193647. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és berendezés geotermikus energia hasznosítására
193647 8 kondenzátum mennyisége a hőelvonással, a nedvesített (tehát a gőztermelésre alkalmas) csőfal hossza pedig a kondenzátum mennyiségével arányos, a berendezés önszabályozással működik. Mivel a cső belső térfogatát 5 folyadékoszlop nem terheli, a gőztermelés a megfelelő hőmérsékletű szint alatt mindenhol megvalósulhat. A találmányt a továbbiakban példák kapcsán ismertetjük részletesen. 10 7 1. példa Egy meddő olajkút mélysége 3000 m. A gőztermelő cső belső átmérője 160 mm, a geotermikus reciprokgradiens 17,5 m/°C. A kút belső hőmérséklete 90°C. Kiszámítható, hogy ebben az esetben a mélyebben fekvő kőzettartományokból mintegy 1,0 MW teljesítményű hőáram jön létre. A gőztermelő csőben 28,11 bar túlnyomást állítunk be, és ennek megfelelő fajlagos párolgáshőjű hőhordozó közeget, nevezetesen R12 jelű freont alkalmaznak. Ennek termodinamikai tulajdonságai az adott hőmérsékleten, valamint az áramlástechnikai jellemzők a következők: kilépő gőzhőmérséklet teljesítmény telítési nyomás párolgáshő gőzsűrűség fajlagos párolgáshő gőzáram gőz-térfogatáram gőzsebesség nyomásveszteség telítési hőmérséklet a legnagyobb nyomáson A fenti adatokból látható, mány szerinti módszerrel az energia, amely a kőzetekből egyáltalán kinyerhető, jó hatásfokkal hasznosítható. A gőzsebesség csak akkora, ami a folyadék ellentétes irányú áramlását még lehetővé teszi, és az áramlási nyomásveszteség is elhanyagolható a beállított túlnyomáshoz képest. Ugyancsak elhanyagolható a talphőmérséklet és a kilépő gőzhőmérséklet (kúthőmérséklet) közötti különbség is, ami alapvetően a jó hatásfok magyarázata. A kitermelt energiát pl. fűtésre használhatjuk. 90°C 1.0 MW 28,11 bar 84,81 kJ/kg 177,305 kg/rn3 15037,62 kJ/m3 11,791 kg/s 0,0665 rrr/3 3,307 m/s 3.00 bar 95,1°C hogy a talála geometrikus 15 20 25 30 35 40 45 50 2. példa Az 1. példában leírttal azonos kút geotermikus energiáját hasznosítjuk azzal az eltéréssel, hogy a kúthőmérséklet 70°C. Ebben 55 az esetben a gőztermelő csőben 33,77 bar túlnyomást állítunk be. Az ehhez legjobban megfelelő fajlagos párolgáshőjű hőhordozó közeg az ammónia (NH3). Ennek termodinamikai tulajdonságai a megadott hőmérsék- go létén, továbbá az alkalmazási példára kiszámított áramlástechnikai jellemzők a következők: kilépő gőzhőmérséklet 70°C teljesítmény 1,5 MW telítési nyomás 33,77 bar párolgáshő gőzsűrűség fajlagos párolgáshő gőz áram gőz-térfogatáram gőzsebesség nyomásveszteség telítési hőmérséklet a 938,84 kJ/kg 26,385 kg/m3 24771,19 kJ/m3 1,598 kg/s 0,0606 nr/s 3,014 m/s 0,37 bar 70,5°C max. nyomáson A fenti adatokból hasonló következtetések vonhatók le, mint az 1. példánál, itt azonban a hatásfok gyakorlatilag 100%-osnak mondható, mert mindössze 0,5°C hőmérséklet különbség jelentkezik. A berendezés ebben az esetben is fűtésre, ill. melegvíz termelésre használható. 3. példa Egy nagyobb, mintegy 5000 m mélységű kutat, nagyobb hőmérsékletű gőz termelésére, és elektromos energia előállítására kívánunk hasznosítani a találmány szerinti eljárással A kút gőztermelő csövének belső átmérője 160 mm, a geotermikus reciprokgradiens 18,0 m/C°, a talphőmérséklet pedig 288°C. A kútban 4,46 bar túlnyomást állítunk be, és hőhordozó közegként vizet alkalmazunk, amelynek telítési gőzhőmérséklete a beállított túlnyomáson 150°C (kúthőmérséklet). Kiszámítható, hogy ebben az esetben a mélyebben fekvő kőzet-tartományokból a kútszerkezet felé mintegy 1,5 MW teljesítményű hőáram jen létre. Az áramlástechnikai jellemzők, továbbá a víz tulajdonságai a fent megadott nyomáson és hőmérsékleten a következők: telítési nyomás párolgáshő gőzsűrűség fajlagos párolgáshő gőzé ram gőz-térfoga táram gőzsebesség nyornásveszteség telítési hőmérséklet a 4,460 bar 2114,17 kJ/kg 2,547 kg/nr 5384,73 kJ/m3 0,7095 kg/s 0,2786 nr/s 13,86 m/s 1,25 bar max gőznyomáson 158,3°C A 3 ábrán látható berendezés alkalmazására akkor kerül sor, ha a kút méretei, a geotermikus adottságok, valamint a felhasználási szempontból legelőnyösebb hőhordozó közeg kombinációja olyan áramlási viszonyokat eredményezne, amelyek esetén a felfelé áramló gőz leszakítaná a folyadékfilmet c csőfalról. Ez az eset elsősorban több kilométer mélységű és több MW teljesítményű kutaknál következhet be. Ez a berendezés az 1. fbra szerintitől abban tér el, hogy a 2 gőztermelő csövön belül egy 11 elválasztó cső keiül elhelyezésre, amely egymás felett ‘.ávközökkel 13 átömlőnyílásokat tartalmaz (Egyébként a berendezésnek az 1. ábrává' kapcsolatban már ismertetett szerkezeti elemeit a már alkalmazott hivatkozási számokkal jelöltük.) A 13 átömlőnyílások csak a 11 elválasztó cső II és III szakaszba 5
