Геотермальная электростанция с бинарным циклом

Геотермальная электростанция с бинарным циклом относится к области энерготехники, конкретнее - к устройствам для выработки электроэнергии использующим топливную энергию геотермального источника. Повышение производительности цикла при увеличении надежности элементов схемы путем оптимального использования различных источников геотермального тепла достигается благодаря тому, что на выходе сепарата из сепаратора 2 установлен расширитель 4, связанный паровым трубопроводом с пароперегревателем 5, а трубопроводом сепарата - с подогревателем 6, на выходе пароперегревателя 5 установлен дополнительный расширитель 8 выход которого соединен с конденсатором-испарителем 9, при этом подогреватель 6 выполнен в виде двух параллельных секций, снабженных запорными элементами 7.

Полезная модель относится к области энерготехники, конкретнее - к устройствам для выработки электроэнергии, использующим тепловую энергию геотермального источника.

Известны комбинированные геотермальные установки, содержащие выполненные в блочно-модульном исполнении сепаратор, турбогенератор теплообменник основного цикла, теплообменник, турбогенератор и воздушно конденсаторную установку дополнительного контура с низкокипящим рабочим телом (см., например, Проект "Kamchatka General Arrangement Preliminary" "ORMAT", Израиль, 1997 г.).

К недостаткам известных установок следует отнести недостаточную эффективность работы воздушно-конденсаторной установки (ВКУ) и невысокую надежность работы теплообменников.

Наиболее близкой к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является геотермальная электростанция с комбинированным циклом, содержащая продуктивную скважину, сепаратор и турбогенератор основного цикла, подогреватель пароперегреватель, конденсатор-испаритель, турбогенератор, ВКУ и насос дополнительного контура с низкокипящим рабочим телом (см., например свидетельство РФ на ПМ №6205 по кл. F 03 G ⁷/₀₀ за 1976 г.).

К недостаткам описанного устройства следует отнести нерациональное использование теплового потенциала рабочего тела основного цикла - пароводяной смеси (ПВС) в элементах установки, обусловливающее снижение производительности цикла. Кроме того, использование температурного потенциала сепарата основного цикла для подогревателей дополнительного цикла ведет к образованию солеотложений в последних, что ведет к снижению надежности установки в целом.

Задачей полезной модели является устранение перечисленных недостатков и повышение производительности цикла при увеличении надежности элементов схемы, путем оптимального использования различных источников геотермального тепла.

Поставленная задача решается благодаря тому, что в известной геотермальной электростанции с комбинированным циклом, содержащей продуктивную скважину, сепаратор и турбогенератор основного цикла подогреватель, пароперегреватель, конденсатор-испаритель, турбогенератор ВКУ и насос дополнительного контура с низкокипящим рабочим телом, по предложенной полезной модели на выходе сепарата из сепаратора установлен расширитель, связанный паровым трубопроводом с пароперегревателем, а

трубопроводом сепарата - с подогревателем, на выходе пароперегревателя установлен дополнительный расширитель, выход которого по пару соединен с конденсатором-испарителем, при этом подогреватель выполнен в виде двух параллельных по сепарату секций, снабженных запорными элементами.

Указанное выполнение устройства позволяет использовать температурный потенциал сепарата основного цикла и проводить профилактические работы на подогревателе без остановки работы дополнительного цикла.

На чертеже фиг.1 схематично представлено предложенное устройство.

Геотермальная электростанция содержит продуктивную скважину 1, ПВС из которой поступает в сепаратор 2, связанный по пару с турбогенератором 3 основного цикла, а по сепарату - с расширителем 4, выход пара из которого связан с пароперегревателем 5, а выход сепарата - с подогревателем 6 состоящим из двух параллельных секций, снабженных запорными элементами 7. На выходе пароперегревателя 5 установлен дополнительный расширитель 8 выходы из которого сообщены со входом конденсатора-испарителя 9 и подогревателя 10 соответственно. Кроме того, дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом содержит турбогенератор 11, воздушно конденсаторную установку 12 и циркуляционный насос 13.

При работе установки реализуется цикл преобразования геотермальной энергии пароводяной смеси в электрическую энергию по двухконтурной схеме аналогичной прототипу и содержащей основной контур, работающей на пароводяной смеси, и дополнительный контур с низкокипящим рабочим телом.

В основном цикле ПВС из скважины 1 попадает в сепаратор 2, откуда паровая фаза подается на турбогенератор 3, где вырабатывается электроэнергия. Сепарат из сепаратора 2 поступает в расширитель 4, откуда паровая фаза направляется на пароперегреватель 5 дополнительного цикла, а сепарат - на секции 6 подогревателя. С выхода пароперегревателя 5 ПВС поступает в дополнительный расширитель 8, откуда паровая фаза вместе с паром, отработанным в турбогенераторе 3, поступает на конденсатор испаритель 9, а конденсат - на вход подогревателя 10. В дополнительном контуре, благодаря организованному подводу и съему тепла в элементах схемы происходят фазовые переходы рабочего тела, паровая фаза которого приводит в действие турбогенератор 11 дополнительного контура.

При проведении профилактических работ одна из секций подогревателя 6 отсекается от цикла по сепарату вентилями 7, вскрывается и очищается от солеотложений, при этом вторая секция подогревателя 6 участвует в цикле и обеспечивает его непрерывность.

Геотермальная электростанция с бинарным циклом, содержащая продуктивную скважину, сепаратор и турбогенератор основного цикла, подогреватель, пароперегреватель, конденсатор-испаритель, турбогенератор, воздушно-конденсаторную установку и насос дополнительного контура с низкокипящим рабочим телом, отличающаяся тем, что на выходе сепарата из сепаратора установлен расширитель, связанный паровым трубопроводом с пароперегревателем, а трубопроводом сепарата - с подогревателем, на выходе пароперегревателя установлен дополнительный расширитель, выход которого соединен по пару с конденсатором-испарителем, при этом подогреватель выполнен в виде двух параллельных по сепарату секций, снабженных запорными элементами.