Паросилова електроенергетична установка з підземним термосифонним парогенератором та підземним термосифонним пароперегрівачем

Паросилова електроенергетична установка з підземним термосифонним парогенератором та 3 100м з роздільними до кожного бойлера трубопроводами по холодній воді, розміщення цієї споруди в обмежених розмірах свердловини - завдання достатньо складне, так як максимальній діаметр бурового долота американських бурових установок при свердлінні на глибочину до 1450м - 508мм (див. Сидоров Н.А. Бурение и эксплуатация нефтяных и газовых скважин. - М.: Недра, 1987. С. 154-додаток №1). 3. Продуктивність парогенератора, який задекларований в патенті, нездійсненна, так як кипіння води в бойлерах на глибочині більше, ніж 90м неможливе, бо температурі «ізотермічного теплоджерела» 350F (176,7°С), згідно термодинамічних таблиць для водяної пари, відповідає тиск насичення (кипіння) води в 9,101 ата, а на глибині 500, тим більше 600м, гідростатичний тиск стовпа рідини в низхідних трубах, навіть в зверхньому бойлері, складає 50 ата, що відповідає температурі насичення 262,7°С, якої немає, при глибочині розміщення парогенератора на 1500м (4920 футів) температура кипіння води має бути 340,6°С, якої також немає. Зі зазначеного вище стає зрозумілим, що конструкція парогенератора, що пропонується, не в змозі забезпечити задекларованої паропродуктивності. Окрім вказаних вище недоліків американського патенту №6073448, необхідно зазначити наступне: 4. Установка, що пропонується, достатньо енергоємна, для прокачування води через низхідні труби на глибочину навіть 600м, з врахуванням довжини парогенератора та протитиску водяної пари в 9,101 ата, буде потрібна робота насосної установки потужністю більше, ніж 15,7кВт (наші розрахунки див. додаток №2). 5. При розміщенні парогенератора глибше, ніж 500м гідравлічні втрати на прокачування води через систему парогенератора зростуть і, відповідно, зросте потужність, що споживатиме насос. 6. В установці не передбачається термоізоляція розігрітих елементів установки, що значно знизить коефіцієнт використання тепла, що здобувається з гарячих підземних джерел. 7. Установка, що пропонується, без перегріву пари, небезпечна з-за можливості гідроудару в паровій турбіні при частковій конденсації робочої пари в проточній частині турбіни. Завданням винаходу, що пропонується, являється створення універсальної, технологічної, економічної, легко автоматизуємої, екологічно безпечної паросилової електроенергетичної установки, що використовує для своєї роботи підземне тепло. На Фіг.1 представлена схема винаходу, що пропонується. Схема включає в себе: випарну зону 1, транспортну зону 2 (2' - в рідинній, 2" - в насиченій паровій, 2"' - перегрітій паровій фазах стану робочого тіла), зону конденсації пари 3, па 87694 4 рову турбіну 4 з електрогенератором, конденсатопідвідну трубу 6 та ділянку перегріву пари 7. Умовні позначення на Фіг.1: h1 - гідростатичний натиск робочого тіла в рідинному стані, м; гідростатичний тиск робочого стовпа робочої рідини в рідинному стані РГС=h1·g·ρж, Па; h2 - глибочина розміщення границі розділу станів «рідина - насичена пара», м, що зумовлюється тиском рп, Па, та температурою насичення tп=tгip.породи за корпусом термосифону ділянки випарної зони 1; h3 - границя, що зумовлює температуру перегріву пари робочого тіла tпп=tгip.породи за корпусом термосифону ділянки перегріву пари 7, h3 більше 1 і 2, визначається розрахунками; ПЗ - поверхня Землі; ТІЗ термоізоляція; ОВ - охолоджуюча вода; ЕГ - електрогенератор; q - тепловий потік від гірських порід до ділянок випаровування (кипіння) та перегріву пари робочого тіла, Вт/м2; ® рідинний стан, - - - ® насичена пара; × × × ® перегріта пара робочого тіла. Установка, що пропонується, працює по традиційній схемі паротурбінних установок: пара робочого тіла з тиском рп утворюється в випарній ділянці термосифону (підземного парогенератора) за рахунок теплового потоку Землі q, насичена пара спрямовується по транспортній зоні 2" через паропідвідну трубу 6 до ділянки перегріву пари 7 і в перегрітому стані по транспортній зоні 2'" спрямовується в парову турбіну, де розширюється до тиску в паровому конденсаторі рк, потім, після конденсатора, робоче тіло в рідинному стані по дільниці транспортної зони 2' самоплинно під дією сил земного тяжіння по конденсато-підвідній трубі 5 надходить в випарну зону 1. Основними відмінностями схеми, що пропонується, від традиційної являються: відсутність парового котла з його елементами - топочним об'ємом, паливним насосом та вітрогоном; відсутність живильного та конденсатного насосів. Роль вказаних елементів паросилової установки виконують термосифонний підземний парогенератор та підземний термосифонний пароперегрівач, дії сил земного тяжіння, а також вибір по необхідним параметрам робочого тіла (наприклад - аміака). Тиск пари аміаку на границі розділу фаз «пара - рідина» на глибочині 2000м при геотермічному градієнті 3°С/100м глибочини свердловини складатиме ~2,35МПа (tп=55°С,) а при конденсації пари аміаку при tк=20°С~0,87МПа. Робочий перепад тиску в установці складатиме ~ 1,48МПа (14,8 ат). Теплова ефективність установки, що пропонується, залежить, головним чином, від теплопровідності випарної та пароперегрівальної дільниць, а також якості термоізоляції транспортної зони та теплофізичних властивостей робочого тіла. Винахід, що пропонується, являється ідеальною енергозберігаючою та екологічно безпечною енергетичною установкою (палива не потребує, шкідливі викиди відсутні). 5 Комп’ютерна верстка А. Рябко 87694 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