RU2056597C1

RU2056597C1 - Geothermic installation

Info

Publication number: RU2056597C1
Application number: SU925030653A
Authority: RU
Inventors: Г.И. Нестеров; А.Г. Тихомиров; А.А. Тихомиров
Original assignee: Специализированное проектно-конструкторское и технологическое бюро ТПСТО "Спецтранс"
Priority date: 1992-03-04
Filing date: 1992-03-04
Publication date: 1996-03-20

Abstract

FIELD: heat and power engineering. SUBSTANCE:geothermic installation comprises an underground chamber with concentric tubular sections whose lower portions have circular steps. The lower part of one of said tubular sections has a bottom plate with a well drilled underneath with a temperature at its lower end varying from 99 to 105 C. Said well functions as a heat duct between the underground source of heat and a lifting chamber for heating the tubular sections. The well communicates through a hole with the cavity of the main vertical pipeline whose middle portion is perforated. Channels made in said tubular section and in plate of the underground chamber have channels communicating with its cavity, an underground source of heat and a pressure source of the flowing medium in the form of a pump. Pump pressure pipe communcates through a nonreturn valve and a system of pipes with channels. Pump suction pipe communicates with the outlet pipeline of the heating circuit. An additional pipeline is installed in the well and main vertical pipeline whose interwall space communicates with the underground source of heat. A gas-vapor turbine installed in the upper part of the additional pipeline is linked kinematically with an electric generator and communicates with a filter which is connected to a heating circuit via heat duct. Reliable performance of te gas-vapor turbine is ensured by nonreturn valves installed in the interwall space of the main and additional pipelines, and by a guide housing communiating with the filter while the upper end of the main veretical pipe is plugged. EFFECT: higher efficiency and improved design. 3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к геотермальным устройствам и может быть использовано в системах теплоснабжения и энергоснабжения населенных пунктов. The invention relates to geothermal devices and can be used in heating systems and energy supply of settlements.

Известно геотермальное устройство (авт. св. СССР N 1633237, кл. F 24 J 3/08, опублик. 1991), содержащее выполненные в грунте вертикальные нагнетательную и отводящую скважины, в первую из которых установлена обсадная труба с двумя разнесенными по высоте перфорированными участками. Known geothermal device (ed. St. USSR N 1633237, class F 24 J 3/08, published. 1991), containing vertical injection and outlet wells made in the ground, the first of which has a casing with two perforated sections spaced apart in height .

Для расширения диапазона производительности путем перераспределения расходов теплоносителя через перфорированные участки в грунте в зоне нагнетательной скважины дополнительно выполнены вертикальная трещина гидроразрыва и ряд дополнительных криволинейных скважин, подводящих к отводящей скважине забойными и выходными участками, первые из которых расположены на высоте на уровне перфорированных участков нагнетательной скважины и выведены в полость трещины на ее периферии. To expand the productivity range by redistributing the coolant flow rates through the perforated sections in the soil in the injection well zone, a vertical hydraulic fracture and a number of additional curved wells are additionally made leading downhole and outlet sections to the outlet well, the first of which are located at a height at the level of the perforated sections of the injection well and brought into the cavity cracks on its periphery.

Геотермальное устройство может быть использовано для извлечения тепла из предварительно разрушенного высокотемпературного горного массива. A geothermal device can be used to extract heat from a previously destroyed high-temperature mountain range.

Недостатками устройства являются сложность осуществления и узкий диапазон его использования. The disadvantages of the device are the complexity of the implementation and a narrow range of its use.

Известно геотермальное устройство (авт. св. СССР N 1657896, кл. F 24 J 3/08, опублик. 1991), содержащее теплообменник с трактом геотермального теплоносителя, две сообщенные под землей скважины и два идентичных циркуляционных блока, каждый из которых выполнен в виде насоса с всасывающим и напорным патрубками, соединенными двумя байпасными трубопроводами, подключенными каждый своими концами через задвижки к упомянутым патрубкам насоса, причем байпасные трубопроводы одного из блоков подключены соответственно к одной из упомянутых скважин и к тракту теплообменника. Для повышения экономичности и надежности путем снижения отложений байпасные трубопроводы второго циркуляционного блока подключены соответственно к второй скважине и тракту теплообменника, а всасывающие патрубки насосов блоков соединены дополнительно перепускным трубопроводом, дополнительно снабженным задвижкой, причем подключение байпасных трубопроводов к скважинам осуществлено через дополнительно установленные отделители примесей. Known geothermal device (ed. St. USSR N 1657896, class F 24 J 3/08, published. 1991), containing a heat exchanger with a path of geothermal coolant, two communicated underground wells and two identical circulation units, each of which is made in the form pump with suction and pressure nozzles connected by two bypass pipelines, each connected at its ends through valves to the pump nozzles, and the bypass pipelines of one of the units are connected respectively to one of the mentioned wells and to the path ploobmennika. To increase efficiency and reliability by reducing deposits, the bypass pipelines of the second circulation unit are connected respectively to the second well and the heat exchanger path, and the suction nozzles of the unit pumps are connected by an additional bypass pipe, additionally equipped with a valve, and bypass pipelines are connected to the wells through additionally installed impurity separators.

Существенными недостатками такого геотермального устройства являются использование двух скважин, сообщенных между собой, и двух циркуляционных блоков, выполненных в виде насосов, что энергетически не выгодно из-за большого расхода электроэнергии для перекачивания геотермального теплоносителя и большие потери геотермального тепла из-за расположения оборудования и трубопроводов устройства на поверхности земли. Significant disadvantages of such a geothermal device are the use of two wells interconnected and two circulation blocks made in the form of pumps, which is not energetically profitable due to the high energy consumption for pumping the geothermal coolant and large losses of geothermal heat due to the location of equipment and pipelines devices on the surface of the earth.

Известны способ и установка для отбора геотермального тепла от грунтовой воды из колодца, имеющего трещиноватое грунтовое основание (заявка Японии N 1-37667, кл. F 24 J 3/08, опублик. 1989). A known method and installation for the selection of geothermal heat from groundwater from a well having a fissured soil base (Japanese application N 1-37667, CL F 24 J 3/08, published. 1989).

Из колодца, сообщающегося с источником горячей воды, поднимают горячую воду, большую часто тепла которой используют для теплообмена с соответствующей средой. В качестве среды для теплообмена может быть использована поверхностная вода или газообразный фреон. Установка содержит насос и теплообменник. From the well communicating with the source of hot water, hot water is raised, a lot of the heat of which is often used for heat exchange with the corresponding medium. As a medium for heat transfer, surface water or gaseous freon can be used. The installation contains a pump and a heat exchanger.

Установка может быть использована в тех случаях, когда имеются вблизи населенных пунктов гейзеры или источники тепла, расположенные на небольшой глубине от поверхности земли, что сужает диапазон использования установки. Относительно низкая производительность установки зависит от наличия грунтовых вод (расходных характеристик) и времени года. The installation can be used in cases where there are geysers or heat sources near settlements, located at a shallow depth from the earth's surface, which narrows the range of use of the installation. The relatively low productivity of the installation depends on the availability of groundwater (flow characteristics) and the season.

Известен способ переработки снега и устройство для его реализации, включающее геотермальную установку (авт. св. СССР N 1781359, кл. E 01 H 5/10, опублик. 1992). Геотермальная установка содержит открытую сверху подземную камеру с размещенным над ней бункером, сообщенную через установленный в ней вертикальный трубопровод с подземным источником тепла через скважину, выполненную под дном подземной камеры, причем верхний конец трубопровода закреплен в перекрытии бункера, а в стенках и в дне подземной камеры выполнены каналы, сообщенные с ее полостью и источником давления текучей среды через систему трубопроводов, и фильтр. A known method of processing snow and a device for its implementation, including a geothermal installation (ed. St. USSR N 1781359, class E 01 H 5/10, published. 1992). The geothermal installation comprises an underground chamber open from above with a bunker placed above it, communicated through a vertical pipeline installed in it with an underground heat source through a well made under the bottom of the underground chamber, the upper end of the pipeline being fixed in the bunker overlap, and in the walls and in the bottom of the underground chamber made channels communicated with its cavity and a source of fluid pressure through a piping system, and a filter.

Недостатками геотермальной установки являются относительно узкий диапазон функциональных возможностей и некоторая возможность загрязнения окружающей среды при транспортировке загрязнителей из снега. The disadvantages of the geothermal installation are a relatively narrow range of functionality and some possibility of environmental pollution during the transport of pollutants from the snow.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей и снижение загрязнения окружающей среды. The purpose of the invention is the expansion of functionality and the reduction of environmental pollution.

Цель достигается тем, что геотермальная установка, содержащая открытую сверху подземную камеру с размещенным над ней бункером, сообщенную через установленный в ней вертикальный трубопровод с подземным источником тепла через скважину, выполненную под дном подземной камеры, причем верхний конец трубопровода закреплен в перекрытии бункера, а в стенках и в дне подземной камеры выполнены каналы, сообщенные с ее полостью и источником давления текучей среды через систему трубопроводов, и фильтр, снабжена обратным клапаном, установленным в нагнетательном патрубке источника давления текучей среды, при этом средний участок вертикального трубопровода выполнен перфорированным, а бункер выполнен герметичным и теплоизолированным от внешней среды и сообщен через фильтр с отопительным контуром, а также дополнительным вертикальным трубопроводом, размещенным коаксиально в основном вертикальном трубопроводе и в скважине, газопаровой турбиной, установленной в верхней части дополнительного вертикального трубопровода и кинематически связанной с электрогенератором, при этом в межстенном пространстве основного и дополнительного вертикальных трубопроводов под перфорированным участком основного вертикального трубопровода установлено кольцо с обратными клапанами, а верхний конец основного вертикального трубопровода выполнен закрытым, газопаровая турбина снабжена направляющим кожухом, сообщенным с фильтром, выход отопительного контура сообщен с всасывающим патрубком источника давления текучей среды. The goal is achieved in that the geothermal installation, containing an open underground chamber with a bunker placed above it, communicated through a vertical pipeline installed in it with an underground heat source through a well made under the bottom of the underground chamber, with the upper end of the pipeline fixed to the bunker overlap, and the walls and in the bottom of the underground chamber are made channels communicated with its cavity and the source of pressure of the fluid through the piping system, and the filter is equipped with a check valve installed in an inadvertent nozzle of a fluid pressure source, while the middle section of the vertical pipeline is perforated, and the hopper is sealed and heat-insulated from the external environment and communicated through a filter with a heating circuit, as well as an additional vertical pipe placed coaxially in the main vertical pipe and in the gas-vapor well a turbine installed in the upper part of the additional vertical pipeline and kinematically connected with the electric generator, while in between Hinnom space of the main and additional vertical pipes beneath the perforated portion of the main riser conduit found ring with non-return valves, and the upper end of the main riser conduit adapted closed, gas-steam turbine provided with a guide housing communicating with the filter, heating water outlet communicated with the suction port of the fluid pressure source.

При патентных исследованиях не обнаружена заявляемая совокупность признаков установки для достижения цели изобретения. When patent research was not found, the claimed combination of features of the installation to achieve the objectives of the invention.

Предлагаемая геотермальная установка, наряду с использованием известных технических средств, отличается от известных тем, что вода (конденсат), поступающая из отопительного контура населенного пункта, подается в подземную камеру, из которой через перфорированный участок основного вертикального трубопровода сливается в межстенное пространство основного и дополнительного вертикальных трубопроводов, затем, перемещаясь по скважине, сливается в зону парообразования, находящуюся на ее нижних горизонтальных, после чего пар, расширяясь, поднимается по дополнительному вертикальному трубопроводу в газопаровую турбину для выработки электроэнергии, смонтированную в верхней части дополнительного вертикального трубопровода, а из направляющего кожуха турбины пар, очищаясь от вредных веществ, вновь поступает в отопительный контур. Потери воды компенсируются из дополнительного резервуара с водой или водопровода. Таким образом, предложена экологически чистая автономная замкнутая система для отопления населенных пунктов, не загрязняющая окружающую среду. The proposed geothermal installation, along with the use of well-known technical means, differs from the known ones in that the water (condensate) coming from the heating circuit of the village is fed into the underground chamber, from which it is poured through the perforated section of the main vertical pipeline into the interwall space of the main and additional vertical pipelines, then, moving along the well, merges into the vaporization zone located on its lower horizontal, after which the steam, expanding along neem on additional vertical conduit in gas-vapor turbine for generating electricity, mounted on the top of additional riser and guiding of the turbine casing pairs of purifying harmful substances is returned to the heating circuit. Water losses are compensated from an additional water tank or water supply. Thus, an environmentally friendly autonomous closed system for heating settlements that does not pollute the environment is proposed.

Из патентных исследований можно заключить, что изобретение является новым, так как не известно из уровня техники. Кроме того, изобретение имеет изобретательский уровень, так как для специалиста явным образом не следует из уровня техники в данной области. Изобретение промышленно применимо в виду того, что признаки установки могут быть промышленно освоены в любом промышленно-строительном комплексе. From patent research it can be concluded that the invention is new, since it is not known from the prior art. In addition, the invention has an inventive step, as a specialist does not explicitly follow from the prior art in this field. The invention is industrially applicable in view of the fact that the features of the installation can be industrially mastered in any industrial-building complex.

На фиг. 1 схематично изображена геотермальная установка, продольный разрез; на фиг. 2 показан узел I на фиг. 1; на фиг. 3 узел II на фиг. 1. In FIG. 1 schematically shows a geothermal installation, a longitudinal section; in FIG. 2 shows a node I in FIG. 1; in FIG. 3 node II in FIG. 1.

Геотермальная установка включает в себя подземную камеру 1, которая содержит, например, концентрически расположенные трубчатые секции 2, 3, 4, нижние части которых снабжены кольцевыми уступами 5. Между трубчатыми секциями 2-4, а также между грунтом 6 и внешней трубчатой секцией 2 имеются кольцевые зазоры 7, 8, 9 шириной от одного до нескольких дециметров, заполняемые электропроводящей текучей средой, например тиксотропным раствором. Трубчатые секции 2-4 выполнены, например, из сверхпрочного шлакощелочного бетона. The geothermal installation includes an underground chamber 1, which contains, for example, concentrically arranged tubular sections 2, 3, 4, the lower parts of which are provided with annular ledges 5. Between the tubular sections 2-4, and also between the soil 6 and the outer tubular section 2 there are annular gaps 7, 8, 9 from one to several decimeters wide, filled with an electrically conductive fluid, for example, a thixotropic solution. Tubular sections 2-4 are made, for example, of heavy-duty slag-alkali concrete.

Для пропорционального распределения нагрузок с внешней трубчатой секции на внутренние секции подземной камеры предусматривается пропорциональное распределение гидростатических давлений текучей среды в кольцевых зазорах конструкции. При этом боковое давление, действующее на внутреннюю поверхность трубчатой секции, предусматривается значительно меньше, чем боковое давление, действующее на внешнюю поверхность той же трубчатой секции. Это обеспечивается либо изменением удельного веса текучей среды, либо изменением высоты трубчатой секции (авт. св. СССР N 846650, кл. E 02 D 27/10, 1979). Так, в случае использования конструкции, изображенной на фиг. 1, распределение нагрузок между секциями осуществляется за счет изменения удельного веса текучей среды в кольцевых зазорах. В этом случае удельный вес текучей среды в кольцевом зазоре 7 больше, чем в кольцевом зазоре 8, а в кольцевом зазоре 9 меньше, чем в кольцевом зазоре 8. Такое выполнение подземной камеры обеспечивает снижение толщины стенок трубчатых секций, экономию материалов и не уменьшает их надежность. For the proportional distribution of loads from the outer tubular section to the inner sections of the underground chamber, a proportional distribution of the hydrostatic pressure of the fluid in the annular gaps of the structure is provided. In this case, the lateral pressure acting on the inner surface of the tubular section is provided significantly less than the lateral pressure acting on the outer surface of the same tubular section. This is achieved either by changing the specific gravity of the fluid, or by changing the height of the tubular section (ed. St. USSR N 846650, class E 02 D 27/10, 1979). Thus, in the case of using the structure depicted in FIG. 1, the distribution of loads between sections is carried out by changing the specific gravity of the fluid in the annular gaps. In this case, the specific gravity of the fluid in the annular gap 7 is greater than in the annular gap 8, and in the annular gap 9 less than in the annular gap 8. This embodiment of the underground chamber reduces the wall thickness of the tubular sections, saves materials and does not reduce their reliability .

В нижней части трубчатой секции 4 изготавливается плита-днище 10 из высокопрочного тепло-токопроводящего материала, например титана. Плита-днище 10 электрически связана с арматурой трубчатых секций 2-4 (не показано). Трубчатые секции 2-4 с плитой-днищем 10 образуют опускное сооружение, глубина которого может составлять до 150 м. In the lower part of the tubular section 4, a bottom plate 10 is made of high-strength heat-conducting material, for example titanium. The bottom plate 10 is electrically connected to the reinforcement of the tubular sections 2-4 (not shown). The tubular sections 2-4 with the bottom plate 10 form a lowering structure, the depth of which can be up to 150 m.

Под плитой-днищем 10 подземной камеры пробуривается скважина 11 с температурой на ее нижнем конце в пределах 99-105^оС за счет излучения тепла окружающих пород на ее нижних горизонтах, при этом скважина 11 выполняет функции теплопровода между подземным источником тепла и подземной камерой для обогрева трубчатых секций 2-4 и их внутреннего пространства. Скважина 11 на нижнем конце может иметь сферическую полость, которую возможно сформировать посредством взрыва взрывчатых веществ.Under the slab-bottom 10 well drilled subterranean chamber 11 with a temperature at its lower end in the range 99-105 ^{° C} due to heat radiation on the surrounding rock its lower horizons, the well 11 functions as a heat conductor between the underground heat source and the underground chamber for heating tubular sections 2-4 and their internal space. The borehole 11 at the lower end may have a spherical cavity, which can be formed by the explosion of explosives.

Пределы температур определяются из следующих соображений. Принимая во внимание то, что температура жидкости (воды), при которой давление ее насыщенного пара Р_п равно внешнему барометрическому давлению Р_о, называется температурой (точкой) кипения (Яворский Б.М. Детлаф А.А. Справочник по физике. М. Наука, 1985, с. 146), равной при давлении 1 кг/см² 99,09^оС, а при давлении 2 кг/см² 119,62^оС (Бахмачевский Б.И. и др. Теплотехника. М. Металлургия, 1964, с. 605, приложение 6), а также учитывая общую глубину скважины, равную ≈ 2700м, температуру пород на нижних горизонтах скважины определяют в пределах 99-105^оС (Механизация на угольных шахтах ФРГ. /Под ред. Н.К. Гринько. М. Недра, 1979, с. 8). Изменение температуры пород коры Земли может иметь широкий диапазон, поэтому при строительстве подземных сооружений производятся измерения температуры через каждые 100 м при бурении лидер-скважин.Temperature limits are determined from the following considerations. Taking into account the fact that the temperature of the liquid (water) at which its saturated vapor pressure P _p is equal to the external barometric pressure P _o is called the boiling point (point) (Yavorsky B.M. Detlaf A.A. Physics reference book. M. Science, 1985, p. 146) equal to a pressure of 1 kg / cm ² 99.09 ^o C and at a pressure of 2 kg / cm ² 119.62 ^C (Bahmachevsky Marshak et al. Heat. M. Metallurgy 1964, p. 605, Annex 6), and given the total depth of the well, equal ≈ 2700m, rocks temperature subsurface borehole determined within 99-105 ^{° C} (at an angle Mechanization mn mines of Germany. / Under the editorship of NK Grinko. M. Nedra, 1979, p. 8). Changes in the temperature of the Earth’s crust rocks can have a wide range, therefore, during the construction of underground structures, temperature is measured every 100 m when drilling leader wells.

Скважина 11 сообщается через отверстие 12, выполненное в плите-днище 10, с полостью основного вертикального трубопровода 13. Верхний конец основного вертикального трубопровода 13 закреплен в перекрытии 14, являющемся общим элементом герметичного и теплоизолированного бункера 15 и подземной камеры. Средняя часть 16 основного вертикального трубопровода 13 выполнена перфорированной. В перекрытии 14 выполнены проемы 17 для свободного перетекания теплоносителя. В проемах 17 установлены решетки (не показаны). The well 11 communicates through an opening 12, made in the bottom plate 10, with the cavity of the main vertical pipe 13. The upper end of the main vertical pipe 13 is fixed in the ceiling 14, which is a common element of the sealed and heat-insulated hopper 15 and the underground chamber. The middle part 16 of the main vertical pipe 13 is perforated. In the ceiling 14, openings 17 are made for free flow of the coolant. In the openings 17 installed lattice (not shown).

Кроме того, в трубчатой секции 4 и в плите-днище 10 подземной камеры выполнены каналы 18, 19 и 20, сообщенные с ее полостью, подземным источником тепла и источником 21 давления текучей среды, выполненным в виде насоса. Нагнетательный патрубок 22 насоса 21 сообщен через обратный клапан 23 и систему трубопроводов 24, 25 и 26 с каналами 18, 19 и 20. Всасывающий патрубок 27 насоса 21 сообщен с выходным трубопроводом 28 отопительного контура (не показан). In addition, in the tubular section 4 and in the bottom plate 10 of the underground chamber, channels 18, 19 and 20 are made, connected with its cavity, an underground heat source and a source of fluid pressure 21 made in the form of a pump. The discharge pipe 22 of the pump 21 is communicated through a check valve 23 and a piping system 24, 25 and 26 with channels 18, 19 and 20. The suction pipe 27 of the pump 21 is in communication with the outlet pipe 28 of the heating circuit (not shown).

В скважине 11 и в основном вертикальном трубопроводе 13 коаксиально установлен дополнительный вертикальный трубопровод 29, межстенное пространство которых сообщено с подземным источником тепла. В верхней части дополнительного вертикального трубопровода 29 установлена газопаровая турбина 30, которая посредством валопровода 31 и редуктора 32 связана с электрогенератором 33 для выработки электроэнергии. В межстенном пространстве основного 13 и дополнительного 29 вертикальных трубопроводов под перфорированным участком 16 герметично установлено кольцо 34 с обратными клапанами 35. Количество обратных клапанов 35 выбирается из расчета расхода воды, подаваемой к подземному источнику тепла, для образования пара. In the well 11 and in the main vertical pipe 13, an additional vertical pipe 29 is coaxially installed, the inter-wall space of which is communicated with an underground heat source. In the upper part of the additional vertical pipeline 29, a gas-steam turbine 30 is installed, which is connected through a shaft line 31 and a reducer 32 to an electric generator 33 for generating electricity. In the inter-wall space of the main 13 and an additional 29 vertical pipelines under the perforated section 16, a ring 34 with check valves 35 is hermetically sealed. The number of check valves 35 is selected from the calculation of the flow rate of water supplied to the underground heat source to generate steam.

К бункеру 15 герметично присоединен фильтр 35 известной конструкции с минимальным гидравлическим сопротивлением. Фильтр 36 посредством теплопровода 37 подключен к отопительному контуру населенного пункта (не показано). Для повышения напора в отопительном контуре в установке может быть предусмотрен дополнительный источник 38 давления, например газодувка, всасывающий патрубок которой подключен к фильтру 36, а нагнетательный патрубок через задвижку 39 к теплопроводу 37. A filter 35 of known design with minimal hydraulic resistance is hermetically connected to the hopper 15. The filter 36 through the heat pipe 37 is connected to the heating circuit of the village (not shown). To increase the pressure in the heating circuit, an additional pressure source 38 can be provided in the installation, for example a gas blower, the suction pipe of which is connected to the filter 36, and the discharge pipe through the valve 39 to the heat pipe 37.

В геотермальной установке может быть предусмотрен дополнительный теплообменник известной конструкции, вмонтированной, например, в стенку трубчатой секции 3 (не показан). В качестве теплоносителей может быть использован фреон, магнитофоры и другие теплоносители. Дополнительный теплообменник посредством герметичных теплопроводов связывается с теплообменниками по месту использования тепла, например, для нагрева воды в устройствах коммунальных предприятий. Для уменьшения потерь теплоносителя, а также снижения потерь напора газопаровой турбины 30 последняя снабжена направляющим кожухом (аппаратом) 40, сообщенным с фильтром 36. In the geothermal installation, an additional heat exchanger of known construction may be provided, for example, mounted in the wall of the tubular section 3 (not shown). Freon, magnetophores and other coolants can be used as heat carriers. An additional heat exchanger through sealed heat pipes communicates with heat exchangers at the place of use of heat, for example, for heating water in communal facilities. To reduce the loss of coolant, as well as to reduce the pressure loss of the gas-steam turbine 30, the latter is equipped with a guide casing (apparatus) 40 in communication with the filter 36.

Геотермальная установка работает следующим образом. Geothermal installation works as follows.

Предварительно выбирают площадку для строительства подземной камеры 1. Проводят полный комплекс изыскательских работ, в том числе бурят на площадке сверхглубокую скважину 11. Бурение скважины предварительно производят на поиск нефти или газа. При отрицательных результатах поиска, а также при отсутствии радиоактивных руд и вредных биоактивных зон продолжают бурение скважины с замером температуры окружающих пород через каждые 100 м. При достижении заданных температур окружающих пород в пределах 99-105^оС на нижних горизонтах скважины строят подземную камеру 1.Pre-select the site for the construction of underground chamber 1. Carry out a full range of exploration work, including drilling an ultra-deep well 11. The wells are pre-drilled to search for oil or gas. With negative search results, and in the absence of radioactive ores and harmful bioactive zones continue drilling the borehole with the surrounding rocks by measuring the temperature every 100 m. Upon reaching the predetermined temperature surrounding rocks within 99-105 ^{° C} at the lower depths of the well build underground chamber 1.

В виду того, что тепло непрерывно поступает от подземного источника тепла через скважину 11 в подземную камеру 1, последняя нагревается за счет конвекции и циркуляции потоков воздуха между нагретыми породами источника тепла и элементами установки. Затем включают насос 21 и подключают выходной трубопровод 28 отопительного контура к водопроводу, вода из которого подается в подземную камеру 1 через обратный клапан 23, систему трубопроводов 24, 25, 26 и каналы 18, 19, 20. Одновременно открывают задвижку 39, обеспечивая сообщение подземной камеры 1 с теплопроводами 37 отопительного контура. Подземная камера заполняется водой и одновременно нагревается за счет тепла, подведенного от подземного источника тепла. При достижении уровнем воды перфорированной части 16 основного вертикального трубопровода вода поступает в межстенное пространство основного и дополнительного вертикальных трубопроводов, под действием которой открываются обратные клапаны 35 в кольце 34. Вследствие этого вода, стекая по стенкам упомянутых трубопроводов и по внутренней стенке скважины 11, нагревается, а в зоне подземного источника тепла в пределах температур 99-105^оС превращается в пар. При этом водопровод отключается от выходного трубопровода 28. Пар, расширяясь, устремляется по дополнительному вертикальному трубопроводу 29 в газопаровую турбину 30. Лопатки газопаровой турбины 30 под действием пара приводятся во вращение, вращение которых передается через валопровод 31 и редуктор 32 электрогенератору 33 для выработки электроэнергии. После этого пар из направляющего кожуха 40 поступает в теплопровод 37 отопительного контура через фильтр 36. По мере увеличения длительности работы геотермальной установки давление пара в дополнительном вертикальном трубопроводе 29 увеличивается за счет его нагрева и увеличения объемов парообразования. Пар, перемещаясь по отопительному контуру под действием перепада давлений, конденсируется, отдавая тепло теплообменникам, а конденсат сливается в выходной трубопровод 28, из которого посредством насоса 21 перекачивается в подземную камеру 1.In view of the fact that heat is continuously supplied from the underground heat source through the borehole 11 to the underground chamber 1, the latter is heated by convection and circulation of air flows between the heated rocks of the heat source and the installation elements. Then turn on the pump 21 and connect the outlet pipe 28 of the heating circuit to the water supply, the water from which is supplied to the underground chamber 1 through the check valve 23, the piping system 24, 25, 26 and channels 18, 19, 20. At the same time, the valve 39 is opened, providing the underground chambers 1 with heat pipes 37 of the heating circuit. The underground chamber is filled with water and at the same time heats up due to the heat supplied from the underground heat source. When the water level reaches the perforated part 16 of the main vertical pipeline, water enters the interwall space of the main and additional vertical pipelines, under the action of which the check valves 35 in the ring 34 open. As a result, the water flowing down the walls of the pipelines and along the inner wall of the well 11 heats up, and in the zone of an underground heat source within the temperature range of 99-105 ^о С it turns into steam. In this case, the water supply is disconnected from the outlet pipe 28. The steam, expanding, rushes through an additional vertical pipe 29 to the gas-steam turbine 30. The blades of the gas-steam turbine 30 are rotated by the action of the steam, the rotation of which is transmitted through the shaft line 31 and gearbox 32 to the electric generator 33 to generate electricity. After that, the steam from the guide casing 40 enters the heat pipe 37 of the heating circuit through the filter 36. As the duration of the geothermal installation increases, the steam pressure in the additional vertical pipe 29 increases due to its heating and increase in the volume of vaporization. Steam moving along the heating circuit under the influence of a pressure differential condenses, giving off heat to the heat exchangers, and the condensate is drained into the outlet pipe 28, from which it is pumped to the underground chamber 1 by means of a pump 21.

При низкой температуре окружающего воздуха увеличивают расход теплоносителя пара. Для увеличения напора в отопительном контуре включают дополнительный источник 38 давления газодувку, вследствие этого увеличивается циркуляция теплоносителя в геотермальной установке. At low ambient temperatures increase the flow rate of the steam. To increase the pressure in the heating circuit, an additional gas blower pressure source 38 is included; as a result, the circulation of the heat carrier in the geothermal installation increases.

В летних условиях геотермальная установка преимущественно используется для коммунальных нужд, например для нагрева воды для банно-прачечных предприятий, для горячего водоснабжения домов населенных мест. In summer conditions, a geothermal installation is mainly used for communal needs, for example, for heating water for bath-and-laundry enterprises, for hot water supply to homes in populated areas.

Таким образом, изобретение позволяет расширить функциональные возможности установки и снизить загрязнение окружающей среды. Thus, the invention allows to expand the functionality of the installation and reduce environmental pollution.

Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в том, что сокращаются ассигнования из бюджетов городов, населенных мест на их отопление в зимних условиях, а также расходы на топливо (каменный уголь, нефтепродукты). Technical appraisal and economic advantages of the invention consist in the fact that allocations are made from the budgets of cities and populated areas for their heating in winter conditions, as well as fuel costs (coal, oil products).

Экспериментально установлено, что теплота парообразования 1 г воды при 100^оС равна 539 кал. Когда пары воды снова сгущаются в жидкость, то теплота парообразования выделяется в окружающее пространство и называется теплотой конденсации (Эллиот Л. и Уилкокс У. Физика, М. Наука, 1967, с. 314).It was established experimentally that heat of vaporization of 1 gram of water at ¹⁰⁰ ° C equal to 539 cal. When water vapor again thickens into a liquid, the heat of vaporization is released into the surrounding space and is called the heat of condensation (Elliot L. and Wilcox W. Physics, M. Nauka, 1967, p. 314).

Таким образом, в предложенной геотермальной установке на каждой тонне воды создается экономия энеpгетических pесуpсов,pавная 539000 ккал, за счет использования подземного источника тепла,что создает экономический эффект от использования геотеpмальной установки. Thus, in the proposed geothermal installation, every ton of water saves energy resources, equal to 539,000 kcal, by using an underground heat source, which creates the economic effect of using a geothermal installation.

Claims

1. GEOTHERMAL INSTALLATION, containing an open underground chamber, a hopper located above the latter, a pressure source with suction and pressure pipes, a filter, a well made under the bottom of the underground chamber and communicated with the underground heat source, a main vertical pipeline located in the underground chamber, communicated with the well, and fixed with its upper end in the overlap of the hopper, while in the wall and in the bottom of the underground chamber channels are made, communicated through a piping system with a discharge source fluid pressure, characterized in that it is equipped with a check valve installed in the discharge pipe of the fluid pressure source, the middle section of the vertical pipe is perforated, and the hopper is sealed and heat-insulated from the external medium and communicated through the said filter with a heating circuit, the outlet of which communicated with the suction nozzle of the fluid pressure source.

2. The installation according to claim 1, characterized in that it is equipped with a gas-steam turbine and an additional vertical pipe, placed coaxially in the main vertical pipe and in the well, the gas-steam turbine is installed in the upper part of the additional vertical pipe and is kinematically connected with the electric generator, while in the interwall in the space of the main and additional vertical pipelines, a ring with check valves is installed under the perforated section of the main vertical pipeline, and in The upper end of the main vertical pipeline is closed.

3. Installation according to claim 2, characterized in that the gas-steam turbine is equipped with a guide casing in communication with the filter.