DE2749502A1

DE2749502A1 - Geothermische tiefbrunnen-energiegewinnungseinrichtung

Info

Publication number: DE2749502A1
Application number: DE19772749502
Authority: DE
Inventors: Hugh Brookie Matthews
Original assignee: Sperry Rand Corp
Current assignee: Sperry Corp
Priority date: 1976-11-05
Filing date: 1977-11-04
Publication date: 1978-05-11
Also published as: JPS5359157A; FR2370182A1; GB1540528A; US4059959A; IT1143612B; FR2370182B1

Description

Patentanwälte D^:pl.-ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

A 9 5 02 Dipl.-Phys.Dr.Tino Haibach

£ Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 ■ Telefon (0 89) 24 02 75 ■ Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: l6 0 54 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation
New York, USA

Geothermische Tiefbrunnen-Energiegewinnungseinrichtung

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Patentanwälte D^pI.-ing. Curt Wallach

Dipl.-Ing. Günther Koch

2749502 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

Dipl.-Ing. Rainer Feldkamp

D -8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum:

Unser Zeichen: \ß Q 54 - Fk/Ne

Sperry Rand Corporation New York, USA

Geothermische Tiefbrunnen-Energiegewinnungseinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine geothermische Tiefbrunnen-Energiegewinnungseinrichtung der im Oberbegriff des Anspruchs 1 genannten Art, die zur Erzeugung von elektrischer oder anderer Leistung unter Verwendung von Energie aus unterirdischen geothermischen Quellen verwendet werden kann.

Geothermische LeJstungserzeugungssysteme sind in den deutschen Offenlegungsschriften 24 19 2JJ und 25 JO 6^5 sowie den US-Patentschriften 5 898 020, 3 939 459 und 3 961 866 beschrieben. Diese bekannten geothermischen Energiegewinnungssysteme verwenden die thermische Energie, die in unterirdischen heißen Quellen in heißem gelöste Stoffe führendem Brunnewasser gespeichert ist, um überhitzten Dampf aus einer von der Erdoberfläche aus injizierten Strömung einer sauberen Flüssigkeit zu erzeugen. Der überhitzte Dampf wird dann zum Antrieb einer turbinengetriebenen Pumpe in dem Brunnen verwendet, um die heiße Sole oder das gelöste Stoffe führende Wasser unter hohem Druck und immer in flüssigem Zustand zur Erdoberfläche

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zu pumpen, wo diese Sole ihre Wärme in einer binären in einer geschlossenen Schleife arbeitenden Wärmetauscher-Turbinen-Wechselstromgenerator-Kombination zur Erzeugung elektrischer Leistung überführt. Die verbleibende Sole wird in die Erde zurückgepumpt während die saubere abgekühlte Flüssigkeit an dem an der Erdoberfläche befindlichen System regeneriert und zum Tiefbrunnen-Pumpsystem zurückgeführt wird, um Dampf zu erzeugen. Diese saubere Flüssigkeit kann weiterhin zur Schmierung der Strömungsmittellager verwendet werden, die das turbinengetriebene Pumpsystem lagern. In den vorstehend genannten Patentschriften sind Verbesserungen der Form der hydrodynamischen Radial- und Drucklager und der Druckflüssigkeits-Lagerschmiereinrichtungen beschrieben. Weiterhin ist in diesen Patentschriften eine mit Umkehrströmung arbeitende Tiefbrunnen-Dampfturbinen-Motoreinrichtung von kompakter Art zusammen mit Verbesserungen der Oberflächensteuerung und der Leistungserzeugungssysteme beschrieben.

Eine weitere Art einer geothermischen Energiegewinnungseinrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 27 15 499 der gleichen Anmelderin beschrieben. Dieses Energiegewinnungssystem weist einen verbesserten Wirkungsgrad dadurch auf, daß die thermische Energie, die in dem heißen gelöste Stoffe führen den Brunnenwasser gespeichert ist, beim Hochpumpen zur Erdoberfläche durch die Verwendung eines langgestreckten Wärmetauscherelementes dadurch ausgenutzt wird, daß kontinuierlich eine nach unten strömende organische Flüssigkeit auf einen überkritischen Zustand erhitzt wird. Ein Teil der Energie dieser organischen Flüssigkeit wird innerhalb des Tiefbrunnens zum Betrieb der turbinengetriebenen Pumpe zum Hochpumpen des heißen gelöite Stoffe führenden Brunnenwassers unter hohem Druck und in flüssigem Zustand zur Erdoberfläche verwendet, wo diese Sole über einen weiteren Brunnen in die Erde zurückgeführt wird. Die Temperaturdifferenz zwischen der nach oben strömenden Sole und der nach unten strömenden organischen Arbeiteflüssigkeit wird in vorgegebener Weise entlang des

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unterirdischen langgestreckten Wärme tausche re le mentes auf einen endlichen Wert gehalten. Nach dem Antrieb der turbinengetriebenen Tiefbrunne η-Pumpe steigt die organische Flüssigkeit in einer thermisch isolierten Leitung zur Erdoberfläche auf und an der Erdoberfläche wird eine dampfturbinenge trLebene elektrische Leistungnerzeugungseinricht m<; dur-ih die aufsteigende organische Flüssigkeit angetrieben, worauf diese in den Tiefbrunnen zur erneuten Erhitzung in dem langgestreckten Wärme tauscher zurückgeführt wird. Die Verv:*=ndun-; einer organischen Arbeltsflüssigkeit in dem Tiefbrunnensysten ergibt einen wirkungsvollen Niedrigtemperatur-Betrieb in Tiefbrunnen, in denen die Sole lediglich mäßige Temperaturen erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in den eingangs genannten Patentschriften genannten geothermischen Energiegewinnungseinrichtungen und insbesondere die in der deutschen Patentanmeldung P 27 I5 499 beschriebene Energiegewinnungseinrichtung hinsichtlich ihres Wirkungsgrades und ihrer Betriebsweise welter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene Erfindung gelöst.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß wird eine geothermische Tiefbrunnen-Energiegewinnungseinrichtung von der Art geschaffen, bei der gelöste Stoffe führendes Wasser zu einer Station an der Erdoberfläche gepumpt wird, wie die in dem Tiefbrunnen von dem die gelösten Stoffe führenden Wasser abgeleitete thermische Energie zum Betrieb von durch einen Turbinenmotor angetriebenen elektrischen Generatoreinrichtungen an der an der Erdoberfläche befindlichen Station verwendet, wobei ein Hauptteil des die gelösten Stoffe führenden Wassers von der Station in RückfÜhrungs-Tiefbrunneneinrichtungen zurückgeführt wird, und die Energiegewinnungseinrichtung weist weiterhin Verbindungseinrichtungen zur Zu-

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führung eLner ArbeIts flussigkeit, die einen Teil der abgeleiteten thermischen Energie verwendet, an einen Eingang der Turbinenii/>tore inr iohturi_t;en au;¹. HIt dem Ausgang der Turbinenmotoreinrichtungen s ind Kondensator Ieitungselemente zur Kon-,lenslerun·- der Arbe its fluss lgke It und zur Rückführung der konrfcnsierten Arbeitsflüssigkeit an die VerbLndungseInrIchtungen verbunden und es sin;] Vie lfachver te i lere lemente zum Umgeben der Kondensator Ic itnngse lemente mit einein Kühlmi tte lregen in Tropfenform vor gesellen, wobei '.'auchrohr-Tanke inr ichtungen zum Auf Tariff n des Küh Lr.ii tte Iregens nach dem Kühlen der Kondensator-Ie ltungr;e Leiiiente vorgesehen sind. Zusätzlich sind Luftzirkulationst InrIchtungen zur Kühlung der Tropfen des Kühlmittelregens vorgesehen, während dieser von den Vielfachverteilereinrichtungen zu den Tauchrohr-Tankeinrichtungen herabfällt. Das Kühlmittel von den Tauchrohr-Tankeinrichtungen wird über erste l-umpene Inr ichtungen zu den Vielfachverteilereinrichtungen zurückgeführt und es sind Steuereinrichtungen zur Auswahl eines kleineren Teils des die gelösten Stoffe führenden Wassers vor der Zurückführung des Hauptteils dieses V/assers an die Rückführungsbrunneneinrichtungen vorgesehen, um einen vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel in den Tauchrohr-Tankeinrichtungen aufrechtzuerhalten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine schematische teilweise geschnittene An

sicht einer Ausführungsform der EnergiegewInnungseinrichtung;

Fig. 2 eine teilweise weggeschnittene Ansicht einer

Ausführungsform einer Reinigungsvorrichtung, die für die Energiegewinnungsvorrichtung nach Fig. 1 Verwendung finden kann;

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Fig. j5 eine Ansicht einer abgeänderten Ausführungs-

fortn der Reinigungsvorrichtung;

Fig. 4 eine Ansicht eines abgeänderten Teils der Rei

nigungsvorrichtung nach Fig. ^J

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Ansicht einer wei

teren abgeänderten Ausführungsform der Reinigungsvorrichtung.

Die geothermische Tiefbrunnen-Energiegewinnungseinrichtung nach Fig. 1 besteht aus drei wesentlichen Baugruppen. Die erste oder geothermische Tiefbrunnen-Teilbaugruppe erstreckt sich von dem benachbart der Erdoberfläche befindlichen Brunnenkopf

4 über eine erhebliche Strecke weit unter die Oberfläche in einen wirksamen Hohlraum oder Bereich, in dem ein reichlicher Vorrat, an äußerst heißem Wasser oder Sole unter hohem Druck in natürlicher Weise zur Verfugung steht. Ein aktiver Turbinenmotor 7 und eine Solepumpe 8 befinden sich benachbart zu dem Heißwasser-Vorrat in einem üblichen Brunnenauskleidungsrohr J> und diese Teile werden so beschrieben, wie dies in den vorstehend genannten deutschen Offenlegungsschriften 24 19 237 und 25 50 6^5 beschrieben ist. Bei diesen bekannten Systemen wird die ArbeitsflUssigkeit in einem von der Strömung der heißen Sole in dem Brunnenauskleidungsrohr J5 erhitzten Dampfgenerator 5 in Dampf verwandelt. Der Dampf strömt durch ein Rohr 6 und treibt einen Turbinenmotor 7 an, der seinerseits die Solepumpe 8 antreibt. Der ausströmende Dampf strömt von dem Turbinenmotor 7 über ein Rohr 2 zur Erdoberfläche, wo er kondensiert und in fluesiger Form über ein Rohr 1 zum Generator

5 zurückgeführt wird.

Obwohl die in den Zeichnungen dargestellte Energiegewinnungsvorrichtung eine spezielle Art von geοthermischer Tiefbrunnen-Pumpanordnung aufweist, ist es verständlich, daß die vorliegende Erfindung auch bei anderen Arten von Energiegewinnungesystemen

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verwendbar ist, unter Einschluß der, wie sie in der deutschen Patentanmeldung 27 15 499 beschrieben ist. Es ist zu erkennen, daß beispielsweise das in der deutschen Offenlegungsschrift 24 19 237 beschriebene System beträchtliche Energiemengen an die an der Oberfläche gelegenen Energieumwandlungseinrichtungen durchführen kann, die einen Wärmetauscher IO einschließen, durch den sowohl der Abdampf in einem Rohr 2a als auch die in einem Brunnenauskleidungs -Anschluß J>a fließende Sole hindurchgeleitet witd, wobei die relativen Proportionen eine Frage der konstruktiven Gegebenheiten sind. Beispielsweise überführt das System gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 24 I9 2J57 den größten Teil der thermischen Energie an die an der Oberfläche gelegenen Leistungsumwandlungseinrichtungen unter Verwendung des Sole-Mediums. Andererseits wird bei dem System gemäß der deutschen Patentanmeldung 27 I5 499 der größte Teil der Wärme in der nach oben strömenden Sole mit Hilfe des langgestreckten Tiefbrunnen-Wärmetauschers zu der nach unten strömenden überkritischen Flüssigkeit Überführt, wobei die Sole normalerweise an der Erdoberfläche direkt in einen Rückführungsbrunnen zurückgeführt wird. Eine zweite Teilbaugruppe des in Fig. 1 dargestellten Systems weist die Form eines SoIe-RUckführungsbrunnens 67 auf, der sich ebenfalls von einer Stelle an der Erdoberfläche bis zu tief unter der Erdoberfläche liegenden Schichten erstreckt, die einen horizontalen Abstand von der oben erwähnten heißen Solequelle aufweisen können.

Die Einrichtungen an der Erdoberfläche bilden eine dritte Teilbaugruppe und wirken mit dem geothermischen und RückfUhrungs-Brunnensystem in der in Fig. 1 gezeigten Weise zusammen. Es ist verständlich, daß ein Ziel des dargestellten Systems darin besteht, große Mengen elektrischer Leistung an den Anschlüssen 2^ zu erzeugen, und zwar unter Verwendung einer Üblichen Strömungsmitte lturbirie 20 an der Erdoberfläche, die einen elektrischen Leistungsgenerator 22 antreibt, die sich beide vorzugsweise an der Erdoberfläche befinden. Zu diesem Zweck wird die heiße Sole mit Hilfe der geothermischen Tiefbrunnen-Puüpe

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zur Erdoberfläche gepumpt, wobei die Sole über das Brunnenauskleidungsrohr 3 und die Verlängerung 3a einem Element 11 des üblichen Wärmetauschers 10 zugeführt wird. Der Wärmetauscher 10 ist eine Übliche einem geschlossenen Tank ähnelnde Einrichtung, die zum Austausch von Wärme zwischen den üblicheiWärmetauscherelementen 11 und 12 bestimmt ist, die sich darin befinden. Die Elemente 11 und 12 können die Form von geradlinigen oder aufgewickelten Rohren aufweisen, die die thermische Energie durch direkte Wärmeleitung über ihre Metallwände oder über eine geeignete Umgebungsflüssigkeit übertragen. Die Tiefbrunnenpumpe 8 drückt die heiße Sole nach oben durch den kreisringförmigen Bereich zwischen dem Brunnenauskleidungsrohr 3 und dem Rohr 2 sowie durch die Verlängerungsieitung 3a hindurch und der Wärmeinhalt stellt eine beträchtliche Wärmequelle zur Zuführung an das Eingangselement 11 des Wärmetauschers 10 dar. Wie in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 25 30 635 läuft die durch das Wärmetauscherelement 11 hindurchlaufende Sole weiterhin nach der Abkühlung in dem Wärmetauscher 10 durch die Rohre 31 und 33 und sie wird dann gegebenenfalls über eine Pumpe 35 und ein Rohr 45 in einen RückfUhrungsbrunnen 67 zurückgepumpt. Daher werden die gelösten Mineralsalze, die mit der heißen Sole zur Erdoberfläche in den Rohre 3 und 3a hochgepumpt werden, ohne Schaden in den Boden zurückgeführt.

Wie es in der oben erwähnten deutschen Offenlegungsschrift 25 30 635 beschrieben ist, können weitere geothermische Energiequellen zusätzlich verwendet werden, um dem Wärmetauscher 10 zusätzliche thermische Energie zuzuführen. So kann beispielsweise die aus dem Rohr 2a von der Tiefbrunneηturbine 7 ausströmende und nach oben in dem kreisringförmigen Raum zwischen den Rohren 1 und 2 strömende Arbeitsflüssigkeit zusätzlich verwendet werden. Diese ausströmende Flüssigkeit oder dieser Dampf kann durch das Bohr 2a in ein Wärmetauscherelement 16 strOmen« das sich ebenfalls in dem Wärmetauscher 10 befindet, wobei eine Pumpe 14 vorgesehen 1st, um diese Flüssigkeit nach der Kühlung oder Kondensatton durch die Rohre

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la und 1 zurück in den Tiefbrunnen-Wärmetauscher oder Dampfgenerator 5 zu pumpen, der dem Tiefbrunnen-Turbinenmotor 7 zugeordnet ist, wie dies in der deutschen Offenlegungsschrift 25 jJO 6^5 beschrieben ist. Die ausströmende Arbeitsflüssigkeit wird dann in vorteilhafter Weise zur Vergrößerung des Betriebswirkungsgrades der erfindungsgemäßen Energiegewinnungseinrichtung verwendet.

In jedem Fall kann die kondensierte ArbeitsflUssigkeit zur erneuten Verwendung in der Tiefbrunnenbaugruppe zurückgeführt werden, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Der Arbeits-Abdampf in dem Rohr 2a strömt durch das Eingangselement l6 des Wärmetauschers 10. Die kondensierte Arbeitsflüssigkeit strömt von dem Element l6 durch die Pumpe 14 in das Rohr la, um in dem geothermischen Tiefbrunnen-Turbinenmotor 7 erneut verwendet zu werden. Die Arbeitsflüssigkeit kann reines Wasser oder irgendeine andere Flüssigkeit sein. In dem Kreislauf können Flüssigkelts- und Dampfphasen verwendet werden oder es kann lediglich eine überkritische flüssige Phase verwendet werden, wie dies in der oben erwähnten Patentanmeldung P 27 I5 499 beschrieben ist.

Die wesentlichen Elemente zur Zuführung von Wärme in den Wärmetauscher 10 sind nunmehr beschrieben worden. Die Wärme wird in im wesentlichen üblicher Weise abgeführt und zum Betrieb der an der Erdoberfläche befindlichen Haupt-Strömungsmittelturbine 20 verwendet. Zu diesem Zweck wird eine Flüssigkeit, die die Form eines organischen Halokarbon-Materials aufweisen kann, über eine Speisepumpe 68 und ein Rohr 30 dem Wärmetauscherelement 12 des Wärmetauschers 10 zugeführt. Die Strömung der Flüssigkeit in dem Wärmetauscherelement 12 verläuft gegen die Richtung der Wärmeströmung in den Wärmetauscherelementen 11 und 16. Die Flüssigkeit in dem Element 12 kann daher verdampfen und erzeugt einen eine hohe Energie aufweisenden Hochtemperaturdampf, der über das Rohr 13 der Eingangsstufe einer mehrstufigen Le istungsturbine 20 zugeführt wird. Nach der Erzeugung von Nutzleistung in dieser Turbine durch Antrieb der

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Welle 21 und des Generators 22 wird der Leistungsturbinen-Abdampf über ein Rohr 50 einem neuartigen Kondensationssystem 57 mit einer Anfangsschleife 56 zügefUhrt. Die kondensierte organische Flüssigkeit verläßt das System 57 an einer Endschleife 58 und wird über das Rohr 69 und die Pumpe 68 in das Rohr 30 gepumpt, die die Eingangsverbindung zum Wärmetauscherelement 12 darstellt. Auf diese Weise wird die Flüssigkeit oder das Strömungsmedium zum Antrieb der Hauptleistungs· turbine 20 kontinuierlich umgewälzt.

Es ist verständlich, daß die so weit beschriebene Energiegewinnungseinrichtung bei einer Ausführungsform einen in großer Tiefe befindlichen mit überhitztem Dampf arbeitenden Generator 5 aufweist, der einen Turbinenmotor 7 antreibt, der seinerseits eine Heißsole-Pumpe 8 antreibt. Sauberes Wasser, das durch Kondensation von sauberem Dampf in dem Wärmetauscher 10 gebildet wird, wird dem Dampfgenerator 5 zugeführt, um in diesem in sehr energiereichen Dampf zum Antrieb des geothermischen Tiefbrunnenturbinenmotors 7 umgewandelt zu werden. Die Solepumpe 8 dient zur Vergrößerung des Druckes der heißen Sole, so daß sie den Wärmetauscher 10 an der Erdoberfläche immer noch weit über dem Sättigungsdruck erreicht, so daß die Sole niemals durch Verdampfen unerwünschte mineralische Abscheidungen erzeugt.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen werden die Kosten für das geothermische Energiegewinnungesystem verringert und der Wirkungsgrad der Einrichtung zur Kondensierung des organischen Abdampfströmungsmediums von der Hauptleistungsturbine 20 wird beträchtlich vergrößert. Diese Ergebnisse werden dadurch erzielt, daß in neuartiger Weise die Funktionen eines Kühlturmes und eines Strömungsmedium-Kondensatorsystems kombiniert werden und daß Möglichkeiten zur Verwendung eines Teils der Üblicherweise stark verunreinigten geothermlschen Sole als Kondensator-KUhlflUssigkeit gewonnen werden. Gleichzeitig wird eine Steuerung der Verunreinigung und Uberzugsbilr

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dung an den Wärmeüberführungsoberflächen durch Salze ermöglicht, die sich aus der geothermischen Sole selbst abscheiden. Daher ist die Notwendigkeit einer reichlichen sauberen Kühlwasserquelle (beispielsweise Seen oder Flüsse) in der Nähe der geothermischen Leistungsgewinnungsanlage kein bedeutsames Problem mehr. Die Erfindung ermöglicht damit die Einsparung an Wasser und beseitigt die Probleme der üblichen Gegebenheiten, bei denen reichliche Vorräte an sauberem Kühlwasser in der Nähe der geothermischen Anlage nicht zur Verfügung stehen. Das Kühlwasser kann sogar unter Verwendung von stark verunreinigtem Wasser wie z.B. Salzwasser vom Salzsee ergänzt werden.

Wie es weiter oben erwähnt wurde, wird bei der Einrichtung nach Fig. 1 die Sole nach dem Durchlaufen des primären Wärmetauscherelementes 11 über die Rohre Jl, 33 und 45 zum RückfUhrungsbrunneη 67 gepumpt. Ein zweiter Teil der abgekühlten Sole in dem Rohr 31 wird an dem Verbindungspunkt 32 abgezweigt und in Abhängigkeit vender Einstellung des Ventils 34 durch das Rohr 31 in das Tauchbecken unter den Sumpf 63 des kombinierten Kondensationssystems 57 eingeleitet. Wenn dies erwünscht ist, kann irgendeine in der abgekühlten Sole verbleibende Energie an diesem Punkt wiedergewonnen werden. Beispielsweise kann die Betriebsleistung zum Antrieb der zweiten RückfUhrungsbrunnen-Pumpe 64 dadurch gewonnen werden, daß die von dem Ventil 34 zum Tauchrohr-Tank 63 strömende Sole eine Hilfsturbine 36 antreibt, die mit einer mechanischen Welle 37 oder einer anderen Leistungsübertragungsverbindung zum Antrieb der zweiten RUckführungspumpe 64 versehen ist. Die Aufgabe der Pumpe 64 besteht darin, die Sole von dem Tauchrohr-Tank 63 durch das Rohr 65 in den RUckführungsbrunnen 67 zu pumpen. In Jedem Fall kann es wünschenswert sein, die Sole In dem Rohr 61 nach dem Durchlaufen der Turbine 36 vorzukühlen, bet spielsweise dadurch, daß sie durch ein Kondensatorelement 41 eines Kondensators 39 geleitet wird. Der Kondensator 39 kann in üblicher Welse beispielsweise durch Einfügen eines zweiten Wärmetauscherelementes 42 gekühlt werden, das über Anschlüsse

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4j5 und 44 mit einem Rohrleitungsschleifensystem verbunden ist, in dem Kühlmittel beispielsweise durch einen üblichen (nicht gezeigten) Kühlturm strömt. Die Strömung der abgekühlten Sole durch das Rohr 6l in den Tauchrohr-Tank 63 kann kontinuierlich oder manuell gesteuert werden oder diese Strömung wird vorzugsweise durch einen Flüssigkeitsspiegel-Schwimmermeßfühler überwacht, der die noch zu beschreibenden Bauteile 59* 60 aufweist.

Zum Kühlen der Windungen wie z.B. der Windungen 56, 58 des Kondensatorsystems 57 wird die Sole von der Tauchrohr-Tankeinrichtung 63 über die Pumpe 80 durch das Rohr 66 in das Rohr 55 nach oben zu einem Vielfachverteller 53 am oberen Ende der PCondensator-Rohranordnung gepumpt. Daher ergibt sich eine großvolumige Strömung der gekühlten Sole von dem Tauchrohr-Tank 63 und diese Strömung gelangt über eine geeignete Anordnung oder Anordnungen von öffnungen 54 in der unteren Oberfläche des Vielfachverteilers 53 in die Atmosphäre, so daß sie über das Kondensatorsystem 57 nach unten fällt und das in diesem Kondensatorsystem strömende organische Abdampfströmungsmedium kühlt. Die Kaskade von Soletropfen wird in dem Tauchrohr-Tank 53 aufgefangen und der Pegel 62 der Sole in den Tauchrohr-Tankeinrichtungen wird weiterhin teilweise durch die Strömung der von dem Ventil 34 und dem Rohr 6l zuströmenden zusätzlichen Sole bestimmt. Es ist zu erkennen, daß die herabfallende Sole, die in einfacher Weise durch eine (nicht gezeigte) übliche Einfüllanordnung in Tropfen aufgebrochen werden kann, durch Verdampfung an den Tropfenoberflächen gekühlt wird. Diese Verdampfungskühlung kann dadurch verstärkt werden, daß Luft durch den Tropfenregen hindurchbewegt wird, wie dies allgemein durch das von einem Motor 51 angetriebene Gebläse 52 angedeutet ist, so daß ein beträchtliches Volumen von sich schnell bewegender Luft durch dert Tropfenregen hindurchläuft. Andererseits kühlen die Tropfen die Rohre des Systems 57 und den In dem System 57 strömenden organischen Dampf, so daß dieser Dampf kondensiert wird.

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Das Gebläse 52 kann mit geeigneten Luft führungen versehen werden, so daß ein Hauptteil der sich bewegenden Luft parallel und entgegengesetzt zur Strömungsrichtung des Tropfenregens strömt. Im allgemeinen können das Gebläse 52 und der Motor 51 mit einem üblichen Gehäuse versehen sein und mit Hilfe (nicht gezeigter) üblicher Halterungen gehaltert sein, und zwar ebenso wie die anderen Elemente des Kondensationssystems 57, die mit Hilfe allgemein bekannter Einrichtungen fest gehaltert sind. Es kann eine größere Anzahl von Zentrifugalgebläsen verwendet werden. Weiterhin ist zu erkennen, daß das Kondensationssystem eine Vielzahl von Kondensationselementen 57 verwenden kann, die eine parallel gespeiste rechtwinklige dreidimensionale serpentinenförmige Anordnung bilden, wobei eine Vielzahl von Verteilerkrümmern 53 oberhalb jedes Elementes dieser Anordnung angeordnet ist, und alle Teile wirken mit der Tauchrohr-Tankeinrichtung zusammen, der sich unter dieser Anordnung unter rechten Winkeln zur Ebene nach Fig. 1 erstreckt. Andere bekannte Arten von Kondensatoranordnungen unter Einschluß einer schraubenlinienförmigen Anordnung gemäß Fig. 4 können genauso verwendet werden.

Es ist wünschenswert, daß er Tauchrohr-Tank 6j> mit Sole bis zu einem im wesentlichen konstanten vorgegebenen Pegel 62 gefüllt gehalten wird. Die Strömung der Solelösung in den Tauchrohr-Tank 63 und insbesondere aus diesem Tank heraus ist so ausgelegt, daß irgendeine Ansammlung von festem Material, das aus der Solelösung in dem Tank 6j> ausgeschieden wird, in den Rückführungsbrunnen 67 zurückgespült wird. Entsprechend ist ein üblicher Flüssigkeitsspiegel-MeßfUhler 59 vorgesehen, der beispielsweise einen kugelförmigen Schwimmer 60 auf der Soleoberfläche 62 aufweist. Der Meßfühler kann von irgendeiner Art sein, und ein elektrisches Ausgangesignal liefern, das proportional zu dem Sole-Flüssigkeitsspiegel ist und das über eine elektrische Leitung 59a einem üblichen Ventilsteuergerät 38 zugeführt wird. Das Steuergerät jj8 kann ein übliches Gerät sein, das ein Befehlssignal erzeugt, das auf die Abweichung des FlUssigkeitsspiegels von einem gewünschten Bezugswert

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bezogen ist. Eine übliche EIn-Aus-Steuerung der Stellung des Ventils 34 kann ebenso einfach durchgeführt werden. Es ist zu erkennen, daß die zweite RUckführungspumpe 64 im wesentlichen zu der gleichen Zeit betrieben wird, wie Sole dem Tauchrohr-Tank 63 unter der Steuerung des Steuergerätes 38 zugeführt wird; Es ist weiterhin ersichtlich, daß die Strömungsgeschwindigkeit in dem Rohr 61 so ausgelegt ist, daß sie größer als die Strömungsgeschwindigkeit durch das Rückführrohr 65 ist, so daß der gewünschte konstruktiv bestimmte Flüssigkeitsspiegel 62 schließlich erreicht wird, worauf das Ventil 34 automatisch geschlossen wird.

Die Pumpgeschwindigkeit der Sole aus dem Tauchrohr-Tank 63 mit Hilfe einer Pumpe 8O in den Vielfachverteiler 53 wird entsprechend der Umgebungstemperatur so gesteuert, daß der Inhalt des Tauchrohr-Tanks 63 bei extremen Wetterlagen nicht einfriert, Wenn beispielsweise die Umgebungstemperatur sich dem Gefrierpunkt nähert, wird die durch die Pumpe 80 hervorgerufene Strömungsgeschwindigkeit entsprechend verringert. Die gewünschte Steuerung wird mit Hilfe eines üblichen Steuergerätes 81 erreicht, das auf einen üblichen Meßfühler 74 mit einer geeigneten Sonde 73 zur Messung der Temperatur der Sole in dem Tauchrohr-Tank 63 anspricht. Der Temperaturfühler 74 kann unter üblichen Baugruppen ausgewählt werden, die ein elektrisches Ausgangssignal an einer Leitung 76 erzeugen können, das im wesentlichen proportional zur Söletemperatür ist. Das Signal an der Leitung 76 wird zur Betätigung des üblichen Steuergerätes 81 verwendet, das die Betriebsgeschwindigkeit eines einstückig mit der Pumpe 8O verbundenen elektrischen Motors bestimmt. Die Strömungsgeschwindigkeit der Sole durch die Pumpe 80 wird allgemein konstant gehalten, doch ruft das Steuergerät 81 eine Geschwindigkeitsverringerung bei einer vorgegebenen Temperatur hervor, die etwas oberhalb der Gefriertemperatur der Sole in dem Tauchrohr-Tank 63 liegt. Es kann daher ein einfaches Thermorelais zur Verringerung der Pumpgeschwindigkeit der Pumpe 80 gegenüber dem normalen festen Wert auf einen zweiten verringerten Wert verwendet werden, wo-

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bei diese Verringerung bei und unterhalb der vorgegebenen Temperatur auftritt. Die verringerte Soleströmung in der Kaskade von dem Vielfachverteiler 53 ermöglicht automatisch eine zusätzliche Aufheizurg der Sole während des Absinkens und Herunterfallens bis zum Tauchrohr-Tank 63> so daß die Temperatur der Sole in diesem Tank auf einen sicheren Wert oberhalb des Gefrierpunktes ansteigt. Das Steuergerät 81 kann weiterhin einen optischen oder akustischen Alarm auslösen, wenn dies erwünscht ist.

Der Wirkungsgrad der geothermischen Energiegewinnungseinrichtung kann in unerwünschter Weise durch die Ansammlung von Kesselstein, Filmen oder anderen Abscheidungen verringert werden, die aus der Kühlsole auf die Außenoberflächen der Kondensatorrohre in dem System 57 ausfallen, weil die Wärmeströmung von dem organischen Strömungsmittel in den Tropfenregen in erkennbarer Weise durch das Vorhandensein derartiger relativ stark thermisch isolierender Feststoffschichten verringert wird. Der Aufbau derartiger Feststoffschichten mit beträchtlicher Stärke wird dadurch festgestellt, daß irgendein Anstieg eines zu der Temperatur oder dem Druck des organischen Dampfes proportionalen Parameters am Ausgangsende der Kondensatorwindung 58 gegenüber der Temperatur der Sole in dem Tauchrohrtank 63 festgestellt wird. Daher kann ein üblicher Temperaturmeßfühler 70, der mit dem Inneren der Kondensatorwicklung 58 verbunden ist, ein elektrisches Steuersignal über eine Leitung

71 liefern, das proportional zu dieser Temperatur ist und das

e inem üblichen Vergleicher oder einer Analog-Subtrahierschaltung

72 zugeführt wird. Anstelle des Temperaturmeßfühlers 70 kann ein Druckmeßfühler verwendet werden. Es ist zu erkennen, daß diese und irgendwelche anderen Meßfühler mit geeigneten Anzeigevorrichtungen versehen sein können, die eine optische Beobachtung der Jeweiligen von den einzelnen Meßfühlern gemessenen Funktionen ermöglichen. Weil die Subtrahierschaltung 72 weiterhin über eine elektrische Leitung 75 den Ausgang des oben erwähnten Temperaturmeßfühlers 74 empfängt, ist der Ausgang

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der Subtrahierschaltung 72 an einer elektrischen Leitung 77 proportional zur Differenz zwischen der Temperatur des gekUhlten organischen Dampfes und der Sole in dem Tauchrohr-Tank 63. Wenn die Temperatur des in der Ausgangswindung 58 strömenden organischen Strömungsmediums gegenüber der SoIetemperatur zu hoch ist, zeigt dies an, daß die Kühlwirkung nicht so wirkungsvoll ist, wie dies für einen wirkungsvollen Kondensatorbetrieb erwünscht ist und dieses vergrößerte Signal kann dann über die Leitung 77 weitergeleitet werden, um beispielsweise einen optischen oder akustischen Alarm 82 auszulösen. Es ist verständlich, daß die Alarmeinrichtung 82 von üblicher Art sein kann und einen Schwellwert aufweist, oberhalb dessen erst ein Alarmbetrieb erfolgt. Das Signal an der Leitung 77 kann alternativ oder zusätzlich zur Betätigung eines Steuergerätes oder einer Betätigungseinrichtung 83 verwendet werden, deren Ausgangsieitungen 84 mit Einrichtungen zur Entfernung von unerwünschtem Kesselstein oder anderen festen Ablagerungen auf den Außenoberflächen der Rohre des Kondensatorsystems 57 verbunden sind.

Weiterhin kann Kesselstein oder anderes unerwünschtes festes Material von den Rohren des Kondensatorsystems 57 mit Hilfe verschiedener Verfahren entfernt werden, Insbesondere durch kräf tiges Abbürsten der Oberflächen wie in Pig. 2 oder durch das Bestrahlen mit einem Strahl einer unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit, wie in den Figuren 3, 4 und 5. Bei der speziellen in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform kann eine bewegliche Baugruppe mit rotierenden Bürsten auf einem Schlitten IJf kontinuierlich betrieben werden. Wie in Fig. 1 wird eine parallele Anordnung von serpentinenförmig verlaufenden Kondensator-Rohrsystemen 57 in Fig. 2 verwendet, die über ein Eingangsrohr 50 mit Abdampf von der Hauptleistungsturbine 20 gespeist werden und kondensierte Flüssigkeit Über das Ausgangsrohr 69 und die Pumpe 68 dem Wärmetauscherelement 12 zuführen. Weitere ebenfalls in Fig. 1 gezeigte Elemente sind in Flg. 2 gezeigt und tragen entsprechende Bezugsziffern, unter Einschluß des Sole-

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Vielfachverteilers 53» des Motors 51 mit dem zugehörigen Gebläse 52 und des Tauchrohr-Tanks 63; geeignete Steuereinrichtungen, wie sie anhand der Fig. 1 erläutert wurden, können ebenfalls bei dem System nach Fig. 2 verwendet werden. Übliche Verteiler 90, 92, 99, 110 und 114 wirken in üblicher Weise mit entsprechenden Anordnungen von Kondensatorrohren zusammen, wie sie beispielsweise bei 9I, 98, 102 und II3 gezeigt sind. Das Gebläse 52, der Vielfachverteiler 53, das Kondensatorsystem 57 und der Tauchrohr-Tank 63 sowie die beiden Schienen

. . Biirsten-

122 (oder Bahnen), auf denen der\schlitten 137 hin- und herbewegt wird, werden durch Übliche Rahmenbauteile gehaltert, die in den Zeichnungen nicht gezeigt sind, weil ihre Eigenart und ihre Anordnung für den Fachmann naheliegend ist.

Wie es erläutert wurde, kann das Kondensatorsystem 57 aus einer großen Vielzahl von Kühlrohren bestehen, die in den jeweiligen horizontalen Ebenen liegen, in denen die Kühlrohre 9I, 98, und 113 angeordnet sind. Jede Ebene wie z.B. die Ebene der Rohre 98 wird beispielsweise mit Hilfe von zwei gegenüberliegenden zylindrischen rotierenden Bürsten behandelt, wie z.B. den Bürsten 93 und 100. Die Bürsten können die Rohre vollständig umgeben wenn diese Bürsten um ihre jeweiligen Wellen 97, 101 gedreht werden. Eine derartige rotierende Bürste kann weiterhin zwischen dem Sole-Vielfachverteiler 53 und den Rohren 9I angeordnet sein.

Die verschiedenen rotierenden Bürsten 93, 100, 111, I29 drehen sich auf jeweiligen parallelen Wellen 97, 101, 112, 130a, die in senkrecht stehenden Rahmenelementen 96 an jedem Ende der verschiedenen Wellen gelagert sind. Die senkrecht stehenden Rahmen 96 können sich hin- und hertjewegen und sind auf dem in Horizontalrichtung hin- und herbeweglichen Schlitten 137 befestigt, deren Paaren von mit Flanschen versehenen Rädern 127, 132 jeweils mit Schienenpaaren 122 in Eingriff stehen und durch den Motor 126 in üblicher Weise angetrieben werden. Die Räder 127, 132 können alternativ die Form von mit Flanschen

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versehenen Zahnrädern mit einer verzahnten Kreisoberfläche aufweisen, die mit den Zähnen von Paaren von Zahnstangen zusammenwirkt, die anstelle der Schienen 122 vorgesehen sind. Der Motor 126 kann außerdem zum Antrieb der Bürsten 93, 100, 111, 129 über geeignete Riemen, Wellen oder Getriebe verwendet werden.

In Flg. 2 ist ein getrennter Motor I30 vorgesehen, der an dem senkrechten Rahmen 96 des Schlittens 137 befestigt ist und die verschiedenen Bürsten antreibt. Der Motor IJO treibt die Bürste 129 direkt an und sein Rotor ist mechanisch mit der Welle 130a der Bürste 129 gekuppelt. Der Motor I30 ist weiterhin mit einer Riemenscheibe versehen, die über einen zugehörigen Keilriemen 128 die rotierende Bürste 111 antreibt. Paare von Riemenscheiben und Keilriemen wirken zusammen, um jeweils die aufeinanderfolgende Bürstenwelle anzutreiben, bis ein abschließender Keilriemen 94 die einzelne Kellriemenscheibe 95 antreibt, die der rotierenden Bürste 93 zugeordnet 1st. Es ist für den Fachmann zu erkennen, daß andere bekannte Antriebsmechanismen zum Drehantrieb der Bürsten 93, 100, 111 und 129 verwendet werden können oder daß ein getrennter Motor für Jede Welle verwendet werden kann. Der Motor 130 kann dauernd angetrieben sein oder er kann durch eine Bedienungsperson nach Wunsch ein- und ausgeschaltet werden. Alternativ kann die Betriebsweise des Motors IjJO und damit der Bürsten 93, 100, 111 und 129 dadurch automatisch gemacht werden, daß die oben erwähnten elektrischen Betätigungssignale verwendet werden, die an den Leitungen 84 der Einrichtung nach Fig. 1 geliefert werden.

Das gleiche elektrische Signal von den Anschlüssen 84 nach Flg. 1 kann dazu verwendet werden, die Hin- und Herbewegung des Schlittens 137 dadurch zu bewirken, daß der Motor 136, der die mit Flanschen versehenen Schlittenräder 127 antreibt, in geeigneter Weise betätigt wird. Wie es in Flg. 2 gezeigt 1st, hat der Schlitten 137 nahezu das Ende seiner nach rechts gerichteten Bewegung (Pfeil 133) erreicht und an diesem Punkt

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stoppt der Schlitz 123 in dem in Horizontalrichtung geschlitzten Bauteil 120, das gegenüber den Schienen 122 durch eine Halterung 121 festgelegt ist, die Bewegung eines Stiftes 124, der den Arm 124a eines Umschalters 125 nach links bewegt, um die Bewegungsrichtung des Motors 126 und damit die Bewegungsrichtung des Schlittens 137 umzukehren. Wenn der Schlitten 127 seine äußerste linke Stellung erreicht, kommt der Stift 124 mit dem gegenüberliegenden Ende des Schlitzes 123 in Eingriff, wodurch die Bewegung des Schlittens 137 wieder umgekehrt wird. Diese Hin- und Herbewegung wird so lange fortgesetzt, wie ein Befehlssignal an den Anschlüssen 84 vorhanden ist.

Wenn dies erwünscht ist, kann der Reinigungswirkungsgrad des rotierenden BUrstensystems dadurch vergrößert werden, daß ein nichtschäumendes Reinigungsmittel der Solelösung in dem Tauchrohr-Tank 63 hinzugefügt wird. Zu diesem Zweck ist ein Vorratsbehälter 138 für flüssiges Reinigungsmittel vorgesehen, das durch die Pumpe I36 über ein Rohr 134 auf einen Steuerbefehl hin in den Tauchrohr-Tank 63 gepumpt wird. Die Pumpe 136 kann mit einer Geschwindigkeit betrieben werden, die durch eine Steuereinrichtung bestimmt ist, beispielsweise einen manuell einstellbaren Einstellwiderstand 135» so lange das Signal an den Anschlüssen 84 nach Fig. 1 vorhanden ist. Andererseits kann es zu bevorzugen sein, die Pumpe I36 mit der vollen PumpeηIeistung für eine kurze Zeit zu betreiben, sobald das elektrische Befehlssignal an den Anschlüssen 84 auftritt. Dies kann dadurch erreicht werden, daß das Steuersignal einen Zeitgeber I39 betätigt, der sofort einen Schalter l4o schließt und diesen nach einer vorgegebenen Zeit wieder öffnet, wenn die Konzentration des Reinigungsmittels in dem Tauchrohr-Tank 63 ausreichend ist. Der Schalter 140 kann alternativ manuell betätigt werden.

Wenn dies erwünscht ist, kann das rotierende BUrstensystem vollständig von dem Kcndensatorsystem 57 dadurch entfernt

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werden, daß die Bürstenwellen nur an einem Ende gelagert werden und daß ihr Hal terungssystem unter rechten Winkeln zur Ebene der Zeichnung nach Fig. 2 bewegt werden kann. Weiterhin ist es verständlich, daß der Schlitten I37 ohne weiteres an oben liegenden Schienen betrieben werden kann, die beispielsweise oberhalb des Sole-Vielfachverteilers 53 gelagert sind. Es ist v/eiterhin verständlich, daß die Betätigungseinrichtung 83 so ausgelegt werden kann, daß der Motor 130 oder insbesondere die Reinigungsbiirsten selbst mit einer Geschwindigkeit betrieben werden, die allgemein proportional zur gemessenen Stärke der unerwünschten Kesselsteinablagerungen ist.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer Kondensatorrohr-Reinigungsvorrichtung ist in Fig. 3 gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird ein unter hohem Druck stehender Flüssigkeitsstrahl gegen die von Sole-Abscheidungen zu reinigende Oberfläche gerichtet, wobei dieser Sprühstrahl aus der dem Tauchrohrtank 63 entnommenen Solelösung mit hinzugefügtem Reinigungsmittel besteht, wie dies weiter oben erläutert wurde. Obwohl diese Anordnung anstelle des rotierenden Bürstensystems dargestellt ist, 1st es verständlich, daß die Bürsten und der Hochdruck-Sprühmechanismus zusammen verwendet werden können.

Die Ansicht nach Fig. 2 entspricht weitgehend einer Ansicht unter rechten Winkeln zur Fig. 2, wobei der Bürstenmechanismus entfernt ist, so daß die Kondensatorrohre 91 nunmehr im Schnitt sichtbar sind und jeweils mit dem Verteiler 90 verbunden sind, der von dem Turbinen-Abdampfrohr 50 gespeist wird. Weiterhin ist in der bruchstückhaften Ansicht nach Fig. 3 ein Querschnitt der nächstniedrigeren Anordnung von Kondensatorrohren 98 gezeigt, die Jeweils mit dem darunterliegenden nächstfolgenden Verteiler 92 verbunden sind. In Fig. 3 ist gezeigt, daß Jedes benachbarte Paar von Kondensatorrohr-Baugruppen, wie z.B. die der Jeweiligen Kondensatorrohre 91 und 98 einen Abstand voneinander aufweisen, um die Einführung eines Hochdruck-Sprüh-

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strahl-heinlgungsgerätes zu ermöglichen. Sole von dem Tauchrohr-Tank 6.5, der gegebenenfalls noch Reinigungsmittel enthält, wird durch die Rohre 150 und 158 mit Hilfe einer Hochdruckpumpe 149 in einen Vielfachverteiler 145 gepumpt. Die Pumpe 149 wird durch einen angeflanschten Motor angetrieben, der durch das Signal an den Anschlüssen 84 nach Fig. 1 eingeschaltet werden kann. Jedes Rohr 146 ist entlang seiner Länge und um seinen Umfang herum mit einer Vielzahl von Hochdrucköffnungen wie z.B. der öffnung 147 versehen, so daß nadeiförmige Hochdruck-Flüssigkeitsstrahlen in vielen verschiedenen Richtungen auf die Außenoberfläche der Kondensatorrohre, wie z.B. der Rohre 9I und 98 gerichtet werden. Der scharfe Hochdruckstrahl beseitigt mit Unterstützung durch das gelöste Reinigungsmaterial ohne weiteres die angesammelte Schicht von Sole-Abscheidungen.

Die Wirkung des Sprühstrahls kann dadurch vergrößert werden, daß ein Motor und ein geeigneter Antriebsmechanismus vorgesehen wird, um jedes der verschiedenen Rohre 146 um die einzelnen Achsen zu drehen. Ein ähnlicher Effekt wird durch impulsförmiges Steuern des von der Pumpe 149 gelieferten Druck mit Hilfe irgendwelcher geeigneten Einrichtungen hervorgerufen, Eine weitere abgeänderte Ausführungsform dieses Mechanismus ist in Fig. 4 dargestellt, bei der der Verteiler 145 von dem Rohr 148 über ein biegsames Rohr oder einen Schlauch 157 gespeist wird und dieser Verteiler 145 ist mit einer Anzahl von Rollen I55 versehen, die in zwei U-förmigen Kanälen I56 laufen, Ein Motor l6l treibt eine Scheibe 162 mit einem exzentrischen Stift 160 an und eine Verbindungsstange I59 ist zwischen dem Stift I60 und einem Stift 158 an dem Verteiler 145 angeordnet. Eine Drehung des Motors I6I ruft eine Hin- und Herbewegung oder Schwingung der die Sprühstrahlen erzeugenden Baugruppe hervor, so daß alle Teile der zu reinigenden Oberfläche den Hochdruck-Sprühstrahlen ausgesetzt werden, um unerwünschte Ablagerungen zu lösen und zu entfernen. Die Kanäle I56 und der Motor Ιοί sind an den Rahmenteilen befestigt, die das

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Kondensatorrohrsystem und den Vielfachverteller 53 haltern, der eine untere Stirnfläche 89 mit einer Vielzahl von öffnungen zur Erzeugung des Tropfenregens aufweist, wie dies weiter oben erläutert wurde. Es ist erkennbar, daß die Reinigungsanordnungen, wie z.B. die, die die Rohre 146 einschließt, ohne weiteres bei Nichtgebrauch aus der Vorrichtung herausbewegt werden kann, indem ein in geeigneter Weise gelagertes Transportsystem verwendet wird oder diese Reinigungsanordnungen können kontinuierlich innerhalb der Kondensatoranordnung betrieben werden.

Ein weiteres bevorzugtes Merkmal der Einrichtung für spezielle Anwendungen, bei denen Hochdruck-Reinigungsflussigkeitsstrahlen erwünscht sind, ist in Fig. 5 dargestellt. Diese Ausführungsform ist von besonderer Bedeutung wenn die Reinigungsvorrichtung in einem Kondensatorsystem verwendet werden soll, das eine vertikale Achse I69 aufweist, und bei dem die von den Soletropfen von dem Sole-Vielfachverteiler 53 zu kühlenden Kondensatorrohre die Form einer Anordnung von ineinander gesteckten allgemein koaxialen schraubenlinienförmigen Kondensatorrohren aufweisen, wobei eine halbe Windung dieser Anordnung im Schnitt gezeigt ist und schraubenlinienförmige Halbwindungs-Segmente 196, 197, 198, 199, 200 aufweist. Es ist verständlich, daß sich diese schraubenlinienförmigen Rohre kontinuierlich von dem oberen Ende zum unteren Ende des Kondensatorvolumens erstrecken und von einem Eingangeverteiler (ähnlich dem Verteiler 90 nach Flg. 2) gespeist werden, wobei die Ausgangsenden mit einem Verteiler 114 verbunden sind, wie er ebenfalls in Fig. gezeigt ist. Die Kontinuität der Windungen ist durch die geschnittenen Halbwindungen 196b, 197b, 198b, 199b und 200b und weiterhin in Form eines Beispiels durch die gestrichelte Verbindung 196a zwischen den Halbwindungen I96 und 196b angedeutet.

Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 5 wird kein Schlitten verwendet, der lediglich entlang einer geradlinigen Bahn hin- und

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herbewegt wird, sondern es wird ein Schlitten 168 verwendet, der einem schraubenlinienförmigen Weg nach oben und nach unten entlang der Kondensatorbaugruppe folgt. Dieser Weg wird dadurch erzeugt, daß der radial angeordnete Schlitten 168 kontinuierlich gedreht wird während kontinuierlich der Schnittpunkt des zugehörigen Radius gegenüber der Achse I69 angehoben oder abgesenkt wird. Die Doppelschiene I9I weist einen H-förmigen Querschnitt 170 auf und bildet ebenfalls eine Schraubenwendel bezüglich der Achse I69, wobei diese Schraubenlinie außerhalb des von der Kondensatorrohr-Baugruppe eingenommenen Volumens liegt und diese Schiene ist in üblicher Weise mit Hilfe geeigneter mit 201 bezeichneten Rahmen gehaltert. Ein Rad oder Zahnrad 183 auf einer Welle 182 wird in umkehrbarer Weise von einem Motor I8I angetrieben, der an dem Rahmen 188 des Schlittens 168 befestigt ist] das zweite Führungsrad I90 auf einer Welle I89 ist ebenfalls in dem Rahmen 188 drehbar gelagert und kann ein Leerlauf rad sein. Sie Räder I8j5 und I90 wirken mit den gegenüberliegenden Bahnen in der schraubenlinienförmigen Führung 171 zusammen, um ein Ende des Schlittens I68 zu führen und um dieses Ende entlang der Bahn 171 anzutreiben. Das innere Ende des Rahmens 188 kann bezüglich einer inneren Kondensator- Wendel 200 durch eine Leerlauftrommel I87 gelagert sein, wobei diese Trommel oder Walze 187 in einem Joch 186 drehbar gelagert ist, das an dem inneren Ende des Rahmens 188 befestigt ist und die Walze I87 steht mit zumindest einem Kondensatorrohr, wie z.B. dem Kondensatorrohr 200 in Eingriff. Wenn dies erwünscht ist, kann die Walze I87 zwangsweise durch einen Motor, wie z.B. den Motor 181 angetrieben sein. Es können Einrichtungen zur Umkehrung der Bewegungsrichtung des Schlittens I68 an jedem Ende der schraubenlinienförmigen Bahn vorgesehen sein, wie dies beispielsweise allgemein in Fig. 2 gezeigt ist. Das innere Ende des radial angeordneten Rahmens I88 kann mit einem Joch 173 verbunden sein, das lose einen vertikalen Stab oder ein Rohr 172 umgreift, das auf der Achse I69 liegt. Das Joch wirkt dann als weitere Führungshilfe.

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Die Funktion des Schlittens 168 und eines Rahmens 188 besteht darin, Einrichtungen zu führen, die eine hohe Energie aufweisende Solestrahlen üblicherweise unter Zusatz eines nichtschäumenden Reinigungsmaterials auf die Außenoberflächen der Kondensatorwindungen 196 bis 200 leiten, um unerwünschte Ablagerungen zu beseitigen. Zu diesem Zweck weist der Schlitten 168 einen Verteiler I78 zum Lenken dieser Sprühstrahlen nach unten durch die Öffnungen I80 und nach oben durch die Öffnungen 179 auf. Daher reinigen der Schlitten 168 und seine Flüssigkeltssprühstrahlen beim Durchlaufen des spiralförmigen Weges gleichzeitig aneinandergrenzende Kondensatorrohroberflächen oberhalb und unterhalb des Verteilers I78, wobei der Verteiler 178 vor dem Tank 174 angeordnet ist.

Die Flüssigkeit zur Durchführung der Reinigungsfunktion wird in dem offenen Tank 174 aufgefangen, während diese Flüssigkeit in Form von Tropfen von dem Vielfachverteiler 53 herabfällt. Der Flüssigkeitsspiegel in dem Tank 174 kann an einem speziellen Punkt des Weges des Schlittens 168 ergänzt werden, beispielsweise am unteren Umkehrpunkt und das Reinigungsmaterial kann automatisch oder manuell an dieser Stelle dem Tank 174 zugeführt werden. Der Motor I8I, der das Rad I83 antreibt, kann über ein geeignetes Aufwärtsgetriebe zum Antrieb einer Hochdruckpumpe 177 verwendet werden. Diese Pumpe I77 nimmt im Betrieb Flüssigkeit aus dem Tank 174 über das Rohr 175 auf und liefert diese Flüssigkeit unter Druck durch das Rohr I76 in den Strahlverteiler I78, um die Kondensatorrohrbaugruppe zu reinigen. Es ist verständlich, daß die Wasserstrahlen zusätzlich zu oder in Alternative zu einem Reinigungsmaterial bestimmte gut bekannte Weichstrahlmaterialien zur Unterstützung der Reinigung enthalten können.

Entsprechend ist zu erkennen, daß erfindungsgemäß ein Problem überwunden wird, das in erheblichem Ausmaß bei bestimmten Plätzen für geothermische Energiegewinnungsanlagen auftrat. Beispielsweise erfordert ein geothermischer Brunnen mit einer Förder-

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leistung von 5OOO Litern pro Minute die Verdampfung von im wesentlichen 1000 Litern Wasser pro Minute in die Atmosphäre, um den Kondensator für das organische Strömungsmittel zu kühlen und es sind zusätzlich 500 bis 1000 Liter pro Minute erforderlich, die durch den Kühlturm in unverdampftem Zustand hindurch-1 aufen, um den Aufbau fester Abscheidungen und gelöster Teile in dem Tau ehr ohr-Tank des Klihlturms zu steuern. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen erfüllt ein Teil der Brunnen-Sole in vorteilhafter Weise diese Funktion, nachdem die Wärme der Sole zur Erzeugung von elektrischer Leistung verbraucht worden ist. Die Funktionen des KUhlturmes und des Kondensationssystems für das organische Strömungsmedium sind in einer einstückigen Einheit kombiniert. Die v/irksame Kombination des Kühlturms und des Kondensatorsystems für das organische Strömungsmedium ermöglicht einen Bttrieb mit geringerem Unterschied zwischen der Feuchttemperatur und der Kondensationstemperatur, weil der Kühlwasserregen selbst kontinuierlich gekühlt wird, während er über die Kondensatorrohre herunterläuft. Die Kondensatorrohre, über die die Kühlsole herabfällt, sind geometrisch so angeordnet, daß eine Reinigungsvorrichtung kontinuierlich oder auf Befehl an den Kondensatorrohren entlanglaufen kann, so daß die Außenoberflächen dieser rohre von den unvermeidbaren Ablagerungen gereinigt werden, die durch das Ausfallen von Karbonaten, Silizium und anderen gelösten Stoffen aus der nicht mehr unter Druck stehenden Sole hervorgerufen werden. Daher ergibt das kombinierte System eine Möglichkeit zur Verwendung eines Teils der verunreinigten geothermischen Sole als Kühlmittel für den 'Kondensator des organischen Strömungsmediums und gleichzeitig ist es möglich, die Verunreinigung und die Bildung von Ablagerungen aui' den Wärmeüberführungsoberflachen, die mit der Sole In Berührung kommen, zu steuern.

Die beschriebene Ausführungsform der Energiegewinnungseinrichtung verwendet die thermische Energie, die in heißem gelöste Stoffe führenden Brunnenwasser gespeichert ist, um ein überhitztes Strömungsmedium aus einer indizierten Strömung einer Arbeitsflüssigkeit zu gewinnen. Das überhitzte Strömungsmedium

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wird zum Antrieb einer turbinengetriebenen Pumpe in der Nähe des Bodens des geothermischen Brunnens verwendet, um die heiße Sole dauernd in flüssigem Zustand zur Erdoberfläche zu pumpen. Nachdem die Energie zur Erzeugung elektrischer Leistung von der strömenden Sole gewonnen wurde, wird ein gekühlter Teil der Sole an einer Oberflächenstation in einer einstückigen Kondensator-/Kühlturmkombination verwendet, um das organische Strömungsmedium zu kondensieren. Der gekühlte Teil der Sole wird kaskadenförmig in Form eines Tropfenregens über die Kondensatorrohre geleitet und wird beim Herunterfallen selbst gekühlt. Die Außenoberflächen der Kondensatorrohre, auf denen Abscheidungen der gelösten Materialien in der Sole abgeschieden werden, sind so angeordnet, daß eine Reinigungsvorrichtung an diesen Oberflächen vorbeilaufen kann, so daß alle Ablagerungen beseitigt werden und der Betriebswirkungsgrad auf einem wirtschaftlichen Wert gehalten wird.

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Claims

Patonianwälte Dipl.-1η3. Curt Wallach Dipl.-lng. Günther Koch 2 7 A 9502 Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp D -8000 München 2 - KaufingerstraBe 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: Unser Zeichen: l6 054 - Fk/Ne Patentansprüche

1.) Geothermische Tiefbrunnen-Energiegewinnungseinrichtung, bei der aufgelöste Stoffe führendes Wasser zu einer Station an der Erdoberfläche gepumpt wird, die in dem Tiefbrunnen von den^Iufgelösten Stoffe führenden Wasser abgeleitete thermische Energie zum Betrieb von turbinenmotorgetriebenen elektrischen Generatoreinrichtungen an dieser Station verwendet, wobei der größte Teil des gelöste Stoffe führenden V/assers von der Station in Rückführungsbrunneneinrichtungen zurückgeführt wird, dadurch g e k e η η ze lehnet, daß die Energiegewinnungseinrichtung Verbindungseinrichtungen (10) zur Zuführung einer Arbeitsflüssigkeit, die einen Teil der gewonnenen thermischen Energie ausnutzt, an den Eingang (13) der Turbinenmotoreinrichtung (20) aufweist, daß KondensatorIeitungselemente (57) mit dem Ausgang (50) der Turbinenrootoreinrichtungen (20) verbunden sind, um die Arbeitsflüssigkeit zu kondensieren und die kondensierte Arbeitsflüssigkeit an die Verbindungseinrichtungen (10) zurückzuführen, daß Vielfach-Verteilereinrichtungen (53) zur Umhüllung der Kondensatorlei tungse leinen te (57) mit einem Kühlmittelregen in Tropfenform vorgesehen sind, daß Tauchrohr-Tankeinrichtungen (63) zum Auffangen des Kühlmittelregens nach dem Kühlen der Kondensator IeI tungse leinen te (57) vorgesehen sind, daß Luftzirkulationseinrichtungen (52) zum Kühlen der Tropfen des Kühlmittelregens vorgesehen sind, während diese von den Vielfachverteilereinrichtungen (53) zu den Tauchrohr-Tank-

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einrichtungen (63) herabfallen, und daß erste ?umpeneinrichtungen (30) zur "überführung eines Kühlmittels von den Tauchrohr-Tankeinrichtungen (63) zu den Vielfaohverteilereinrichtungen (53) sowie Steuereinrichtungen (38) zur Auswahl eines kleineren Teils des die gelösten Stoffe führenden /lassere vor der Zurückführung des Hauptteils an die P.ückführungsbrunneneinrichtungen (67) vorgesehen sind, um einen vorgegebenen Flüssigkeitsspiegel in den Tauchrohr-Tankeinrichtungen (63) aufrechtzuerhalten.

2. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen (38) Flüssigkeitsspiegel-Meßeinrichtungen (59, 60) zur Feststellung des Spiegels des Kühlmittels in den Tauchrohr-Tankeinrichtungen (63), erste Leitungselemente (33, 45) zur Zurückführung des Hauptteils des die gelösten Stoffe führenden V/assers in die RUckf ührungsbrunnene inr ichtungen (67), zweite Leitungselemente (61), die von den ersten Leitungselementen (33, 45) abzweigen, um den kleineren Teil des gelösten Stoffe führenden Wassers an die Tauchrohr-Tankeinrichtungen zu leiten und Ventilelemente (34) in den zweiten Leitungselenenten (61) einschließen, die auf die Flüssigkeitsspiegel-Meßfühlereinrichtungen (59, 60) ansprechen.

3· Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Pumpeinrichtungen (64) am Boden der Tauchrohr-Tankeinrichtung (63) vorgesehen sind, um gelöste Stoffe führendes V/asser und teilchenförmiges Material von der Tauchrohr-Tankeinrichtung (63) in die Rückführungsbrunneneinrichtungen (67) zu leiten, und daß Strömungsmlttel-Motoreinrichtungen (36) durch die Strömung des gelöste Stoffe führenden Wassers in den zweiten Leitungselementen (61) angetrieben werden und die zweiten Pumpeinrichtungen (64) antreiben.

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4. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ^ekennze lehne t, daß Temperaturfühlereinrichtungen (73» 74) ^zur Messung der Temperatur des Kühlmittels in den Tauchrohr-Tankeinrichtungen (63} und Steuereinrichtungen (8l) vorgesehen sind, die auf die Temperaturmeßfühlereinrichtungen (73, 74) ansprechen, um die Arbeitsgeschwindigkeit der ersten Pumpeinrichtungen (8G) zu steuern.

5. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch !,gekennzeichnet durch Einrichtungen (7C) zur Messung einer Funktion der Temperatur der kondensierten Arteitsflüssigkeit am Ausgang (88) der Kondensatorleitungselemente (57) zur Erzeugung eines ersten Steuersignals, Temperaturmeßfühlereinrichtungen (73, 74) zur Messung der Temperatur des Kühlmittels In den Tauchrohr-Tankeinrichtungen (63) zur Erzeugung eines zweiten Steuersignals, Subtrahiereinrichtungen (72), die auf die ersten und zweiten Steuersignale ansprechen und ein Differenzsignal bilden, und Nutzeinrichtungen (82 oder 83, 84), die auf das Differenzsignal ansprechen.

6. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nutzeinrichtungen Einrichtungen (83, 84) zur Entfernung von Abscheidungen der gelösten Stoffe von der Außenoberfläche der Kondensatorleitungselemente (57) einschließen.

7. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Einrichtungen (83, 84) zur Entfernung von Abscheidungen der gelösten Stoffe von der Außenoberfläche der Kondensatorleitungselemente (57) während des Vorhandenseins des KUhlmittelregens.

8. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (83, 84) zur Beseitigung der Abscheidungen der gelösten Stoffe

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regierende Bürstene inr ichtungen (93, IOC, 11I] , die während ihrer Drehung mit zumindest einem Teil der Außenoberfläche der Kondensatorlcitungselemente (57) in Eingriff kommen, erste Antriebseinrichtungen (130) zum Drehen der rotierenden Bürsteneinrichtungen und zweite Antriebseinrichtungen (lc>6) zur Hin- und Herbewegung der rotierenden Bürsteneinrichtungen (93, IOC, 111} entlang der Kondensator leitungse lemente (57; einschließen.

9. Knergiegev/innungse inrichtung nach Anspruch 1, g e k e η η ze lehne t durch Ieinigungseinrichtungen (83, 84) zur Beseitigung von Abscheidungen der gelösten Stoffe auf den Außenoberflächen der Kondensatorleitungselemente (57), wobei die Reinigungseinrichtungen Hochdruck-Sprüheinrichtungen (141) zum Bestrahlen zumindest eines Teils der Außenoberfläche der Kondensatorleitungselemente (57) mit eine hohe Energie aufweisenden Flüssigkeitsstrahlen und Druckpumpeneinrichtungen (149) zur Speisung der Hochdruck-Sprüheinrichtungen mit Kühlmittel aus den Tauchrohr-Tankeinricht;ngen (63) einschließen.

10. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 9, g e k e η η ze lehne t durch Einrichtungen (162) zur Erzielung einer schwingenden Hin- und Herbewegung der Hochdrucksprüheinrichtungen (145) in einer derartigen Ebene, daß ein wirksames Auftreffen der energiereichen Flüssigkeitsstrahlen auf den größten Teil der Außenoberfläche der Kondensatorleitungselemente (57) sichergestellt ist.

11. Energiegewinnungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich Reinigungeeinrichtungen (83, 84) zur Beseitigung vcn Abscheidungen der gelösten Stoffe auf den Außenoberflächen der Kondensatorleitungselemente (196 bis 200) vorgesehen sind, daß die Reinigungseinrichtungen eine Schlittenbaugruppe (I68), auf der Schlittenbaugruppe (I68) befestigte Hochdruck-

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Sprüheinrichtungen (81) zum Beaufschlagen zumindest eines Teils der Außenoberfläche der Kondensatorleitungselernente (196 bis 200) mit energiereichen Flüssigkeitsstrahlen, zusätzlich auf der Schlittenbaugruppe (168) angeordnete Sammeltanke inr ich tung en (174) zum Auffangen eines Teils des Kühlmitte lregens von den Vielfachverteilereinrichtungen (53)
und zweite Pumpeneinrichtungen (177) einschließen, die zusätzlich auf den Sammeltankeinrichtungen (17¹O angeordnet sind, um das Kühlmittel von den Sammeltankeinrichtungen
(174) an die Hochdrucksprüheinrichtungen (178) zu leiten.

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