[发明专利]开放循环地热电站排放废地热流体的方法及所用的消声器

说明书

本发明涉及使用一种地热电站的消声器以生态学上可接受方式排放废地热流体的方法。

美国和世界上其他地方许多地热电站是以开式循环运行的。所消耗的蒸汽和凝结气体，如开采井开采的地热流中所含的硫化氢，二氧化碳，氨气等，直接向大气排放。除了向大气排入有害气体外，这些电站还将电站用过的地热流的最终产物富含二氧化硅的卤水用地表排入的办法进行清除。因此，常规地热电站的运行对生态常常构成危害。

典型的常规开式循环地热电站如图1所示。这类电站具有一个开采井，生产饱和蒸汽和热卤水的混合地热流，典型地为204℃和414000Pa。该混合地热流被送往汽水分离器，将饱和蒸汽和不凝结气体从地热流中分离出来。

由图1中的汽水分离器生产出的饱和蒸汽和不凝结气体，被送至透平发电机，它从蒸汽中吸收热量，并发出电能。从透平机中排出的放热后的蒸汽在冷凝器中冷凝。冷凝器由冷却塔供给冷却水，由透平机排出的蒸汽送往冷却塔。结果，水蒸汽和不凝结气体被排入大气。汽水分离器生产出的富含二氧化硅之类的矿物质的热卤水，被收集并用管道送往存储区域。由汽水分离器送往透平发电机的地热混合物部分中所含的全部有害气体都排入了大气。

美国专利第4542625号公开了一种减少大气污染的方法，它是通过冷却冷凝器，并将冷凝器中的凝结液和不凝结气体泵入回注井实现的。这样，所有被抽出的地热流体都送回了地下，防止环境受到有害气体的排放和必需地面储存富含矿物质的卤水造成的污染。

由图1中的汽水分离器分离出的地热液体送到闪蒸分离器，产生蒸汽和热地热流混合物，典型地为149℃和138000Pa。蒸汽送往常规蒸汽透平机，排入冷凝器。冷凝器采用与排汽相连的冷却塔供给的冷却水冷却。余下的仍是热的和具有压力的地热流体直接排入了大气;另有一部分闪蒸成蒸汽。流体的闪蒸引起巨大的噪声，并产生含有水蒸汽，水滴和不凝结气体的蒸汽羽烟。通常，用让余下的流体通过消声器的办法消除噪声。消声器通常是一个水泥腔室，其上有许多蒸汽出口，每一出口与一个垂直烟囱相连，烟囱通常用玻璃纤维制成。此外，消声器还用来调节蒸汽输送系统的压力，以及用来减少地热流体和流体流动产生的噪声。尽管消声器减少了一部分噪声，但含有向大气排放的有害气体的蒸汽羽烟仍是不希望的。此外，在消声器的下部出口产生了浓缩的富含二氧化硅的卤水，这种卤水必须处理。

因此，本发明的目的在于提供一种新的改进的消声器和使用该消声器的方法，它既可减少噪声，又可让通常用于地热电站中的地热混合流体中所含的有害气体以生态可接受方式得到处理。

本发明涉及开式循环地热电站排放废地热流体的方法，该方法采用地基形式的消声器和排放热地热流体的烟囱，该地热流体包含有热地热蒸汽和热地热卤水。地热蒸汽又包括水蒸汽和不凝结气体。

本发明的方法包括如下步骤：将烟囱排出的地热蒸汽转送至热交换器，该热交换器最好采用管-壳式热交换器，其中容有工作流体。工作流体从地热蒸汽中吸热，从而变成汽化工作流体。地热蒸汽放出热量，产生低PH值的凝结液体和不凝结气体，该热交换器最好用不锈钢等材料制成，这些材料表现出对地热蒸气的明显抗腐蚀性质。

汽化工作流体用于发电;而热交换器产生的凝结和不凝结气体与地热卤水混合，以形成废液，最好将该废液注入回注井。

用汽化工作流体发电的步骤是：汽化工作流体在透平发电机中膨胀，以产生放热后的工作流体，将放热后的工作流体冷凝成凝结工作流体，将凝结工作流体送回热交换器。

工作流体可以是有机流体或水。

下面结合附图以举例方式说明本发明的实施例。其中：

图1为常规开式循环地热电站的示意框图;

图2为一种用于图1所示地热电站的现有技术的消声器剖面图;

图3为按本发明构成的消声器和地热电站框图;

图4为本发明的消声器水平侧视剖面图。

参见附图2，标号10表示一种适用于常规开式循环地热电站，如附图1所示的地热电站的普通消声器。消声器10由水泥腔室11构成，它具有与管道13相连的进口12，富含矿物质的热地热液流由电站通过管道13送至消声器10。该地热流（典型地为149℃、138000Pa。流入腔室11，在室内膨胀至大气压，引起地热液流中的一部分水闪蒸成蒸汽，并析出不凝结气体。这一膨胀过程中伴有巨大噪声，由该消声器降低这种噪声。