Геотермальная энергетнческая установка

 

375452

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик аь

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 21.1V.1971 (№ 1645858/24-6) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 23.111.1973. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 19Л 1.1973

М. Кл. F 24j 3/02

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Иинистров

СССР

УДК 621.482.(088.8) Авторы изобретения

Л. М. Розенфельд, А. Г. Корольков, Ю. М. Петин, Ю. А. Авербах, И. Г, Левит, О. С. Найманов и С. С. Школьников

Институт теплофизики Сибирского отделения АН СССР

Заявитель

ГЕОТЕРМАЛЬНАЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКАЯ УСТАНОВКА

Изобретение относится к геотермальным энергетическим установкам, вырабатывающим электроэнергию на базе использования тепла геотермальных источников или использующим низкопотенциальное сбросное тепло.

Известны геотермальные энергетические установки, содержащие источник теплоносителя (горячей воды), например, геотермальную скважину, расширители (секционный парогенератор), многоступенчатую турбину, конденсатор и многоступенчатый насос.

Каждый расширитель генерирует водяной пар с различным постоянным давлением, понижающимся по мере охлаждения теплоносителя (горячей воды) источника.

Отсепарированный в расширителях пар при давлении ниже атмосферного вводится в промежуточные ступени паровой турбины, и срабатывает тепловой перепад до давления в конденсаторе.

Однако в такой установке затруднительна реализация низких температур окружающей среды и имеются потери в турбине в связи с влажностью пара. Вследствие этого выработка электроэнергии, которая определяется степенью охлаждения теплоносителя источника и к.п.д, теплового двигателя, не достигает возможного предела.

Цель изобретения — повышение выработки электроэнергии на каждый кубический метр теплоносителя источника при осуществлении в установке замкнутого многоступенчатого энергетического цикла с использованием в качестве рабочего тела низкокипящего вещества, например, фреона.

Эта цель достигается тем, что ступени турбины и насоса выполнены с возможностью отключения каждой ступени, например, при помощи муфт, или тем, что каждая ступень

10 турбины и насоса выполнена в виде отдельного агрегата.

Разделение ступеней на отдельные агрегаты,,которое не имеет прин|ципиального значения для пароводяной установки, имеет суще15 ственное значение для установки, работающей на низкокипящем веществе.

В этих установках при отсутствии вакуума целесообразно изменять противодавление в соответствии с температурой наружной сре20 ды, что в холодное время года дает дополнительную выработку электроэнергии, Реализация этой особенности в турбинах с низкокипящим веществом затруднительна изза понижения к,п.д. турбины при изменении противодавления и поэтому эффект от увеличения в холодное время года адиабатического перепада в значительной мере снижается ухудшением к.п.д. турбины.

Возможность отключения каждой ступени

30 турбины и насоса позволяет включить и от3i75452

50 ключить нижние ступени в за=исимости от температуры наружной срс,ы и таким образом осуществить paGoòó всей установки при к.пд. более высоком, чсм при работе одного многоступенчатого агрегата без возмсяности отключения ступеней.

На фиг. 1 показана тепло",ая схема геотермальной энергети -!еской уcTalloBKH; на фиг. 2 — тепловая схема установки с дополнительной паровой турсиной @alii HcIIQJIB30BBния годяно"o пара при наличии источника теплоносителя в виде пароводяпой смеси.

Геотермальная энергетическая установка содержит HcTO«i;HI< теплоносителя (горячей воды) — геотермальную скважину 1, турбину со ступенями 2, 8 и 4, конденсатор низкокипя1цего вещества 5, насосы 5, 7 и 8, секционный пзрогенератор, состоящий нз подогревате;:сй 9, 10 „ ..1, кипя;пльнихов 12, 18 и 14 и пароперегревателя 15.

Еа чертежах показа1 ы трехступенчатая турбина H соответственно трехсекционный парогенератор, но турбина;.:ожет быть выполнена с другим количеством ступеней, а следоBaTeJ1BHo, и парогеператор с таким же количеством секций.

Число секций парогенератора и ступеней турбины определяется технико-экономической целесообразностью.

Установка работает следующим образом.

Теплоноситель (горячая водa) из геотермальной скважины 1 охлаждается последовательно в пароперегревателе 15, кипятильнике

12 и подогревателе 9 первой секции парогенератора, затем — в кипятильнике 18 и подогревателе 10 второй секции и так далее, до тех пор, пока теплоноситель, пройдя последнюю ступень парогенератора, не охладится до температуры слива, отдавая свое тепло низкокипящему веществу, например, фреону, являющемуся рабочим телом турбины.

Низкокипящее вещество после конденсации в конденсаторе 5 подается насосом 8 в подогреватель 11 последней секции парогенератора. После подогревателя 11 поток конденсата разделяется.

Основная часть подается насосом 7 в подогреватель 10 предпоследней секции парогенератора. Другая часть — г, количестве, необходимом для охлаждения теплоносителя до заданной температуры, подается в кипятильник 14 последней секции парогенератора, где низкокипящее вещество превращается в пар и подается в последнюю ступень 4 турбины.

4

Аналогично работают остальные секции парогенератора и ступени турбины.

Для сохрансния максимального коэффициента полезного действия турбины в случае изменения раслолагаемого адиабатического теплового перепада, например, при изменении температуры охлаждающей среды (наружного

=оздуха) ступени турби.ы и насоса отключаются или подключаются, например, прн помон.и муфт, есл.i они скомпо1.ованы на одном валу.

Подключение и отключение ступеней турбины насоса и секций парогенератора обеспечивается установкой вентилей 16, 17 и 18.

При использовании в качестве теплоносителя источника пароводяной смеси с достаточно гысоким теплосодержанием пароводяная смссь разделяется в сепараторе 19 (фиг. 2) па пар и "î"äó, Пар подается и низкопотенциальную пароводяну1о турбину 20 со смешивающим конденсатором 21, а тепло воды утилизируется в многоступенчатой установке с низкокнпящим веществом и качестве рабочего тела, выполненной по рассмотренной выше схеме.

Охлаждающая вода системы технического водоснабжения подается последовательно в конденсатор 21 водяного пара и конденсатор о низкокипящего вещества, что позволяет

QMeHbIlIHTh ее pacxoJI, ii0 снижая вакуу ма B смешивающем конденсаторе 21.

В целях повышения надежности установки насосы можно объединить в один общий многоступенчатый насос 22, в котором на уровне соответству1ощих давлений производятся отборы рабо .е-о вещества в соответствующие секции парогенератора.

Предмет изобретения

1. Геотермальная энергетическая установка, содержащая источник тепла, секционный парогенератор, многоступен-гатую турбину и многоступенчатый насос, отличающаяся тем, что, с целью повышения выработки электроэнергии при использовании в качестве рабочего тела низкокипящего вещества, например, фреона, ступени турбины и насоса выполнены с возможностью отключения каждой ступени в зависимости от температуры наружного воздуха, например, при помощи муфт.

2. Установка по п. 1, отличающаяся тем, что каждая ступень турбины и насоса выполнена в виде отдельного агрегата, Фиг 1

22

Ф г 2

Составитель М. Вайсборд

Редактор Л. Мазуроиок Техред Т. Ускова Корректор А. Степаиойа

Заказ 1721/14 Изд. М 1382 Тираж 678 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2