Паросилова електроенергетична установка з підземним термосифонним парогенератором

Паросилова енергетична установка з підземним термосифонним парогенератором, що складається з парогенератора, паропроводу, парової турбіни з електрогенератором, конденсатора, конденсатопроводу та запірної арматури, яка відрізняється тим, що як парогенератор використовують теплообмінник у вигляді встановленої у вертикальну свердловину обсадної труби, зшитої у C2 1 3 і арктичних умовах її реалізації непрацездатна, особливо з урахуванням неминучих теплових втрат; 5. Будівництво установки складне і нетехнологічне, так як трубчатий теплообмінник (парогенератор) повинен висіти на конденсатопідвідній (живильній) та паровідвідній трубах в воді під льодом на глибочині 20...25м; 6. Установка неремонтоздатна, так як при необхідності ремонту парогенератора, живильного або парового трубопроводів їх, в комплекті, необхідно дістати з-під льоду, демонтувати, а потім змонтувати та спустити під лід - задача не з простих та легких, особливо в арктичних умовах; 7. Ідеальний робочий перепад тиску для фреона R-12, до речі, забороненого для використання, (Dрраб=рп - рк) при заданих умовах tп=+4°С і tк=20°С складатиме 2,03 ат (~0,2МПа), а при tп=+4°С и tк=0°С всього біля 0,43 ат (~0,04МПа), що для енергетичної установки зовсім мало, особливо з урахуванням гідравлічних та теплових втрат. В основу винаходу, що пропонується, поставлено ЗАВДАННЯ перетворення практично непрацездатної енергетичної установки в універсальну, технологічну, ремонтоздатну, експлуатаційно та екологічно безпечну паросилову енергетичну установку ШЛЯХОМ створення нового типу теплообмінника - підземного термосифонного парогенератора зі стандартних обсадних труб, котрі використовуються при свердлінні, для сприйняття тепла від підземних гірських порід та генерації пари робочого тіла установки; прийняття в якості робочого тіла низькокиплячої рідини - аміаку, котрий має достатньо хороші термодинамічні властивості; використання в установці самоплинної циркуляційної системи, рух робочого тіла в котрій забезпечується за рахунок дії сил земного тяжіння, робочого перепаду тиску (рп - рк) та раціональної компоновки елементів системи; використання технології будівництва, експлуатації та ремонту нафтових та газових свердловин при будівництві, експлуатації та ремонті підземних термосифонних парогенераторів; забезпечення сталої, круглорічної роботи установки. На Фіг.1 представлена схема винаходу, що пропонується, котра включає в себе: випарну зону 1, транспортну зону 2 (2" в паровій та 2'" - в рідинній фазах стану робочого тіла), зону конденсації 3, парову турбіну 4 з електрогенератором, конденсатопідвідну трубу 5, як частину транспортної зони 2'", запорну арматуру 6 та 7. Умовні позначення на 87300 4 Фіг.1: h - гідростатичний натиск (Dp=r×g×h); ПЗ поверхня Землі; ТІЗ - теплоізоляція; ОВ - охолоджуюче середовище; ЕГ - електрогенератор; q тепловій потік від гірських порід Землі до випарної зони парогенератора. Устрій, що пропонується, працює по традиційній схемі паротурбінних установок: робоче тіло в вигляді пари з тиском рп створюється в випарній зоні термосифону (підземного парогенератора) 1 за рахунок тепла Землі, піднімається по транспортній зоні 2" до парової турбіни 4, де розширюється з пониженням тиску до рк в конденсаційній зоні 3, потім робоче тіло в рідинному стані по транспортній зоні 2'" самоплинно по конденсатопідвідній трубі 5 надходить в нижню частину випарної зони термосифону (парогенератора). ВІДМІННОСТЯМИ схеми, що пропонується, в порівнянні з традиційною пароенергетичною являються: відсутність парового котла з його елементами - насосом пального та вентилятором, конденсатного та живильного насосів, роль котрих в установці, що пропонується, виконують підземний термосифонний парогенератор, сили земного тяжіння, а також вибір по необхідним параметрам робочого тіла, в нашій установці - аміаку, використання внутрішнього тепла Землі на глибочині, де температура гірських порід дорівнює, а також вище температури кипіння вибраного робочого тіла. При середньому геотермічному градієнті 3°С/100м в глибочину Землі, температура гірських порід на глибочині 2 тис. м складатиме 60°С. При вказаній температурі тиск насичення аміаку складатиме 26,2 ат. Робочий перепад тиску Dрраб= рп рк складатиме: при tк=20°С (рк=8,6 ата) Dрраб=16,7 ат (~1,67МПа); при tк= 0°С (рк=4,3 ата) Dрраб=21,9 ат (~2,19МПа); при tк=-20°С (рк=1,9 ата) Dрраб=24,3 ат (~2,43МПа). Робочі перепади тиску забезпечують технічну реалізацію установки, що пропонується, в широкому діапазоні температур охолоджуючих середовищ. Працездатність установки, що пропонується, залежить, головним чином, від забезпечення високої теплопровідності випарної зони та ефективності термоізоляції транспортної зони термосифону. Винахід, що пропонується, являється ідеальною енергозберігаючою та екологічно безпечною установкою (пального не потребує, шкідливих викидів не має). Установка може бути збудована в любій точці Землі на суші та на морі. 5 Комп’ютерна верстка А. Крулевський 87300 6 Підписне Тираж 28 прим. Міністерство освіти і науки України Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601