WO2019229517A1 - Shaft geothermal device - Google Patents

Shaft geothermal device Download PDF

Info

Publication number
WO2019229517A1
WO2019229517A1 PCT/IB2019/000439 IB2019000439W WO2019229517A1 WO 2019229517 A1 WO2019229517 A1 WO 2019229517A1 IB 2019000439 W IB2019000439 W IB 2019000439W WO 2019229517 A1 WO2019229517 A1 WO 2019229517A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
geothermal
heat
shaft
coolant
steam
Prior art date
Application number
PCT/IB2019/000439
Other languages
French (fr)
Russian (ru)
Inventor
Реджепмурад ИШАНКУЛИЕВ
Original Assignee
Ishankuliyev Rejepmurad
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 Ishankuliyev Rejepmurad filed Critical Ishankuliyev Rejepmurad
Publication of WO2019229517A1 publication Critical patent/WO2019229517A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/10Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
    • F24T10/13Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
    • F24T10/15Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using bent tubes; using tubes assembled with connectors or with return headers
    • 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

Definitions

  • the present invention relates to geothermal energy and can be used to remove the thermal energy of the Earth from hydrothermal deposits.
  • the direct method is used to extract the Earth’s thermal energy - using dry steam, in which steam naturally breaks out from the well under high pressure
  • the indirect method is using water vapor from low-temperature hydrothermal deposits, a steam-water mixture or brine, pumped out of wells.
  • a characteristic representative of the above method of Earth heat extraction is a device for using geothermal energy to obtain mechanical energy proposed in patent Ru 2330219.
  • the Earth heat removal circuit of the device in question consists of a hermetically sealed lowering pipe located in the well. Inside the lowering pipe, a lifting pipe is coaxially located, the outer side of which has a heat-insulating layer.
  • the riser pipe is connected to the inlet of the heat exchanger.
  • the heat exchanger output through the valve is connected to the inlet of the circulation pump.
  • the output of the heat exchanger circulation pump is connected to the inlet of the downpipe.
  • the coolant circulates in the device. Pure water is used as a heat carrier.
  • the disadvantage of this device is that in it the circulation of the coolant is carried out by the comprehensive movement of the mass of the coolant. This does not allow the coolant to be in the heating zone for sufficient time to remove the heat of the Earth.
  • the use of clean water as a coolant in this device also does not allow it to be heated above the boiling point of water, and the absence of thermal insulation in the upper part of the lowering pipe located in the low-temperature layers of the Earth leads to loss of thermal energy, which leads to a decrease in the efficiency of the device. Forced circulation of the coolant by pumping it into the downcomer due to the occurrence of significant volumetric backpressure of the coolant leads to energy losses for the drive of the circulation pump.
  • the basis of the invention is the task of creating a fundamentally new type of geothermal device - mine geothermal device.
  • a heat carrier pool is created in the device, and high-boiling organic liquids (glycerin, alkyl diphenyls, polyphenyls, eutectic hydrocarbons, etc.) are used as the heat carrier.
  • Fig. L shows an example of the use of a mine geothermal device in the generation of electrical energy from a GeoTES with a binary cycle.
  • Figure 2 shows a General view of the shaft shaft of a geothermal device.
  • Fig. 3 shows a general view of the shutter.
  • Figure 1 shows an example of the use of a mine geothermal device in the generation of electrical energy from a geo-TPP with a binary cycle.
  • a mine shaft 3 of a geothermal device with a diameter of at least 1.6 meters is installed in a mine of a hydrothermal field (Fig. 1).
  • the casing consists of a steel pipe 2 and the top cover 9. Its surface in contact with the soil to the level of the heating zone - the upper edge of the pool has a heat-insulated layer 3. This layer prevents the loss of thermal energy of the coolant accumulated by the pool due to the contact of the shaft shaft housing 3 with low-temperature layers soil (figure 2).
  • a welding belt 1 is fastened in the form of a ring (Fig. 2).
  • the top cover 4 protects the housing from foreign objects from entering it from the outside. It has an opening 5 for the removal of steam and gas forming during operation from the housing, openings for the supply pipe 8, return pipe 12 and cable for lowering and raising the shutter 7 (figure 2).
  • a shutter 2 is installed inside the shaft 3 (Fig. 1), attached with a cable to a device for lowering and raising the shutter, which is connected to the hook 7 (Fig. 3).
  • the shutter consists of a base 2 and a cover 3. On the base there is a drainage hole 6, sealing gaskets 1 and 4, and guide racks 9 are also attached to it. On the cover 3 there is a sealing gasket 5 and drainage holes 8 (Fig. 3).
  • the shutter has I and II positions (Fig.Z). I position corresponds to lowering and, if necessary, raising the shutter.
  • the shutter 2 using a cable 6 lowers to the bottom of the shaft shaft 3 (figure 1).
  • liquids and gas located in the shaft 3 (Fig. 1) pass through its drainage hole 6 on the base 2 and the drainage holes 8 on the cover 3. Thus, they do not impede the shutter downward movement.
  • the tightness of the bottom of the shaft does not allow further penetration into the pool of the coolant 5 steam, steam-water mixture, brine or gas from the surrounding space into the cavity of the shaft 3 and their mixing with the coolant, and also prevents leakage of the coolant from the pool 5 (Fig. 1).
  • the shutter 2 After installing the shutter 2 in the shaft shaft housing 3 (Fig. 1), its internal cavity is freed from the liquids present in it. Then, a high-boiling liquid organic coolant is poured into it to the upper edge of the pool. The amount of coolant depends on the volume of the pool, pipes and equipment spaces filled during operation of the entire power plant.
  • the location level of the upper edge of the coolant pool 5 is determined by the depth of the geothermal fluid 4 providing heating of the coolant to the required operating temperature, and the depth and diameter of the coolant pool 5 depend on the temperature and thermal conductivity of the surrounding environment of the pool and the required thermal energy productivity (Fig. 1).
  • Heating of the coolant pool 5 occurs from its direct contact with the steel body of the shaft shaft 3 heated by geothermal fluid 4.
  • the heated coolant through the supply pipe 8, the end of which is located at a depth of 10 m of the coolant pool 5, is pumped out of the pool by the pump 13 into the heat exchanger 14.
  • the coolant from the heat exchanger 14 through the return pipe 12 is gravity-discharged into the coolant pool 5.
  • the end of the return pipe 12 is 1 m above the coolant pool 5 (Fig. 1).
  • a geothermal installation with a binary cycle consisting of a heat exchanger 14, a turbine 16, a generator 15, a condenser 17, a pump 18 and a network of pipelines operates in a closed circuit (Fig. 1).
  • the proposed design of the mine geothermal device allows you to remove the thermal energy of the Earth removing steam, steam-water mixture or brine to the surface of the earth. This allows you to maintain a constant volume and structure of steam, steam-water mixture or brine, which are heat carriers of the thermal energy of the bowels of hydrothermal deposits. In turn, they ensure the supply of constant thermal energy to the mine geothermal device and the unlimited operation of hydrothermal deposits.
  • the innovations of the proposed mine geothermal device make it possible to achieve stability and controllability of the produced heat from hydrothermal deposits and their unlimited operation without harming the environment by harmful emissions, as well as simplifying the design of Geothermal Power Plants and other power plants operating on thermal energy of hydrothermal deposits, reducing the cost of electrical energy for their maintenance and will contribute to a significant expansion of the scope of geothermal power industry.

Abstract

A shaft geothermal device can be used for extracting geothermal energy from hydrothermal deposits. The shaft geothermal device comprises a body which is made of steel pipe, has a partially heat-insulated surface, a tightly closed bottom and a tightly closed top and is mounted in a mine shaft. To raise the rate of geothermal energy extraction, a high-boiling liquid organic heat-transfer agent is used, which circulates in a closed "heat-transfer agent tank - heat exchanger - heat-transfer agent tank" system. The shaft geothermal device makes it possible to extract geothermal energy from hydrothermal deposits without drawing steam, a steam-and-water mixture or brine to the surface of the ground; to maintain their volume and structure in the depths of hydrothermal deposits; to achieve stability and controllability of the energy extracted; to use hydrothermal deposits permanently irrespective of the flow of steam, steam-and-water mixture or brine therein; to simplify the construction of power plants operating on the basis of thermal energy from hydrothermal deposits; to fully eliminate harmful emissions into the environment; and to expand the areas of use of geothermal devices, for example geyser valleys, mud volcanoes, etc.

Description

ШАХТНОЕ ГЕОТЕРМАЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО  MINING GEOTHERMAL DEVICE
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ FIELD OF TECHNOLOGY
Настоящее изобретение относится к геотермальной энергетике и может быть использовано для съема тепловой энергии Земли из гидротермальных месторождений.  The present invention relates to geothermal energy and can be used to remove the thermal energy of the Earth from hydrothermal deposits.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ BACKGROUND OF THE INVENTION
В настоящее время в высокотемпературных гидротермальных месторождениях пара для съема тепловой энергии Земли используется прямой способ - с использованием сухого пара, при котором пар естественным образом, под высоким давлением вырывается из скважины, непрямой способ - с использованием водяного пара низкотемпературных гидротермальных месторождений пароводяной смесь или рассол, выкачиваемый из скважин. При этих технологиях со временем эксплуатации гидротермальных месторождений ресурсы пара, пароводяной смеси или рассола в них уменьшается, в результате снижается дебит пара, пароводяной смеси или рассола, который и определяет срок службы гидротермальных месторождений.  Currently, in high-temperature hydrothermal steam deposits, the direct method is used to extract the Earth’s thermal energy - using dry steam, in which steam naturally breaks out from the well under high pressure, and the indirect method is using water vapor from low-temperature hydrothermal deposits, a steam-water mixture or brine, pumped out of wells. With these technologies, over the life of hydrothermal deposits, the resources of steam, steam-water mixture or brine in them decrease, as a result, the flow rate of steam, steam-water mixture or brine decreases, which determines the life of hydrothermal deposits.
Как показывает практика эксплуатации ГеоТЭС и системы теплоснабжения, в большинстве случаев использования для съема тепловой энергии Земли естественных теплоносителей - пара, пароводяной смеси или рассола загрязняется окружающая среда, а рабочие поверхности оборудований подвергаются коррозии и образованию отложений, что в конечном итоге приводит к закупорке трубопроводов для теплоносителей. Все эти факторы не позволяют использовать для съема тепловой энергии Земли большинство гидротермальных месторождений со значительными тепловыми ресурсами. As the practice of operating GeoTES and heat supply systems shows, in most cases the use of natural heat carriers — steam, steam-water mixture or brine — for the removal of the Earth’s thermal energy, the environment is polluted, and the working surfaces of the equipment undergo corrosion and deposits, which ultimately leads to blockage of pipelines for coolants. All these factors do not allow the majority of hydrothermal deposits with significant heat resources to be used to extract the Earth’s thermal energy.
В современной геотермальной энергетике для устранения вышеуказанных явлений разработаны и используются различные способы съема тепловой энергии Земли с использованием искусственных теплоносителей. Эти способы в основном применяются при эксплуатации низкотемпературных гидротермальных месторождении. В качестве искусственных теплоносителей используется чистая вода и различные органические теплоносители или их смеси в различных сочетаниях.  In modern geothermal energy, to eliminate the aforementioned phenomena, various methods have been developed and are used to remove the Earth’s thermal energy using artificial heat carriers. These methods are mainly used in the operation of low-temperature hydrothermal deposits. As artificial heat carriers pure water and various organic heat carriers or their mixtures in various combinations are used.
Характерным представителем вышеуказанного способа отбора тепла Земли является устройство для использования геотермальной энергии с целью получения механической энергии предложенное в патенте Ru 2330219. Контур съема тепла Земли рассматриваемого устройства состоит из герметично закрытой опускной трубы, расположенной в скважине. Внутри опускной трубы коаксиально расположена подъемная труба, внешняя сторона которой имеет теплоизолияционный слой. Подъемная труба соединяется с входом теплообменника. Выход теплообменника через задвижку соединяется с входом циркуляционного насоса. Выход циркуляционного насоса теплообменника соединяется к входу опускной трубы. Таким образом, по замкнутой системе осуществляется круговорот теплоносителя в устройстве. В качестве теплоносителя используется чистая вода.  A characteristic representative of the above method of Earth heat extraction is a device for using geothermal energy to obtain mechanical energy proposed in patent Ru 2330219. The Earth heat removal circuit of the device in question consists of a hermetically sealed lowering pipe located in the well. Inside the lowering pipe, a lifting pipe is coaxially located, the outer side of which has a heat-insulating layer. The riser pipe is connected to the inlet of the heat exchanger. The heat exchanger output through the valve is connected to the inlet of the circulation pump. The output of the heat exchanger circulation pump is connected to the inlet of the downpipe. Thus, in a closed system, the coolant circulates in the device. Pure water is used as a heat carrier.
Недостатком этого устройства является то, что в нем круговорот теплоносителя осуществляется всеобъемным движением массы теплоносителя. Это не позволяет теплоносителю находиться в зоне нагрева достаточное время для съема тепла Земли. Использования в данном устройстве чистой воды в качестве теплоносителя, также не позволяет нагревать её выше температуры кипения воды, а отсутствие теплоизоляции в верхней части опускной трубы находящейся в низкотемпературных слоях Земли приводит к потерям тепловой энергии, что приводить к снижению эффективности устройства. Принудительная циркуляция теплоносителя путем закачивания её в опускную трубу из-за возникновения значительного объемного противодавления теплоносителя приводит к энергетическим потерям для привода циркуляционного насоса. The disadvantage of this device is that in it the circulation of the coolant is carried out by the comprehensive movement of the mass of the coolant. This does not allow the coolant to be in the heating zone for sufficient time to remove the heat of the Earth. The use of clean water as a coolant in this device also does not allow it to be heated above the boiling point of water, and the absence of thermal insulation in the upper part of the lowering pipe located in the low-temperature layers of the Earth leads to loss of thermal energy, which leads to a decrease in the efficiency of the device. Forced circulation of the coolant by pumping it into the downcomer due to the occurrence of significant volumetric backpressure of the coolant leads to energy losses for the drive of the circulation pump.
В большинстве геотермальных устройств с искусственными теплоносителями применяется аналогичный замкнутый контур круговорота теплоносителя.  In most geothermal devices with artificial coolants, a similar closed loop of the coolant circulation is used.
РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ SUMMARY OF THE INVENTION
В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания принципиально нового типа геотермального устройства - шахтного геотермального устройства. В устройстве создается бассейн теплоносителя, а в качестве теплоносителя используются высококипящие органические жидкости (глицерин, алкилдифенилы, полифенилы, эвтектические углеводороды и др.).  The basis of the invention is the task of creating a fundamentally new type of geothermal device - mine geothermal device. A heat carrier pool is created in the device, and high-boiling organic liquids (glycerin, alkyl diphenyls, polyphenyls, eutectic hydrocarbons, etc.) are used as the heat carrier.
Существенные изменения предлагаемого шахтного геотермального устройства по сравнению с существующими геотермальными устройствами позволяют:  Significant changes in the proposed mine geothermal device compared to existing geothermal devices allow:
- создать возможность нахождения теплоносителя в зоне прогревания достаточное время для прогревания её до температуры зоны гидротермального месторождения охватывающей бассейн теплоносителя в шахтном стволе;  - create the possibility of finding the coolant in the heating zone for a sufficient time to warm it to the temperature of the hydrothermal field zone, covering the coolant pool in the shaft;
- эффективный съем тепловой энергии Земли путем прогревания теплоносителя до 100°С и более;  - effective removal of the Earth’s thermal energy by heating the coolant to 100 ° C or more;
- съем тепловой энергии Земли из гидротермальных месторождений с малым дебетом пара, пароводяной смеси или рассола; - расширение зон использования геотермальных источников, например, долины гейзеров, грязевые вулканы и т.п. - removal of the Earth’s thermal energy from hydrothermal deposits with a small debit of steam, steam-water mixture or brine; - expansion of areas for the use of geothermal sources, for example, geyser valleys, mud volcanoes, etc.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
На фиг Л показан пример использования шахтного геотермального устройства при выработке электрической энергии ГеоТЭС с бинарным циклом.  In Fig. L shows an example of the use of a mine geothermal device in the generation of electrical energy from a GeoTES with a binary cycle.
На фиг.2 показан общий вид корпуса шахтного ствола геотермального устройства.  Figure 2 shows a General view of the shaft shaft of a geothermal device.
На фиг.З показан общий вид затвора.  Fig. 3 shows a general view of the shutter.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Далее настоящее изобретение описано более подробно со ссылкой на сопроводительные чертежи, иллюстрирующие вариант осуществления.  The present invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings, illustrating an embodiment.
ВАРИАНТ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
На фиг.1 показан пример использования шахтного геотермального устройства при выработке электрической энергии ГеоТЭС с бинарным циклом.  Figure 1 shows an example of the use of a mine geothermal device in the generation of electrical energy from a geo-TPP with a binary cycle.
Шахтный ствол 3 геотермального устройства диаметром не менее 1,6 метра устанавливается в шахту гидротермального месторождения (фиг.1). Корпус состоит из стальной трубы 2 и верхней крышки 9. Поверхность её, контактирующая с грунтом до уровня зоны нагревания - верхнего края бассейна имеет теплоизолированный слой 3. Этот слой предотвращает потери тепловой энергии накопленного бассейном теплоносителя из-за контакта корпуса шахтного ствола 3 с низкотемпературными слоями грунта (фиг.2).  A mine shaft 3 of a geothermal device with a diameter of at least 1.6 meters is installed in a mine of a hydrothermal field (Fig. 1). The casing consists of a steel pipe 2 and the top cover 9. Its surface in contact with the soil to the level of the heating zone - the upper edge of the pool has a heat-insulated layer 3. This layer prevents the loss of thermal energy of the coolant accumulated by the pool due to the contact of the shaft shaft housing 3 with low-temperature layers soil (figure 2).
В нижней части корпуса сварочным соединением крепится пояс 1 в виде кольца (фиг.2). Верхняя крышка 4 защищает корпус от попадания в него инородных предметов снаружи. В нём имеется отверстие 5 для отвода образующих в процессе работы пара и газа из корпуса, отверстий для питающей трубы 8, возвратной трубы 12 и троса для опускания и поднятия затвора 7 (фиг.2). In the lower part of the housing, a welding belt 1 is fastened in the form of a ring (Fig. 2). The top cover 4 protects the housing from foreign objects from entering it from the outside. It has an opening 5 for the removal of steam and gas forming during operation from the housing, openings for the supply pipe 8, return pipe 12 and cable for lowering and raising the shutter 7 (figure 2).
Для ввода геотермального устройства в рабочее состояние внутрь шахтного ствола 3 устанавливается затвор 2 (фиг.1), прикрепленный с помощью троса к устройству для опускания и поднятия затвора, который соединяется с крюком 7 (фиг.З). Затвор состоит из основания 2 и крышки 3. На основании имеется дренажное отверстие 6, уплотнительные прокладки 1 и 4, также к нему крепятся направляющие стойки 9. На крышке 3 имеется уплотнительная прокладка 5 и дренажные отверстия 8 (фиг.З).  To enter the geothermal device into a working state, a shutter 2 is installed inside the shaft 3 (Fig. 1), attached with a cable to a device for lowering and raising the shutter, which is connected to the hook 7 (Fig. 3). The shutter consists of a base 2 and a cover 3. On the base there is a drainage hole 6, sealing gaskets 1 and 4, and guide racks 9 are also attached to it. On the cover 3 there is a sealing gasket 5 and drainage holes 8 (Fig. 3).
Затвор имеет I и II положения (фиг.З). I положение соответствует опусканию и при необходимости подъему затвора. Затвор 2 с помощью троса 6 опускается ко дну шахтного ствола 3 (фиг.1). При движении затвора 2 вниз, жидкости и газ находящиеся в шахтном стволе 3 (фиг.1) проходят сквозь его дренажное отверстие 6 на основании 2 и дренажные отверстия 8 на крышке 3. Тем самым, они не препятствуют движению затвора вниз.  The shutter has I and II positions (Fig.Z). I position corresponds to lowering and, if necessary, raising the shutter. The shutter 2 using a cable 6 lowers to the bottom of the shaft shaft 3 (figure 1). When the shutter 2 moves downward, liquids and gas located in the shaft 3 (Fig. 1) pass through its drainage hole 6 on the base 2 and the drainage holes 8 on the cover 3. Thus, they do not impede the shutter downward movement.
II положение соответствует герметичному закрыванию дна шахтного ствола затвором. Под воздействием силы тяжести поверхность основания 2 с уплотнительной прокладкой 1 (фиг.З) прижимается к поверхности пояса 1 на корпусе (фиг.1), а крышка 3 с уплотнительной прокладкой 5 - к поверхности основания 2 и уплотнительным прокладкам 4 на основании крышки. Таким образом, обеспечивается плотное соединение затвора с поясом корпуса, а крышки 3 с основанием 2 затвора (фиг.З).  II position corresponds to the hermetic closing of the bottom of the shaft with a shutter. Under the influence of gravity, the surface of the base 2 with the sealing gasket 1 (Fig. 3) is pressed against the surface of the belt 1 on the housing (Fig. 1), and the cover 3 with the sealing gasket 5 is pressed against the surface of the base 2 and the sealing gaskets 4 on the base of the cover. This ensures a tight connection of the shutter with the belt of the housing, and the cover 3 with the base 2 of the shutter (Fig.Z).
Герметичность дна шахтного ствола не позволяет в дальнейшем проникновению в бассейн теплоносителя 5 пара, пароводяной смеси, рассола или газа из окружающего пространства в полость шахтного ствола 3 и их смешивания с теплоносителем, а также не допускает утечки теплоносителя из бассейна 5 (фиг.1). После установки затвора 2 в корпус шахтного ствола 3 (фиг.1) внутренняя полость её освобождается от жидкостей имеющихся в нем. Затем в него до верхнего края бассейна вливается жидкий высококипящий органический теплоноситель. Количество теплоносителя зависит от объема бассейна, труб и пространств оборудования заполняемых при работе всей энергетической установки. The tightness of the bottom of the shaft does not allow further penetration into the pool of the coolant 5 steam, steam-water mixture, brine or gas from the surrounding space into the cavity of the shaft 3 and their mixing with the coolant, and also prevents leakage of the coolant from the pool 5 (Fig. 1). After installing the shutter 2 in the shaft shaft housing 3 (Fig. 1), its internal cavity is freed from the liquids present in it. Then, a high-boiling liquid organic coolant is poured into it to the upper edge of the pool. The amount of coolant depends on the volume of the pool, pipes and equipment spaces filled during operation of the entire power plant.
Уровень расположения верхнего края бассейна теплоносителя 5 определяется глубиной расположения геотермального флюида 4 обеспечивающего нагрев теплоносителя до требуемой рабочей температуры, а глубина и диаметр бассейна теплоносителя 5 зависят от температуры и теплопроводности охватывающей среды бассейна и требуемой производительности тепловой энергии (фиг.1).  The location level of the upper edge of the coolant pool 5 is determined by the depth of the geothermal fluid 4 providing heating of the coolant to the required operating temperature, and the depth and diameter of the coolant pool 5 depend on the temperature and thermal conductivity of the surrounding environment of the pool and the required thermal energy productivity (Fig. 1).
Нагрев бассейна теплоносителя 5 происходит от его непосредственного контакта его со стальным корпусом шахтного ствола 3 нагреваемого геотермальным флюидом 4. Нагретый теплоноситель через питающую трубу 8, конец которой расположен на глубине 10 м бассейна теплоносителя 5, выкачивается насосом 13 из бассейна в теплообменник 14. Здесь происходит передача тепловой энергии теплоносителя к рабочему телу, пары которого подаются к турбине 16 для выработки электрической энергии генератором 15 (фиг.1).  Heating of the coolant pool 5 occurs from its direct contact with the steel body of the shaft shaft 3 heated by geothermal fluid 4. The heated coolant through the supply pipe 8, the end of which is located at a depth of 10 m of the coolant pool 5, is pumped out of the pool by the pump 13 into the heat exchanger 14. Here transfer of thermal energy of the coolant to the working fluid, the vapors of which are supplied to the turbine 16 for generating electric energy by the generator 15 (Fig. 1).
После отдачи тепловой энергии теплоноситель из теплообменника 14 через возвратную трубу 12 самотеком сбрасывается в бассейн теплоносителя 5. Конец возвратной трубы 12 находится на 1 м над бассейном теплоносителя 5 (фиг.1).  After the transfer of thermal energy, the coolant from the heat exchanger 14 through the return pipe 12 is gravity-discharged into the coolant pool 5. The end of the return pipe 12 is 1 m above the coolant pool 5 (Fig. 1).
Геотермальная установка с бинарным циклом, состоящая из теплообменника 14, турбины 16, генератора 15, конденсатора 17, насоса 18 и сетью трубопроводов работает в замкнутом контуре (фиг.1).  A geothermal installation with a binary cycle, consisting of a heat exchanger 14, a turbine 16, a generator 15, a condenser 17, a pump 18 and a network of pipelines operates in a closed circuit (Fig. 1).
Как следует из выше изложенного, предлагаемая конструкция шахтного геотермального устройства позволяет снимать тепловую энергию Земли не извлекая на поверхность земли пара, пароводяной смеси или рассола. Это позволяет сохранить постоянный объем и структуру пара, пароводяной смеси или рассола, являющихся теплоносителями тепловой энергии недр гидротермальных месторождений. В свою очередь, они обеспечивают поступление постоянной по величине тепловой энергии к шахтному геотермальному устройству и бессрочную эксплуатацию гидротермальных месторождений. As follows from the above, the proposed design of the mine geothermal device allows you to remove the thermal energy of the Earth removing steam, steam-water mixture or brine to the surface of the earth. This allows you to maintain a constant volume and structure of steam, steam-water mixture or brine, which are heat carriers of the thermal energy of the bowels of hydrothermal deposits. In turn, they ensure the supply of constant thermal energy to the mine geothermal device and the unlimited operation of hydrothermal deposits.
Таким образом, новшества предлагаемого шахтного геотермального устройства позволяют достичь стабильности и управляемости добываемого тепла из гидротермальных месторождений и их бессрочную эксплуатацию без нанесения ущерба окружающей среде вредными выбросами, а также упрощению конструкции ГеоТЭС и других энергетических установок, работающих на тепловой энергии гидротермальных месторождений, снижение затрат электрической энергии на их обслуживание и будет способствовать значительному расширению области применения геотермальной энергетики.  Thus, the innovations of the proposed mine geothermal device make it possible to achieve stability and controllability of the produced heat from hydrothermal deposits and their unlimited operation without harming the environment by harmful emissions, as well as simplifying the design of Geothermal Power Plants and other power plants operating on thermal energy of hydrothermal deposits, reducing the cost of electrical energy for their maintenance and will contribute to a significant expansion of the scope of geothermal power industry.

Claims

Формула изобретения Claim
1. Шахтное геотермальное устройство для съема тепловой энергии Земли из гидротермальных месторождений, содержащий наземный теплообменный комплекс и корпус, отличающийся тем, что корпус, представляющий собой стальную трубу диаметром не менее 1,6 м, с частично теплоизолированной наружной поверхностью и герметично закрытым дном, установленный в шахтном стволе гидротермального месторождения. 1. Mine geothermal device for removing thermal energy of the Earth from hydrothermal deposits, comprising a ground-based heat exchange complex and a casing, characterized in that the casing, which is a steel pipe with a diameter of at least 1.6 m, with a partially insulated outer surface and a hermetically sealed bottom, installed in the shaft of a hydrothermal field.
2. Шахтное геотермальное устройство отличающийся тем, что в нём предусмотрено использование высококипящих органических жидкостей (глицерин, алкилдифенилы, полифенилы, эвтектические углеводороды и др.), создающих возможность съема тепла Земли с большей интенсивностью.  2. Mine geothermal device characterized in that it provides for the use of high-boiling organic liquids (glycerin, alkyl diphenyls, polyphenyls, eutectic hydrocarbons, etc.), creating the possibility of removing the Earth's heat with greater intensity.
3. Шахтное геотермальное устройство по п.1 и 2, дополнительно отличающийся тем, что в нём создан бассейн жидкого высококипящего органического теплоносителя, создающий возможность нахождения теплоносителя в зоне прогревания достаточное время для прогревания её до температуры зоны гидротермального месторождения охватывающей бассейн теплоносителя в шахтном стволе.  3. The mine geothermal device according to claim 1 and 2, further characterized in that a pool of liquid high boiling organic coolant is created in it, which makes it possible for the coolant to remain in the heating zone for sufficient time to warm it to the temperature of the hydrothermal field zone, covering the coolant pool in the mine shaft.
4. Шахтное геотермальное устройство по п.1 и 2, дополнительно отличающийся тем, что жидкий высококипящий органический теплоноситель циркулирует по замкнутой системе «бассейн теплоносителя - теплообменник - бассейн теплоносителя».  4. Mine geothermal device according to claim 1 and 2, further characterized in that the liquid high boiling organic coolant circulates through a closed system "heat carrier pool - heat exchanger - heat carrier pool."
5. Шахтное геотермальное устройство по п.1 и 2, дополнительно отличающийся тем, что жидкий высококипящий органический теплоноситель из теплообменника без дополнительного усилия самотеком сбрасывается в бассейн теплоносителя.  5. Mine geothermal device according to claim 1 and 2, further characterized in that the liquid high-boiling organic coolant from the heat exchanger is without gravity dumped by gravity into the coolant pool.
PCT/IB2019/000439 2018-05-31 2019-05-23 Shaft geothermal device WO2019229517A1 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TM154118 2018-05-31
TM18/I01541 2018-05-31

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019229517A1 true WO2019229517A1 (en) 2019-12-05

Family

ID=68698995

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/IB2019/000439 WO2019229517A1 (en) 2018-05-31 2019-05-23 Shaft geothermal device

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2019229517A1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1128066A1 (en) * 1983-08-09 1984-12-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тепло-И Массообмена Им.А.В.Лыкова Solar heat collector
RU2068530C1 (en) * 1989-09-11 1996-10-27 Компиза АГ Method of employment of ground heat and extraction of minerals in area of weakened earth crust
WO2002033332A1 (en) * 2000-10-20 2002-04-25 Hita Ag Method and system for exchanging earth energy between earthly bodies and an energy exchanger, especially to produce an electric current
RU2330219C1 (en) * 2006-12-27 2008-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Geothermal installation for supply of energy to consumers
RU2621440C1 (en) * 2015-12-15 2017-06-06 Левон Мурадович Мурадян Device for converting geothermal energy into electrical energy

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1128066A1 (en) * 1983-08-09 1984-12-07 Ордена Трудового Красного Знамени Институт Тепло-И Массообмена Им.А.В.Лыкова Solar heat collector
RU2068530C1 (en) * 1989-09-11 1996-10-27 Компиза АГ Method of employment of ground heat and extraction of minerals in area of weakened earth crust
WO2002033332A1 (en) * 2000-10-20 2002-04-25 Hita Ag Method and system for exchanging earth energy between earthly bodies and an energy exchanger, especially to produce an electric current
RU2330219C1 (en) * 2006-12-27 2008-07-27 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский энергетический институт (технический университет)" (ГОУВПО "МЭИ(ТУ)") Geothermal installation for supply of energy to consumers
RU2621440C1 (en) * 2015-12-15 2017-06-06 Левон Мурадович Мурадян Device for converting geothermal energy into electrical energy

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2020536195A (en) Systems and methods that use heat from inside the earth to generate electricity
EP3961122B1 (en) Geothermal energy mining system using stepped gravity-assisted heat pipe having no accumulated liquid effect
TW201402943A (en) Single well, self-flowing geothermal system for energy extraction
CN101696829A (en) Method for remotely transferring and storing geothermal energy, device and application thereof
CN105674608A (en) Device and method for extracting and utilizing geothermal energy
CN106839478A (en) A kind of method of construction of deep geothermal heat heat transfer root system
CN102052269A (en) Method for generating power and heating with crustal heat energy
CN105546860A (en) Device and method for extracting and using geothermal energy
CN101440784B (en) Downhole geothermal energy steam drive apparatus and power generation or liquid pumping method
NO20180733A1 (en) Device for converting thermal energy in hydrocarbons flowing from a well into electric energy
WO2019229517A1 (en) Shaft geothermal device
CN211177478U (en) Single-well circulating efficient heat exchange system
CN205561323U (en) Draw device that utilizes geothermal energy
CN206683260U (en) Useless geothermal well reutilization system
JPH05505664A (en) Equipment for utilizing geothermal energy
CN106813411B (en) Waste geothermal well recycling system and construction method thereof
CN204854059U (en) Ground heat utilization collection system
CN103114836B (en) A kind of Apparatus for () and method therefor of steam heavy oil heat production
CN105004082A (en) Terrestrial heat utilizing and collecting device
RU2341736C2 (en) Method of usage geothermal energy "fill well"
CN109812999B (en) Large-scale collection and utilization system for heat energy of hot dry rock
RU2529769C2 (en) Petrothermal power plant and mounting device for heat takeoff system of petrothermal power plant
CN205403216U (en) Draw device that utilizes geothermal energy
RU63867U1 (en) GEOTHERMAL INSTALLATION OF POWER SUPPLY OF CONSUMERS
WO2019021066A1 (en) The method and system for heat energy collection from geological formations

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19812230

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 19812230

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1