RU2752682C1 - Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ - Google Patents

Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ Download PDF

Info

Publication number
RU2752682C1
RU2752682C1 RU2021100953A RU2021100953A RU2752682C1 RU 2752682 C1 RU2752682 C1 RU 2752682C1 RU 2021100953 A RU2021100953 A RU 2021100953A RU 2021100953 A RU2021100953 A RU 2021100953A RU 2752682 C1 RU2752682 C1 RU 2752682C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
thermal
heating
heat
hot water
water supply
Prior art date
Application number
RU2021100953A
Other languages
English (en)
Inventor
Николай Васильевич Ясаков
Original Assignee
Николай Васильевич Ясаков
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 Николай Васильевич Ясаков filed Critical Николай Васильевич Ясаков
Priority to RU2021100953A priority Critical patent/RU2752682C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2752682C1 publication Critical patent/RU2752682C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • F03G7/04Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using pressure differences or thermal differences occurring in nature
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24DDOMESTIC- OR SPACE-HEATING SYSTEMS, e.g. CENTRAL HEATING SYSTEMS; DOMESTIC HOT-WATER SUPPLY SYSTEMS; ELEMENTS OR COMPONENTS THEREFOR
    • F24D15/00Other domestic- or space-heating systems
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T50/00Geothermal systems 
    • 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

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Изобретение относится к системам отопления и горячего водоснабжения жилых, служебных и производственных помещений, а также получения электрической энергии за счет - в основном - низкопотенциального теплового ресурса термальных источников. Модульный энергоблок включает тепломеханический преобразователь, в котором тонкостенная труба является одновременно его приводным валом, передающим через мультипликатор вращение электрогенератору. В средней части труба усилена втулкой, контактирующей при температурном изгибе трубы с упорным роликом. Нижний сегмент трубы расположен в желобе, соединенном с каналом термального потока. Сверху имеется аналогичный желоб, образующий канал для охлаждающего воздушного потока. Компрессорный агрегат обеспечивает дополнительный нагрев термального потока рекуперацией теплоты, отбираемой от охлаждаемого сегмента трубы. Остаток теплоты может быть использован в системах отопления и горячего водоснабжения. Техническим результатом является обеспечение высокой эффективности работы на низкопотенциальных термальных источниках при сравнительно простой конструкции. 2 ил.

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для производства электроэнергии, а также в системах отопления и горячего водоснабжения жилых и других объектов за счет - в основном - теплового ресурса термальных источников.
Россия располагает большими потенциальными запасами геотермальной энергии в виде энергетических термальных вод с температурой 60-200°С в платформенных и предгорных районах. Запасы высокопотенциальных источников, доступные для экономически выгодного использования, оцениваются в 1000 МВт. В среднем одна эксплуатационная скважина обеспечивает электрическую мощность 3-5 МВт.
Современные ГеоТЭС на парогидротермальных месторождениях комплектуются, конденсационными энергоблоками единичной мощности 20-100 МВт, давление на входе в турбину изменяется в пределах 5-8 бар.
В мировой геотермальной энергетике применяются технологические схемы с ГеоЭС прямого, бинарного и комбинированного циклов в зависимости от фазового состояния и температуры геотермального теплоносителя. Основной прирост в суммарной установленной мощности ГеоЭС в мире в последние годы осуществляется за счет развития бинарных геотермальных энерготехнологий. Удельная стоимость установленной мощности геотермальных энергоблоков существенно зависит от температуры геотермального теплоносителя и с ее увеличением резко снижается. (Статья "Геотермальная энергетика: технологии и оборудование", УДК 620.9-62-93, автор Г.В. Томаров, компания ООО Теотерм-М").
Однако, хотя в настоящее время в России разработаны оригинальные технологии и полный комплект оборудования, позволяющие строить ГеоТЭС на пароводяных месторождениях с высокими технико-экономическими показателями и надежностью, использование паротурбинных установок ограничивает возможности освоения этих ресурсов как температурным показателем - не ниже 100°С, так и сложностью (см., например, патент RU 7448 U1 МПК F01K 27/00, 1995 г.), высокой затратностью сооружения и обслуживания таких установок. Одно только наличие в геотермальном паре экологически и технически вредных солей и газов создает проблемы в подготовке пара необходимой кондиции для подачи его в турбину.
Но при всех возможностях использования паротурбинных установок термальные источники с температурой воды ниже 90°С остаются в энергетике бесперспективными, поскольку даже модульные энергоустановки на смесевом водоаммиачном рабочем теле могут эффективно работать в интервале температур энергетических термальных вод и пароводяной смеси от 90 до 220°С.
В последние годы разработан тепломеханический преобразователь (патент RU №2728009, МПК F03G 7/06 (2006/01), СПК F03G 7/06 (2020/02), 2020 г.). который может быть принят за прототип заявляемого устройства.
Изобретение относится к нетрадиционным преобразователям тепловой энергии в механическую работу. Оно может быть применено в приводах электрических агрегатов, насосно-компрессорного и другого оборудования промышленного, сельскохозяйственного и иного назначения с преимущественным использованием возобновляемых природных энергоресурсов, а также энергии теплосодержащих выбросов в окружающую среду.
Тепломеханический преобразователь оснащен единым теплочувствительным элементом (ТЧЭ), являющимся заодно приводным валом, выполненным в виде тонкостенной трубы из непластичного материала с высоким коэффициентом теплового расширения, контактирующей при своем рабочем изгибе с упорным роликом. При этом ТЧЭ расположен в общей оболочке с зонами нагрева и охлаждения с рекуперацией тепловой энергии.
При всех своих положительных свойствах этот преобразователь не рассчитан на использование тепловой энергии низкопотенциальных энергоносителей. И задачей при разработке заявляемого энергоблока было обеспечение возможности его применения на термальных источниках с температурой от 60°С при предельно упрощенной его конструкции.
И такая задача решена созданием конструкции модульного энергоблока с расположенным в зонах нагрева и охлаждения теплочувствительным элементом в виде тонкостенной трубы, являющейся заодно приводным валом, при этом - согласно изобретению - контур рабочих теплоносителей оснащен компрессорным агрегатом с рекуперацией теплоты охлаждаемого сегмента ТЧЭ для дополнительного нагрева рабочего водного потока и других нужд.
Описание заявляемого энергоблока поясняется иллюстрациями, где на фиг. 1 показан его общий вид (с продольном разрезом желобов), на фиг. 2 - поперечное сечение по А-А.
В основе конструкции энергоблока использован тепломеханический преобразователь, (см. фиг. 1), в котором тонкостенная труба 1, являющаяся одновременно и приводным валом с подшипниковыми узлами 2 по торцам, а также с мультипликатором 3 и электрогенератором 4. В средней части труба 1 усилена рабочей втулкой 5, контактирующей при температурном изгибе трубы с упорным роликом 6. Снизу к поверхности трубы 1 (см. фиг. 2) примыкает желоб 7, который соединен с каналом термального потока. Сверху имеется аналогичный желоб 8, образующий канал для охлаждающего воздушного потока.
Компрессорный агрегат, представленный в схематическом виде, состоит из компрессора 9, ресиверов 10, являющихся заодно и теплообменниками, а также дросселя 11.
Энергоблок запускается в работу подачей в нижний желоб 7 нагретого потока воды и включением компрессора 9. При этом из-за нагрева сегмента трубы 1 в желобе 7 при охлажденном противолежащем сегмете в желобе 8 труба 1 изгибается и давит втулкой 5 на ролик 6 с силой F. Тангенциальная ее составляющая F1 поврачивает трубу 1 в указанном стрелкой направлении, При этом в зонах нагрева и охлаждения оказываются новые сегменты, которые, изменяя свой продольный размер, восстанавливают первоначальное направление изгиба и давление на ролик 6 - поворот трубы продолжается, пока сохраняется достаточная разность температур в тепловых зонах. Повышение этой разности обеспечивается подогревом потока воды, подаваемой в желоб 7, в теплообменнике-ресивере 10 за счет резко повышенной при сжатии воздуха его температуры, а также резким ее спадом после теплообменников и - особенно - за дросселем 11 перед поступлением в зону охлаждения, из которой воздух, уже подогретый теплом охлаждаемого сегмента трубы 1, снова поступает в компрессор 9.
Вращение трубы 1, установленной в подшипниках 2, передается через мультипликатор 3 электрогенератору 4.
Простая конструкция модульного энергоблока при его высокой эффективности работы на низкопотенциальных термальных источниках позволит освоить этот вид альтернативной энергетики во многих регионах страны, в основном - ее предгорных территориях.

Claims (1)

  1. Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ с расположенным в его зонах нагрева и охлаждения теплочувствительным элементом (ТЧЭ) в виде тонкостенной трубы, заодно являющейся приводным валом теплового двигателя, отличающийся тем, что каналы его рабочих теплоносителей оснащены теплообменниками с воздушным потоком компрессорного агрегата для рекуперации теплоты охлаждаемого сегмента ТЧЭ, а также дроссельным устройством для сброса температуры воздушного потока перед его подачей в зону охлаждения этого сегмента.
RU2021100953A 2021-01-18 2021-01-18 Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ RU2752682C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100953A RU2752682C1 (ru) 2021-01-18 2021-01-18 Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2021100953A RU2752682C1 (ru) 2021-01-18 2021-01-18 Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2752682C1 true RU2752682C1 (ru) 2021-07-29

Family

ID=77226358

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2021100953A RU2752682C1 (ru) 2021-01-18 2021-01-18 Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2752682C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302938A (en) * 1978-08-14 1981-12-01 Li Yao T Nitinol engine for low grade heat
CN101949611A (zh) * 2010-10-19 2011-01-19 河南科技大学 一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统
RU2447377C1 (ru) * 2010-10-13 2012-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Холодильная установка
RU2636956C1 (ru) * 2016-07-05 2017-11-29 Николай Васильевич Ясаков Безроторный тепломеханический преобразователь
RU2728009C1 (ru) * 2019-08-08 2020-07-28 Николай Васильевич Ясаков Тепломеханический преобразователь

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4302938A (en) * 1978-08-14 1981-12-01 Li Yao T Nitinol engine for low grade heat
RU2447377C1 (ru) * 2010-10-13 2012-04-10 Российская Федерация, от имени которой выступает Министерство промышленности и торговли Российской Федерации (Минпромторг России) Холодильная установка
CN101949611A (zh) * 2010-10-19 2011-01-19 河南科技大学 一种低品位热能辅助驱动的复合式低温制冷系统
RU2636956C1 (ru) * 2016-07-05 2017-11-29 Николай Васильевич Ясаков Безроторный тепломеханический преобразователь
RU2728009C1 (ru) * 2019-08-08 2020-07-28 Николай Васильевич Ясаков Тепломеханический преобразователь

Similar Documents

Publication Publication Date Title
AU2010326107B2 (en) Utilizing steam and/or hot water generated using solar energy
US9341086B2 (en) Cascaded power plant using low and medium temperature source fluid
WO2010016825A2 (en) Cascaded condenser for multi-unit geothermal orc
WO2013014509A1 (en) Cascaded power plant using low and medium temperature source fluid
US20150135709A1 (en) Cascaded power plant using low and medium temperature source fluid
EP3464836A1 (en) High efficiency binary geothermal system
WO2011030285A1 (en) Method and apparatus for electrical power production
CN103477150A (zh) 用于产生供在工业过程中使用的蒸汽的方法和装置
CN110234846A (zh) 热循环设备
CN202832996U (zh) 一种中低温聚焦式太阳能热发电系统
RU2752682C1 (ru) Модульный энергоблок геотермальной ТЭЦ
KR101247772B1 (ko) 유기 랭킨 사이클을 이용한 선박의 발전장치
EP2513477A2 (en) Solar power plant with integrated gas turbine
Ma et al. Techno-economic evaluation of the novel hot air recirculation process for exhaust heat recovery from a 600 MW hard-coal-fired boiler
RU2326246C1 (ru) Парогазовая установка для комбинированного производства тепловой и электрической энергии
US20140265597A1 (en) Distributed Energy System Architecture with Thermal Storage
CN215062308U (zh) 一种低压缸零出力运行模式下的凝结水补充加热系统
CN102102548A (zh) 用于使用太阳能加热系统来加热给水的系统和方法
Legmann The 100-MW Ngatamariki Geothermal Power Station: A purpose-built plant for high temperature, high enthalpy resource
CN102588019A (zh) 用于涡轮机及相关装置的饱和蒸汽热力循环
Buchta et al. Flue gas heat recovery in high efficient coal-fired power plant
RU2689233C1 (ru) Способ повышения энергоэффективности паросиловой установки и устройство для его осуществления
RU2564195C1 (ru) Энергетическая система по утилизации теплоты отработанных газов газоперекачивающей станции
Li et al. Pipe Designs of the Closed Feedwater Heater Rankine Cycle Power Plant
RU89622U1 (ru) Тепловая электрическая станция