RU172586U1 - Геотермальная электростанция с бинарными циклами - Google Patents

Геотермальная электростанция с бинарными циклами Download PDF

Info

Publication number
RU172586U1
RU172586U1 RU2016129501U RU2016129501U RU172586U1 RU 172586 U1 RU172586 U1 RU 172586U1 RU 2016129501 U RU2016129501 U RU 2016129501U RU 2016129501 U RU2016129501 U RU 2016129501U RU 172586 U1 RU172586 U1 RU 172586U1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
geothermal
power plant
heat
geothermal power
evaporators
Prior art date
Application number
RU2016129501U
Other languages
English (en)
Inventor
Григорий Валентинович Томаров
Андрей Анатольевич Шипков
Ирина Исмагиловна Томарова
Евгения Владимировна Сорокина
Original Assignee
Общество с ограниченной ответственностью "Геотерм-ЭМ"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество с ограниченной ответственностью "Геотерм-ЭМ" filed Critical Общество с ограниченной ответственностью "Геотерм-ЭМ"
Priority to RU2016129501U priority Critical patent/RU172586U1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU172586U1 publication Critical patent/RU172586U1/ru

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01KSTEAM ENGINE PLANTS; STEAM ACCUMULATORS; ENGINE PLANTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ENGINES USING SPECIAL WORKING FLUIDS OR CYCLES
    • F01K25/00Plants or engines characterised by use of special working fluids, not otherwise provided for; Plants operating in closed cycles and not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G7/00Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

Landscapes

  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Геотермальная электростанция с бинарными циклами относится к области энергомашиностроения и может быть использована для выработки электроэнергии на базе геотермальных однофазных водных источников. Геотермальная электростанция для выработки электрической энергии путем утилизации тепла однофазного водного геотермального теплоносителя включает конденсаторы, испарители, насосы и турбины, работающие на низкокипящем рабочем теле, причем она содержит несколько аналогичных замкнутых контуров на низкокипящих рабочих телах, а геотермальная однофазная среда последовательно подводится к испарителям каждого замкнутого контура. Повышение эффективности работы геотермальной электростанции достигается за счет повышения количества утилизируемого тепла и более полного использования потенциала геотермального теплоносителя. 2 ил.

Description

Полезная модель относится к области энергомашиностроения и может быть использована для выработки электроэнергии на базе геотермальных однофазных водных источников.
Известны энергетические установки с бинарным циклом, содержащие замкнутый контур, заполненный низкокипящим рабочим телом и включающие конденсатор, испаритель, насос и турбину (см., например, патент США №6233938 по кл. F01K 25/08 за 2001 год).
К недостаткам известных установок следует отнести низкую эффективность выработки электрической энергии, обусловленную тем, что используется только один замкнутый контур с низкокипящим рабочим телом.
Наиболее близкой к предложенному техническому решению по технической сущности и достигаемому эффекту является схема энергетической установки с бинарным циклом, содержащая замкнутый контур, заполненный низкокипящим рабочим телом и включающая теплообменные аппараты, турбины, устройства по разделению и слиянию потоков (см., например, патент США №6857268 по кл. F01K 25/08 за 2005 год).
К недостаткам описанной установки следует отнести невысокую эффективность выработки электрической энергии, обусловленную тем, что тепло передается от геотермального теплоносителя только в одном теплообменнике из всех в замкнутом контуре, а также повышенную стоимость, связанную с наличием значительного количества дополнительного теплообменного и вспомогательного оборудования.
Задачей полезной модели является устранение перечисленных недостатков и повышение эффективности работы геотермальной электростанции с бинарным циклом за счет повышения количества тепла, передаваемого в энергоустановку, и более полного использования потенциала геотермального теплоносителя.
Поставленная задача решается благодаря тому, что в отличие от известной геотермальной электростанции, позволяющей вырабатывать электрическую энергию путем утилизации тепла однофазного водного геотермального теплоносителя и включающей конденсаторы, испарители, насосы и турбины, работающие на низкокипящем рабочем теле, согласно полезной модели электростанция содержит несколько аналогичных замкнутых контуров на низкокипящих рабочих телах, а геотермальная однофазная среда последовательно подводится к испарителям каждого замкнутого контура.
На фиг. 1 изображена T-Q диаграмма, на которой по оси абсцисс откладывается переданное тепло, а по оси ординат - температуры греющей и нагреваемой сред, на фиг. 2 схематично представлена предлагаемая геотермальная электростанция с бинарными циклами.
При разработке геотермальной электростанции с бинарными циклами необходимо учитывать, что согласно второму началу термодинамики, в замкнутой системе теплота может передаваться только в одном направлении - от горячего источника к холодному, при этом между ними всегда должна иметь место разность температур, или температурный напор.
Для теплообмена с подводом тепла в бинарный цикл от греющего теплоносителя, который имеет место в испарителе, T-Q диаграмма (на которой по оси абсцисс откладывается переданное тепло, а по оси ординат - температуры греющей и нагреваемой сред) будет выглядеть так, как показано на фиг. 1 (для одного и двух замкнутых контуров). Процесс отдачи тепла греющим геотермальным теплоносителем на диаграмме показан линией А'B' для одного замкнутого контура и АВ для двух замкнутых контуров энергоустановки и характеризуется снижением его температуры. Процесс нагрева жидкого рабочего тела, его испарения и перегрева отражается на диаграмме линиями (1-2-3-4 и 5-6-7-8 для одного и 1-9-10-11 - для двух замкнутых циклов).
Как видно по T-Q диаграмме, из-за горизонтальной площадки (2-3, 6-7 и т.д.), характеризующей процесс испарения рабочих тел, протекающий при постоянной температуре, на линии нагрева появляется ступенька в точках 2, 6, которая и определяет минимальный температурный напор ΔTmin, ограничивающий теплообмен между двумя средами. Их положение и величины температурных напоров в этой точке ΔTmin в значительной мере определяют проектные параметры технологической схемы и теплообменного оборудования. Уменьшение минимального температурного напора приводит к значительному росту поверхностей теплообмена и, как следствие, к увеличению массогабаритных характеристик оборудования и его удорожанию. Заданные величины минимальных температурных напоров в замкнутых контурах электростанции будут определять температуру в точках В и В' геотермального теплоносителя, направляемого в скважину реинжекции (показано на фиг. 2).
Геотермальная электростанция с бинарными циклами содержит линию подачи однофазного водного геотермального теплоносителя к первому замкнутому контуру геотермальной электростанции с бинарными циклами, заполненному рабочим телом и содержащему испаритель 12, турбину 13, конденсатор 14 и питательный насос 15. Геотермальный однофазный водный теплоноситель, отдавший часть тепла в первом контуре, подводится к испарителю 16 второго замкнутого контура, заполненного рабочим телом и содержащего, кроме того, турбину 17, конденсатор 18 и питательный насос 19. Количество контуров, последовательно используемых в схеме, определяется на основе расчета технико-экономических показателей энергоблока.
Геотермальная электростанция с бинарными циклами работает следующим образом.
Однофазная геотермальная среда подводится к испарителю 12 (фиг. 2) и отдает тепло рабочему телу замкнутого контура бинарной установки. Рабочее тело испаряется и пар направляется в турбину 13, где расширяется и производит механическую работу, а затем поступает в конденсатор 14, где превращается в жидкость, после чего питательным насосом 15 подается в испаритель 12, где нагревается до температуры насыщения, испаряется и перегревается, таким образом цикл замыкается. Геотермальная однофазная среда после испарителя 12 подводится к испарителю 16 второго замкнутого контура бинарной установки и отдает тепло органическому рабочему телу второго замкнутого контура. Это рабочее тело испаряется и пар направляется в турбину 17, где расширяется и производит механическую работу, а затем поступает в конденсатор 18, где превращается в жидкость, после чего питательным насосом 19 подается в испаритель 16, где нагревается до температуры насыщения, испаряется и перегревается, таким образом цикл замыкается. Отдав тепло во втором замкнутом контуре, геотермальная однофазная среда может быть направлена в третий и последующие замкнутые контуры, принципы работы и состав оборудования которых аналогичны второму контуру.
В части преобразования механической энергии вращения ротора турбины в электрическую в электрогенераторе геотермальная электростанция с бинарными циклами работает аналогично прототипу.
Описанное выполнение геотермальной электростанции с бинарными циклами позволяет увеличить количество тепла (на ΔQ, см. фиг. 1), передаваемого в энергоустановку и более полно использовать потенциал геотермального теплоносителя за счет снижения температуры греющей среды (на ΔT, см. фиг. 1), отправляемой в скважину реинжекции.

Claims (1)

  1. Геотермальная электростанция, позволяющая вырабатывать электрическую энергию путем утилизации тепла однофазного водного геотермального теплоносителя, включающая конденсаторы, испарители, насосы и турбины, работающие на низкокипящем рабочем теле, отличающаяся тем, что содержит несколько аналогичных замкнутых контуров на низкокипящих рабочих телах, а геотермальная однофазная среда последовательно подводится к испарителям каждого замкнутого контура.
RU2016129501U 2016-07-19 2016-07-19 Геотермальная электростанция с бинарными циклами RU172586U1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129501U RU172586U1 (ru) 2016-07-19 2016-07-19 Геотермальная электростанция с бинарными циклами

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016129501U RU172586U1 (ru) 2016-07-19 2016-07-19 Геотермальная электростанция с бинарными циклами

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU172586U1 true RU172586U1 (ru) 2017-07-13

Family

ID=59498859

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016129501U RU172586U1 (ru) 2016-07-19 2016-07-19 Геотермальная электростанция с бинарными циклами

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU172586U1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767421C1 (ru) * 2021-03-26 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» Геотермальная электростанция

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3875749A (en) * 1972-11-17 1975-04-08 Petru Baciu Geothermal power plant with high efficiency
RU2123606C1 (ru) * 1993-11-03 1998-12-20 Эксерджи, Инк. Способ и устройство для осуществления термодинамического цикла
US6857268B2 (en) * 2002-07-22 2005-02-22 Wow Energy, Inc. Cascading closed loop cycle (CCLC)
WO2011011831A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 The University Of Queensland Thermal power plants

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3875749A (en) * 1972-11-17 1975-04-08 Petru Baciu Geothermal power plant with high efficiency
RU2123606C1 (ru) * 1993-11-03 1998-12-20 Эксерджи, Инк. Способ и устройство для осуществления термодинамического цикла
US6857268B2 (en) * 2002-07-22 2005-02-22 Wow Energy, Inc. Cascading closed loop cycle (CCLC)
WO2011011831A1 (en) * 2009-07-31 2011-02-03 The University Of Queensland Thermal power plants

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2767421C1 (ru) * 2021-03-26 2022-03-17 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Казанский государственный энергетический университет» Геотермальная электростанция

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN204267120U (zh) 采用变频自动控制技术的低温余热发电设备
CN204267119U (zh) 利用油田地热尾水进行双循环螺杆膨胀机发电的设备
CN104266173A (zh) 一种熔盐传热储热的谷电过热蒸汽锅炉及其制备过热蒸汽的方法
KR20130128903A (ko) Orc 발전시스템의 안전장치
CN104727867A (zh) 中低温余热的利用方法及其降压吸热式蒸汽动力循环系统
CN104481619A (zh) 能实现热能高效利用的郎肯循环发电系统
CN104481613B (zh) 一种低品位热能再热循环利用双驱发电机发电系统
RU172586U1 (ru) Геотермальная электростанция с бинарными циклами
CN104612918A (zh) 常压型太阳能热电联产系统
RU174569U1 (ru) Устройство для преобразования геотермальной энергии эксплуатационных нефтяных скважин в электрическую
CN204371436U (zh) 能实现热能高效利用的郎肯循环发电系统
JP2018044439A (ja) 地熱発電反対を抑制し、我国地熱エネルギ活用を促進し、我国地熱発電を促進する方法
RU145203U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU145194U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU145195U1 (ru) Тепловая электрическая станция
KR20120074926A (ko) 중저온 폐열 발전 장치
CN107044392A (zh) 发电系统
RU144943U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU163498U1 (ru) Геотермальная установка
RU145230U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU140386U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU146393U1 (ru) Тепловая электрическая станция
Hu et al. ORC-based low-temperature geothermal power generation system
RU145807U1 (ru) Тепловая электрическая станция
RU145204U1 (ru) Тепловая электрическая станция

Legal Events

Date Code Title Description
QB9K Licence granted or registered (utility model)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20180405

Effective date: 20180405