RU2035588C1

RU2035588C1 - Steam-power unit for geothermal power plant

Info

Publication number: RU2035588C1
Authority: RU
Inventors: А.Б. Алхасов; Г.М. Гайдаров; Х.Г. Магомедбеков
Original assignee: институт проблем геотермии Дагестанского научного центра РАН
Priority date: 1991-09-16
Filing date: 1991-09-16
Publication date: 1995-05-20

Abstract

FIELD: power engineering. SUBSTANCE: unit defines a complementary pipeline located in a space following the pumping well tube and joined to a condenser for delivering a secondary heat carrier to the pipeline. The producing well has pipe column connected through a pipeline with a delivery pump for feeding thermal water to pipe column of the pumping well. EFFECT: increased capacity and efficiency of the steam-power unit. 1 dwg

Description

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано при получении электрической энергии на базе термальных подземных вод. The invention relates to the field of energy and can be used to produce electric energy based on thermal groundwater.

Известен цикл паротурбинной установки для геотермальной электростанции, где термальная вода из добывающей скважины подается на поверхность подземным насосом. На поверхности термальная вода, проходя через теплообменники, отдает свое тепло, вызывая нагрев, испарение и последующий перегрев пара вторичного теплоносителя. Охлажденная вода закачивается в соседнюю скважину с помощью нагнетательного насоса. В этом энергетическом цикле вторичным теплоносителем служит изобутан. Пары вторичного теплоносителя, попадая на турбину и расширяясь, вращают ротор турбины, который приводит в действие генератор. Отработанный пар из турбины направляется в конденсатор с водяным охлаждением, где происходит его конденсация и откуда в жидком состоянии откачивается питающим насосом и подается последовательно в теплообменники (подогреватель и испаритель) для повторного цикла. The cycle of a steam turbine installation for a geothermal power plant is known, where thermal water from a producing well is supplied to the surface by an underground pump. On the surface, thermal water passing through heat exchangers gives off its heat, causing heating, evaporation and subsequent overheating of the steam of the secondary coolant. Chilled water is pumped into a neighboring well using an injection pump. In this energy cycle, isobutane serves as the secondary coolant. Vapors of the secondary coolant, falling on the turbine and expanding, rotate the turbine rotor, which drives the generator. The exhaust steam from the turbine is sent to a water-cooled condenser, where it condensates and from where it is pumped out in the liquid state by the feed pump and fed sequentially to the heat exchangers (heater and evaporator) for a second cycle.

В таком энергетическом цикле для привода питающего насоса требуется значительное количество энергии, что привело к установке вспомогательной изобутановой турбины. Установка такой турбины удорожает саму установку и снижает мощность всего энергетического цикла. На поверхности установлены два дорогостоящих напорных теплообменника для нагрева и испарения вторичного теплоносителя. In such an energy cycle, a significant amount of energy is required to drive the feed pump, which led to the installation of an auxiliary isobutane turbine. The installation of such a turbine increases the cost of the installation itself and reduces the power of the entire energy cycle. Two expensive pressure head heat exchangers are installed on the surface for heating and evaporation of the secondary coolant.

Цель изобретения повышение мощности и экономичности паротурбинной установки для геотермальной электростанции. The purpose of the invention to increase the power and efficiency of a steam turbine installation for a geothermal power plant.

Поставленная цель достигается тем, что в технологической схеме паротурбинной установки, имеющей добывающую и нагнетательную скважины, нагнетательный насос, турбину, генератор и конденсатор с водяным охлаждением, термальная вода из добывающей скважины подводится к нагнетательному насосу и закачивается обратно в пласт через нагнетательную скважину, в верхней части которой устроено затрубное кольцевое пространство, куда для нагрева самотеком поступает охлажденный вторичный теплоноситель из конденсатора по дополнительному трубоп- роводу, установленному в затрубном пространстве. Верхняя часть нагнетательной скважины предварительно бурится с увеличенным диаметром и обсаживается вторым рядом обсадных труб большего диаметра с последующей цементацией заколонного пространства. Верхняя часть нагнетательной скважины увеличенного диаметра с затрубным кольцевым пространством выполняет роль внутрискважинного противоточного теплообменника типа труба в трубе. This goal is achieved by the fact that in the technological scheme of a steam turbine installation having a production and injection well, an injection pump, a turbine, a generator and a water-cooled condenser, thermal water from the production well is supplied to the injection pump and is pumped back into the formation through the injection well, in the upper of the part of which an annular annular space is arranged, where a cooled secondary coolant from the condenser flows by gravity through an additional pipe doo, established in the annulus. The upper part of the injection well is pre-drilled with an increased diameter and cased by a second row of larger diameter casing pipes followed by cementation of the annulus. The upper part of an injection well of increased diameter with an annular annular space acts as a downhole countercurrent heat exchanger of the pipe-in-pipe type.

На чертеже показана технологическая схема предлагаемой паротурбинной установки для геотермальной электростанции. The drawing shows a process diagram of the proposed steam turbine installation for a geothermal power plant.

Установка состоит из добывающей скважины 1, нагнетательной скважины 2, нагнетательного насоса 3 и системы вторичного теплоносителя, в которую входят внутрискважинный теплообменник 4, турбина 5, генератор 6, конденсатор 7 и дополнительный трубопровод 8, связывающий конденсатор с теплообменником. The installation consists of a production well 1, injection well 2, injection pump 3 and a secondary coolant system, which includes a downhole heat exchanger 4, turbine 5, generator 6, condenser 7 and an additional pipe 8 that connects the condenser to the heat exchanger.

В этой технологической схеме термальная вода, поднимающаяся по колонне труб добывающей скважины 1, подводится к нагнетательному насосу 3 и закачивается по колонне труб нагнетательной скважины 2 обратно в пласт. По мере подъема вторичного теплоносителя в затрубном кольцевом пространстве происходят его нагрев, испарение и перегрев за счет передачи тепла закачиваемой высокотемпературной термальной воды через цилиндрическую поверхность колонны труб нагнетательной скважины. Перегретый пар, поступая на турбину 5, вращает ротор, а последний приводит в действие генератор 6. Отработанный пар поступает в конденсатор 7 с водяным охлаждением. Охлажденный теплоноситель из конденсатора самотеком опускается в зону нагрева по дополнительному трубопроводу 8, установленному в затрубном пространстве нагнетательной скважины. Самотечное опускание вторичного теплоносителя обеспечивается за счет давления, создаваемого перепадом высот, равного высоте затрубного кольцевого пространства. In this flow chart, thermal water rising through the pipe string of the producing well 1 is supplied to the injection pump 3 and is pumped through the pipe string of the injection well 2 back into the formation. As the secondary coolant rises in the annular annular space, it heats up, evaporates and overheats due to the heat transfer of the injected high-temperature thermal water through the cylindrical surface of the pipe string of the injection well. Superheated steam entering the turbine 5 rotates the rotor, and the latter drives the generator 6. The spent steam enters the condenser 7 with water cooling. The cooled coolant from the condenser flows by gravity into the heating zone through an additional pipe 8 installed in the annulus of the injection well. The gravity lowering of the secondary coolant is ensured by the pressure created by the vertical drop equal to the height of the annular annular space.

Предлагаемая технологическая схема позволит повысить мощность паротурбинной установки, так как вторичный теплоноситель используется только для вращения ротора турбины. Затраты, связанные с устройством внутрискважинного теплообменника, являются единовременными и незначительными по сравнению с затратами на установку наземных теплообменников и дополнительной турбины для привода питающего насоса и эксплуатационными, связанными с работой последнего. The proposed technological scheme will increase the power of the steam turbine installation, since the secondary coolant is used only for rotation of the turbine rotor. The costs associated with the installation of the downhole heat exchanger are one-time and insignificant in comparison with the costs of installing ground-based heat exchangers and an additional turbine for driving the feed pump and operating costs associated with the operation of the latter.

Claims

STEAM TURBINE INSTALLATION FOR A GEOTHERMAL POWER PLANT, including a pipe string for thermal water installed in a production well, a pipe string connected to the injection pump, and a secondary heat transfer system including a turbine connected by a pipeline to the generator and a condenser connected to the turbine, characterized in that that it is equipped with an additional pipeline installed in the annulus of the injection well, which is connected to a condenser for supplying additional the secondary pipe of the secondary coolant, and the pipe string of the production well is connected by a pipe to the injection pump for supplying thermal water to the pipe string of the injection well.