печи и плиты (тепловая защита растений в садах или лесах A01G 13/06; хлебопекарные печи и устройства A21B; устройства для варки вообще, за исключением кухонных плит A47J; ковка B21J, B21K; отопительные и вентиляционные устройства для транспортных средств, см. соответствующие подклассы классов B60-B64; устройства для зажигания топлива вообще F23; сушка F26B; промышленные печи вообще F27; электронагревательные элементы и устройства H05B)

Владельцы патента RU 2650447:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем геотермии Дагестанского научного центра РАН (RU)

Способ комплексной утилизации геотермальных вод путем передачи через теплообменники тепловой энергии геотермальной воды низкокипящему рабочему агенту, циркулирующему в контуре бинарной ГеоЭС, с дальнейшим испарением и перегревом рабочего агента за счет выхлопных газов газотурбинной электростанции, в камеру сгорания которой поступает газ из газгольдера, предварительно извлеченный из термальной воды в сепараторе, и из магистрального газопровода, и с использованием в качестве дополнительного источника энергии избыточной потенциальной энергии посредством использования детандера и компрессора на одном валу. Отработанная термальная вода из сепаратора поступает на химический завод, где извлекаются растворенные химические компоненты: магнезия жженная, карбонат кальция, карбонат лития, пищевая соль, а опресненная вода используется на различные водохозяйственные цели. 1 ил.

 

Изобретение относится к области геотермальной энергетики и может быть использовано для получения электроэнергии путем утилизации тепловой и сопутствующих видов энергий из геотермальных ресурсов и извлечения из них растворенных химических компонентов.

Запасы большинства геотермальных месторождений имеют низкие и средние температуры и это не позволяет обеспечить их конкурентоспособность с традиционными энергоносителями. Скважины эксплуатируются на различные теплоэнергетические нужды в прерывистом режиме только в холодное время года, а с весны до осени скважины простаивают из-за снижения или отсутствия потребности в тепловой энергии. Эффективное освоение геотермальных ресурсов обеспечивается при постоянной эксплуатации геотермальных скважин с дебитами, близкими к эксплуатационным запасам, чего можно достичь при преобразовании тепловой энергии термальных вод в электроэнергию. Подавляющая часть выявленных геотермальных ресурсов имеет температуру 100-130°С и минерализацию 30-100 г/дм3. Эффективное освоение таких ресурсов возможно при их комплексной утилизации.

Известен способ утилизации энергии геотермальных вод (Патент RU №2596293 С2, Бюл. №25, 2016).

При таком способе происходит утилизация тепловой энергии, избыточной потенциальной энергии и химической энергии растворенных газов. Утилизация тепловой энергии геотермальных вод происходит путем ее передачи через промежуточные теплообменники для нагрева низкокипящего рабочего агента, циркулирующего в контуре ГеоЭС. Утилизация химической энергии растворенных газов происходит посредством использования сепаратора и газгольдера с последующим их сжиганием в камере сгорания газотурбинной электростанции, выхлопные газы которой используются для испарения и перегрева рабочего агента в контуре ГеоЭС. В камеру сгорания газотурбинной электростанции подводится также газ из магистрального газопровода. Утилизация избыточной потенциальной энергии осуществляется с использованием детандера и компрессора на одном валу.

Недостатком такого способа является сброс на поверхности или обратная закачка в материнский пласт отработанных минерализованных термальных вод, что приводит к ухудшению экологических и экономических показателей эксплуатации геотермального месторождения.

Целью настоящего изобретения является комплексная утилизация всех видов энергий геотермальных ресурсов и растворенных химических компонентов, что позволит резко улучшить экономические показатели и полностью решить экологические проблемы освоения геотермальных месторождений.

Для достижения поставленной цели тепло термальной воды через первичный теплообменник или теплообменники передается низкокипящему рабочему агенту, циркулирующему во вторичном контуре бинарной ГеоЭС, для его нагрева до температуры испарения при соответствующем давлении. Использование термальной воды для такого нагрева позволяет наиболее эффективно использовать ее тепло и снижать температуру отработанной воды до довольно низкого значения (20-45°С), превышающего температуру конденсации рабочего агента на величину температурного напора в теплообменнике. Дальнейшее испарение и перегрев рабочего агента происходит в испарителе ГеоЭС за счет выхлопных газов газотурбинной электростанции, в камеру сгорания которой поступает газ из газгольдера, извлеченный из термальной воды с использованием сепаратора, и из магистрального газопровода. Избыточная потенциальная энергия используется в детандере и компрессоре на одном валу. Отработанная термальная вода с низкой температурой из сепаратора поступает на завод по извлечению растворенных химических компонентов, где последовательно извлекается магнезия жженная, карбонат кальция, карбонат лития и пищевая соль. Опресненная после извлечения химкомпонентов вода используется на различные водохозяйственные цели.

На приведенном чертеже изображена технологическая схема предлагаемого способа. Термальная вода из геотермальной скважины 1 направляется в теплообменник 2 бинарной ГеоЭС, где происходит нагрев низкокипящего рабочего агента до температуры испарения при соответствующем давлении. Далее отработанная вода поступает в детандер 7 для утилизации избыточной потенциальной энергии. Из детандера термальная вода с низким давлением поступает в сепаратор 9. Жидкая фаза энергоносителя 8 из сепаратора направляется на химический завод 17 для извлечения растворенных химических компонентов (магнезия жженная, карбонат кальция, карбонат лития, пищевая соль), а опресненная вода 18 используется на различные водохозяйственные цели. Отсепарированный газ поступает в компрессор 10, привод которого осуществляется детандером 7. Из компрессора газ с высокими значениями давления и температуры направляется в теплообменник 11 или теплообменники, куда противотоком также подводится нагреваемая пресная вода 13, которая в дальнейшем используется на различные потребительские нужды. Из теплообменника 11 или теплообменников охлажденный и осушенный газ поступает в газгольдер 14, а конденсат 12 уходит в сток. Из газгольдера газ поступает на газотурбинную электростанцию 15, куда также подводится газ из газопровода 16. Высокотемпературные выхлопные газы газотурбинной электростанции поступают в испаритель 3 бинарной ГеоЭС, где осуществляется испарение и перегрев низкокипящего рабочего агента, поступающего из теплообменника 2. Перегретый пар из испарителя последовательно проходит турбину 4, конденсатор 5 и циркуляционный насос 6 и далее поступает в теплообменник 2, и на этом цикл Ренкина, реализуемый в бинарной ГеоЭС, замыкается. Отработанные выхлопные газы из испарителя 3 направляются на сброс.

Способ комплексной утилизации геотермальных вод путем передачи через теплообменники тепловой энергии геотермальной воды низкокипящему рабочему агенту, циркулирующему в контуре бинарной ГеоЭС, с дальнейшим испарением и перегревом рабочего агента за счет выхлопных газов газотурбинной электростанции, в камеру сгорания которой поступает газ из газгольдера, предварительно извлеченный из термальной воды в сепараторе, и из магистрального газопровода, и с использованием в качестве дополнительного источника энергии избыточной потенциальной энергии посредством использования детандера и компрессора на одном валу, отличающийся тем, что отработанная термальная вода из сепаратора поступает на химический завод, где извлекаются растворенные химические компоненты: магнезия жженная, карбонат кальция, карбонат лития, пищевая соль, а опресненная вода используется на различные водохозяйственные цели.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к теплонасосным установкам, использующим низкотемпературное тепло грунта для автономного отопления и горячего водоснабжения помещений. Внешний грунтовый контур для теплонасосной установки содержит помещенный в грунт горизонтальный трубчатый теплообменник, соединенный трубопроводами с теплообменником-испарителем теплового насоса с циркулирующим в нем низкотемпературным теплоносителем-рассолом, а также аккумулятор тепловой энергии, предназначенный для подогрева грунта.

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны.

Изобретение относится к области энергосбережения, в частности к использованию низкопотенциальной тепловой энергии грунтового массива с помощью тепловых насосов. Способ работы системы грунтовых теплообменников, использующей с помощью теплового насоса тепловую энергию или хладоресурс грунтового массива.

Изобретение относится к теплонасосным установкам, использующим низкотемпературное тепло грунта для автономного отопления и горячего водоснабжения помещений. Внешний грунтовый контур для теплонасосной установки содержит помещенный в грунт горизонтальный трубчатый теплообменник, соединенный трубопроводами с теплообменником-испарителем теплового насоса с циркулирующим в нем низкотемпературным теплоносителем-рассолом, а также аккумулятор тепловой энергии, предназначенный для подогрева грунта.

Изобретение относится к сооружениям в области теплоэнергетики и может быть использовано в системах автономного комплексного энергоснабжения населенных пунктов, промышленных предприятий и иных объектов от возобновляемых источников энергии (ВИЭ).

Изобретение относится к способам извлечения и использования геотермального тепла. Способ установки геотермальных теплообменников для извлечения низкопотенциального тепла включает бурение скважин с использованием буровой колонны.

Группа изобретений относится к области биохимии. Предложен способ получения топлива из органического материала в подземном реакторе (варианты) и подземный реактор для применения в вышеуказанном способе (варианты).

Изобретение относится к области энергетики и направлено на энергосбережение путем рационального использования возобновляемых источников тепла и естественного перепада температуры в окружающей среде.

Изобретение относится к способам совместного использования солнечной энергии для системы горячего водоснабжения, солнечной и петротермальной энергии с помощью абсорбционного теплового насоса и инверторного парокомпрессорного теплового насоса для систем кондиционирования воздуха в теплый период и отопления в холодный период.

Изобретение относится к области превращения геотермальной энергии в электрическую энергию, когда источником тепловой энергии являются постмагматические тепловые поля.

Изобретение относится к коаксиальному геотермальному зонду и способу его монтажа под землей, а также к способу эксплуатации геотермального зонда. Коаксиальный геотермальный зонд содержит центральную колонковую трубу (11) и выполненную с возможностью расширения трубчатую оболочку, которая ограничивает кольцевой зазор (15), проходящий от колонковой трубы наружу, причем колонковая труба (11) и кольцевой зазор (15) выполнены с обеспечением протекания по ним текучей среды-теплоносителя.

Изобретение относится к производству электроэнергии. Система содержит геотермальную систему, содержащую электростанцию (101), и насосную станцию (102), атомную электростанцию (103).

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано в целях производства электрической и тепловой энергии, экологически чистого топлива, а также поддержания в охраняемых акваториях оптимальных для морской биоты температурных условий. При этом исходным энергоресурсом является только тепловая энергия верхних слоев морей и других природных водных бассейнов. Морской энергокомплекс содержит электростанцию, работающую на тепловой энергии моря, и включает вспомогательные производственные опреснительные и электролизные установки, а также объекты инфраструктурного назначения. Для исключения потребности в охлаждающей морской либо воздушной среде в нем используется тепловой насос, при этом приводом электрогенератора служит тепломеханический преобразователь с твердым либо жидкостным рабочим телом, рассчитанный на перепад температур теплоносителей в контурах нагрева и охлаждения, создаваемый тепловым насосом с поглощением теплоты водной среды. Изобретение позволит снизить затраты по освоению тепловой энергии океанов, расширить географическое пространство ее использования, приблизить эти энергоисточники к потребителям энергоресурсов, снизить техногенную нагрузку на природную среду. 1 з.п. ф-лы, 3 ил.

Способ комплексной утилизации геотермальных вод путем передачи через теплообменники тепловой энергии геотермальной воды низкокипящему рабочему агенту, циркулирующему в контуре бинарной ГеоЭС, с дальнейшим испарением и перегревом рабочего агента за счет выхлопных газов газотурбинной электростанции, в камеру сгорания которой поступает газ из газгольдера, предварительно извлеченный из термальной воды в сепараторе, и из магистрального газопровода, и с использованием в качестве дополнительного источника энергии избыточной потенциальной энергии посредством использования детандера и компрессора на одном валу. Отработанная термальная вода из сепаратора поступает на химический завод, где извлекаются растворенные химические компоненты: магнезия жженная, карбонат кальция, карбонат лития, пищевая соль, а опресненная вода используется на различные водохозяйственные цели. 1 ил.

Наверх