Спосіб добування геотермальної енергії

Спосіб добування геотермальної енергії з осередкованого джерела тепла породного відвалу, що включає відбір тепла осередкованого джерела за допомогою примусової циркуляції теплоносія в теплоуловлювачах, які установлюють з тунелю в зону відбору тепла, подавання відібраної теплової 3 заданому рівні за допомогою змінної кількості змонтованих секцій теплоуловлювачів і регулювання часу проходження теплоносія через них, а нагрітий теплоносій з акумулюючої ємності подають в систему теплопостачання [3]. Недоліком відомого способу [3] добування геотермальної енергії з осередкованого джерела тепла є можливість відбору незначної кількості тепла, оскільки відбувається відбирання тепла з незначної кількості точок, розташованих над лінійним тунелем, який проведений під породним відвалом. Крім того, в способі [3] не забезпечується раціональне установлення теплоуловлювачів тепла, оскільки не проводиться вивчення теплового поля породного відвалу для відбирання його теплової енергії. В основу корисної моделі поставлено задачу забезпечення безпечного і ефективного отримання геотермальної енергії породного відвалу. Поставлена задача вирішується тим, що в способі добування геотермальної енергії з осередкованого джерела тепла породного відвалу, що включає відбір тепла осередкованого джерела за допомогою примусової циркуляції теплоносія в теплоуловлювачах, які встановлюють з тунелю в зону відбору тепла, подавання відібраної теплової енергії з породного відвалу в систему теплопостачання і повернення відпрацьованого теплоносія в резервуар, відповідно до корисної моделі, виконують теплову зйомку породного відвалу для установлення площадки під породним відвалом, над якою відбувається активне тепловиділення породним відвалом, визначають місце розташування над площадкою епіцентру тепловиділення породного відвалу для активного його задіяння в одержанні теплової енергії породного відвалу, при цьому проводять на виділеній площадці під породним відвалом тунель заданої геометрії і установлюють теплоуловлювачі з тунелю в теплоактивну зону породного відвалу для отримання заданого агрегатного стану теплоносія в системі теплопостачання. Використання в заявляємому, згідно з корисною моделлю, способі зйомки теплового поля породного відвалу дозволяє точно визначити епіцентр осередкованого джерела тепла породного відвалу, а також розподіл температурного поля в породному відвалі, що дозволяє визначити площу раціонального закладання тунелю для збирання тепла теплоуловлювачами, і надає можливість не допустити згасання палаючого породного відвалу без додаткового використання спеціальних реагентів для горіння. Крім того, в запропонованому способі буде усунута можливість установлення теплоуловлювачів в зону надвисокої температури, що виключить швидкий їх вихід з ладу. До того ж, запропонований спосіб дозволяє виконувати зйомку теплового поля не тільки з денної поверхні, а також з підземної площадки, на якій буде прокладений складної геометрії тунель, що забезпечить більш точно визначити розподіл тепла в породному відвалу і відповідно забезпечити більш ефективне одержання теплової енергії породного відвалу. В запропонованому, згідно з ко 47212 4 рисною моделлю, способі забезпечується вимірювання температури в свердловинах занурення в породу теплоуловлювачів, що також виключить можливість виникнення небезпечних ситуацій при добуванні теплової енергії породного відвалу. Для досягнення поставленої задачі корисної моделі в запропонованому способі добування геотермальної енергії з осередкованого джерела тепла породного відвалу для досягнення необхідного агрегатного стану теплоносія глибину занурення теплоуловлювачів обмежують температурою теплоносія в системі теплопостачання, яка буде достатня для отримання гарячої води або пару. При цьому застосування складної геометрії тунелю для занурення з нього теплоуловлювачів в термоактивну зону породного відвалу дозволить забезпечити отримання з породного відвалу теплової енергії з мінімальними її втратами. Отримання водяного пару в способі з використовуваного осередкованого джерела породного відвалу не є проблематичним, оскільки осередковане джерело теплової енергії породного відвалу має дуже високу температуру в епіцентрі горіння. В той же час в отриманні водяного пару є необхідність при розташуванні породного відвалу на великій відстані від об'єктів споживання теплової енергії, в такому випадку в способі виконують безпосереднє перетворення теплової енергії в електричну шляхом застосування електрогенераторів. Відомо, що транспортування електричної енергії на великі відстані значно простіше і економічніше ніж теплової. Здійснення способу відбувається таким чином. З метою добування геотермальної енергії з осередкованого джерела тепла породного відвалу виконують теплову зйомку породного відвалу для установлення площадки під породним відвалом, над якою відбувається активне тепловиділення породним відвалом. Теплову зйомку породного відвалу проводять шляхом вимірювання температури на площі поверхні і всередині породного масиву відвалу. Для поверхневої теплової зйомки породного відвалу використовують тепловізори і пірометри. Оцінку температури всередині масиву породного відвалу виконують промисловими термометрами, які установлюють в пробурені вимірювальні свердловини на глибини в 0,1; 0,5; 1,5 і 2,5м від поверхні. Точки знімання інформації про температуру, як правило, розміщують через кожні 20м на породних відвалах, при цьому на схилах роблять точки зйомки на відстані 10м від вершини, а на плоских відвалах від схилу вибирають точки зйомки інформації про температуру на горизонтальній частині відвалу на відстані 2-3м від схилу. Додаткові точки замірів розміщують в припустимих (видимих) осередках самозаймання. Площинна теплова зйомка показує наявність місць нагрівання породи на поверхні відвалу. Такий висновок роблять, коли температура поверхні відвалу буде вище на +5°С або більше від навколишніх ділянок породи. На основі даних глибинних температурних зйомок з допомогою промислових термометрів виділяють контур ізолінії температури, наприклад, 5 в +85°С, яка є достатньою для отримання теплоносія (гарячої води) в мережі споживання без додаткового підігрівання в бойлерних установках. Отриманий контур ізолінії температури, наприклад, в +80°С на породному відвалі проектується на поверхню ґрунту, на якій знаходиться породний відвал, тобто на дно площини породного відвалу, що дозволить отримати площадку під породним відвалом, на якій доцільно проводити тунель для установлення з нього теплоуловлювачів. Площинна теплова зйомка поверхні породного відвалу, що виконується тепловізорами або пірометрами, дозволяє її зробити в небезпечних ділянках для людини і визначити епіцентр тепловиділення породного відвалу. Точку епіцентру тепловиділення проектують на площадку під породним відвалом для задіяння найбільш активної зони породного відвалу для добування його теплової енергії. Після визначення проекції епіцентру тепловиділення на виділеній під породним відвалом площадці проводять тунель заданої геометрії. При цьому спочатку споруджують прямолінійний тунель у точку проекції епіцентру тепловиділення породного відвалу на площадці і одночасно проводять теплову зйомку породного відвалу з пройденого тунелю, що дозволяє переконатись в правильності визначення епіцентру осередку тепловиділення в породному відвалі. Коли отримано таке підтвердження наявності епіцентру осередку тепловиділення породного відвалу, то проводять на виділеній площадці під породним відвалом тунель ускладненої геометрії, який дозволить забезпечити раціональну площину відбивання від породного відвалу. Геометрія тунелю може уявляти собою, наприклад, спіралеподібну форму, при якій крок спіралей буде найменший біля епіцентру осередку тепловиділення породного відвалу. Також може бути застосований іншої складної форми тунель, наприклад, прямокутної спіральної або зигзагоподібної форми з різними кроками спіралі або зигзагу. Така ускладненої геометричної форми побудова тунелю дозволить забезпечити більшу концентрацію теплоуловлювачів безпосередньо біля епіцентру тепловиділення породного відвалу для активного його задіяння в одержанні теплової енергії. Наявність ціликів ґрунту на дні породного відвалу буде запобігати проваленню породного відвалу в ґрунт, що є небажаним при побудові такої інженерної споруди. Крім того для запобігання проваленню в ґрунт породи відвалу слугуватиме установлення кріплення в тунелі. При проведенні вказаної складної геометрії тунелю під породним відвалом на виділеній площадці для установлення теплоуловлювачів проводять теплову зйомку породного відвалу з тунелю, в такому разі спочатку виконують поверхневу теплову зйомку пірометрами, а потім глибинну теплову зйомку шляхом пробурення свердловин для установлення спочатку промислових термометрів в породному відвалі, а потім при досягненні свердловиною зони з необхідною температурою в породі, наприклад, для отримання гарячої води тем 47212 6 пературою в +85°С для теплого водопостачання або для отримання водяного пару, коли необхідна температура породи досягне більше +100°С, установлюють тепло-уловлювачі з тунелю в теплоактивну зону породного відвалу. Відбирання тепла осередкованого джерела забезпечують за допомогою примусової циркуляції теплоносія в теплоуловлювачах, які з'єднуються між собою за допомогою трубопроводу. В способі, згідно з корисною моделлю, отримання заданого агрегатного стану теплоносія в системі теплопостачання відбувається шляхом вибору заглиблення теплоуловлювачів в активну теплову зону породного відвалу і швидкості примусової циркуляції теплоносія. При цьому, для одержання агрегатного стану теплоносія у вигляді водяного пару доцільно в способі виконати більш щільну розстановку теплоуловлювачів безпосередньо біля епіцентру тепловиділення породного відвалу в зоні з необхідною температурою, в той же час для одержання теплоносія у вигляді гарячої води доцільно задіяти якомога більшу площу породного відвалу з високою температурою, що дозволить отримувати значно більшу теплову енергію з породного відвалу, ніж при задіянні невеликої площі відбирання тепла. Відібрана теплова енергія з породного відвалу подається в систему теплопостачання і після віддачі тепла відбувається повернення відпрацьованого теплоносія в резервуар. У випадку розташування об'єктів споживання теплової енергії на великій відстані від породного відвалу доцільно в способі отримувати теплоносій в агрегатному стані у вигляді пару, що дозволить його перетворювати за допомогою електрогенератора в електричну енергію, яку можливо передавати на значну відстань. Якщо об'єкти споживання теплової енергії знаходяться на невеликій відстані від породного відвалу доцільно одержувати теплоносій в агрегатному стані у вигляді гарячої води, температура якої буде відповідати нормам для гарячого водопостачання. В такому випадку при забезпеченні температури води гарячого водопостачання, що відповідає діючим нормам, відпадає необхідність її підігріву в бойлерних установках або необхідність застосування теплових насосів. У випадку, коли проведення тунелю в ґрунті не забезпечує досягнення отримання установленими з нього теплоуловлювачами необхідної температури теплоносія, потрібно буде зробити підняття тунелю в породи відвалу. Це звичайно ускладнить проведення тунелю, але забезпечить необхідне відбирання тепла від породного відвалу. Перевагою запропонованого, згідно з корисною моделлю, способу в порівнянні з відомими є більш раціональне розміщення теплоуловлювачів на породному відвалі, а також більш ефективне й безпечне відбирання тепла породного відвалу, яке не приводитиме до порушення процесу горіння породного відвалу, внаслідок чого не вимагатиметься додаткове застосування горючих реактивів, тому поставлена задача корисної моделі досягається. 7 47212 Джерела інформації 1. Пат. 61811 А (Україна). МПК F24J3/00. Спосіб використання геотермальної енергії і установка для його здійснення, опубл. 17.11.2003. 2. Использование энергии горящих терриконов// Журнал «ЭСКО». - 2005, №11 (Электронный журнал энергонезависимой компании «Экологиче Комп’ютерна верстка М. Ломалова 8 ские системы»). http://www.esco.co.ua/jornal/ 2005_11/art07_60.htm. 3. Пат. 68857А (Україна). МПК F24J3/00, F24J3/06, F24J3/08. Спосіб добування геотермальної енергії з осередкованого джерела тепла, опубл. 16.08.2004 (прототип). 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