Спосіб утилізації тепла геотермальних вод

Винахід відноситься до області енергетики, і може використовуватись в теплових системах для теплопостачання промислових і житлових будинків за рахунок утилізації тепла геотермальних вод. Досить часто таку утилізацію неможливо реалізувати пo відомим технологіям, по яким геотермальну воду безпосередньо пропускають через обігрівальні пристрої, наприклад з метою опалення приміщення. Причина полягає в забрудненні цієї води шкідливими сполуками, такими як окисли сірки. Тому потрібні теплові схеми с проміжними пристроями з досконалішою технологією використання тепла геотермальних вод. Відомий спосіб утилізації тепла гарячих відпрацьованих вод шляхом рекуперативного нагріву холодної води з допомогою поверхневих теплообмінників (журнал "Теплоенергетика" №10, 1964р., с.30-34). Недолік цього відомого способу полягає в невисокій ефективності утилізації тепла через малоінтенсивну циркуляцію теплоносія. Частково цей недолік усунено в іншому способі аналогічного призначення, шляхом рекуперативного нагріву холодної води, в якому використовують теплові труби з камерами їх нагріву та охолодження (а. с. СРСР №667789, кл. F28Д15/00). Цей винахід більше близький до запропонованого. Але і для цього технічного рішення характерна невисока ефективність утилізації тепла, через невисоку інтенсивність теплообміну в камері нагріву теплових тр уб. В основу даного винаходу покладена задача розробки такого способу утилізації тепла геотермальних вод, який забезпечив би можливість підвищення ефективності утилізації тепла при більш повному використанні тепла таких вод за рахунок забезпечення більш інтенсивного теплообміну в камері нагріву теплових тр уб. Поставлена задача досягається в запропонованому способі утилізації тепла геотермальних вод шляхом рекуперативного нагріву холодної води, з використанням теплових труб з камерами нагріву та охолодження, тим, що в камеру нагріву засипають шар проміжного зернового теплоносія, в вигляді піску, в який подають знизу вверх геотермальну воду з швидкістю 0,8-2,5м/с, а вивід геотермальної води з камери нагріву ведуть з її надшарового об'єму, при цьому нагрів теплових труб реалізують в об’ємі шару піска, а їх охолодження - в камері нагріву холодної води. На відміну від прототипу, в якому для рекуперативного нагріву холодної води використовують теплові труби з камерами їх нагріву та о холодження, згідно винаходу в камеру нагріву засипають шар зернового теплоносія, в вигляді піску, в який подають знизу ввер х геотермальну воду з швидкістю 0,8-2,5м/с, а вивід геотермальної води з камери нагріву ведуть з її надшарового об'єму, при цьому нагрів теплових труб реалізують в об’ємі шару піска, а їх охолодження - в камері нагріву холодної води. Суть винаходу пояснюється рисунком (фіг.), на якому показано схематично пристрій для реалізації способу. На фіг. відображено: патрубок 1 подачі геотермальної води, шар зернового теплоносія 2, в вигляді піску, камера 3 нагріву теплових тр уб, патрубок 4 виходу геотермальної води, 5, 6 - відповідно змійовики (теплообмінники) для нагріву і охолодження теплової труби, камера 7 охолодження теплових тр уб, 8, 9 відповідно патрубок подачі холодної, та виводу гарячої води, відбійна сітка 10 для затримання піску перед відведенням геотермальної води, регулюючі крани 11 на трубах, з'єднуючи х змійовики камер нагріву і охолодження. В камеру 3 при знятій сітці 10 засипають шар 2 - річного піску висотою 0,3-0,5м, фракції від 0,8-4мм. Пісок затримується сіткою (на фіг. без номера) патрубка 1, на конусному кінчику камери 3, і улягається суцільним шаром в камері. Потім в камері 3, перед патрубком 4 ставлять сітку 10, і в цей шар піску по патрубку 1 подають знизу вверх геотермальну воду з температурою від 600 до 1000С. При цьому швидкість подачі цієї води становить від 0,8 до 2,5м/с (з розрахунку на всю площу поперечного розрізу камери 3). Під дією цієї води пісок по всьому його шару розширюється і переходить в псевдозрідженний стан ("киплячий шар"). Наявність сітки 10 дозволяє уникнути виносу піску з камери 3. При цьому в камері 3 забезпечується досить інтенсивний теплообмін між геотермальною водою і змійовиками 5, за рахунок створення "киплячого шару" піску, який не мов би кипить у воді. Тому геотермальна вода інтенсивно передає своє тепло трубам змійовика 5, і при цьому вона охолоджується до 20-250С, а холодна вода в камері 7 за рахунок змійовиків 6 підігрівається до 50900С. При початковій її температурі 10-20°С вона спочатку поступає по патрубку 8 в камеру 7, а виводиться підігрітою до 50-900С по патрубку 9, і використовується на потреби теплофікації (для опалення приміщень і т.п.). Геотермальна відпрацьована вода з температурою 20-250С з надшарового об'єму виводиться з камери 3 по патрубку 4 і скидається в каналізацію. Наявність кранів 11 дозволяє регулювати необхідний режим роботи камер нагріву і охолодження, по температурі. Ефект інтенсивного теплообміну в камері 3 досягається і за рахунок того, що нагрів змійовиків теплової труби ведуть в шарі піску. Таким чином, порівнюючи даний спосіб утилізації тепла геотермальних вод з відомим, треба відмітити, що поставлена мета в даному способі досягається виключно за рахунок ти х ознак способу, вказаних раніше: в камеру нагріву засипають шар зернового теплоносія - піску, в який подають знизу вверх геотермальну воду, з швидкістю 0,8-2,5м/с, достатню для псевдозрідження піску, а вивід геотермальної води з камери нагріву ведуть з її надшарового об'єму, при цьому нагрів теплових тр уб реалізують в об’ємі шару піску, а їх о холодження - в камері нагріву холодної води. При швидкості подачі геотермальної води менше 0,8м/с не досягається режим псевдо зрідження всієї маси піску і через те теплообмін не достатньо інтенсивний, а при швидкості цієї води більше 2,5м/с – пісок притискується до сітки 10 і застряє в її отворах, роздрібнюється і виноситься з відпрацьованою водою. По даному способу досягається висока ефективність тепло утилізації на рахунок забезпечення високої інтенсивності теплообміну в киплячому шарі піску. Розрахунки показують, що при реалізації запропонованого способу можливо досягти коефіцієнт корисної дії (ККД) 90-95% по теплоутилізації тепла геотермальної води. Ведуться напрацьовки по способу для його використання.