Kohlenwasserstoff-Speisepumpe für Geothermieanlagen

Kohlenwasserstoff-Speisepumpe für Ihren individuellen Zyklus

Kohlenwasserstoff-Speisepumpen sorgen für den Zulauf im Wärmetauscher, wo die Flash-Behandlung einer Arbeitsflüssigkeit mit niedrigem Siedepunkt durch die hydrothermische Ressource mittlerer Temperatur erfolgt. Die folgende Entspannung in einer thermischen Turbine ermöglicht das Antreiben eines Generators.

Als Arbeitsflüssigkeit  mit niedrigem Siedepunkt  kommen  Isopentan im Rankine Cycle- oder eine Mischung aus Ammoniak und Wasser im Kalina Cycle-Verfahren in Frage. Im nächsten Schritt wird die  Flüssigkeit  verdampft vom

  • eine hydrothermische Ressource mit mittlerer Temperatur im Binärzyklus-Geothermieanlage Organic Rankine- oder Kalina Cycle-Verfahren,   
  • Ungenutzte heisse Sole in Flash-/Binärzyklus-Geothermik-Entspannungsdampfanlage,

und danach in einer thermischen Turbine entspannt, die einen elektrischen Generator antreibt.

Sulzer liefert für diese Prozesse die folgenden Vertikalpumpen als Kohlenwasserstoff-Speisepumpen:

SJD-API
Förderleistung
Bis zu 3.800 m3/h / 20.000 US gpm
Förderhöhe Bis zu 700 m / 3.000 ft
Druck
Bis zu 75 bar / 1.100 psi
Temperatur Bis zu 205°C / 400°F

Verfahren und Anwendungen

Binärzyklus-Geothermieanlage Organic Rankine Cycle- oder Kalina Cycle-Verfahren

Binärzyklus-Geothermieanlage Organic Rankine Cycle- oder Kalina Cycle-Verfahren

Binärzyklus-Prozesse werden heute sehr häufig eingesetzt, um hydrothermische Ressourcen mittlerer Temperatur zu nutzen, die unterirdisch zur Verfügung stehen. Eine sekundäre Arbeitsflüssigkeit mit wesentlich niedrigerem Flammpunkt wird durch die hydrothermische Ressource erhitzt, dehnt sich in einer Thermalturbine aus und treibt so einen elektrischen Generator an.

Eine binäre Geothermieanlage nutzt die Wärme der geothermischen Flüssigkeit (105°C < bis < 185°C), die durch einen Wärmetauscher geleitet wird, um eine sekundäre Arbeitsflüssigkeit, etwa Pentan, Isobutan im Organic Rankine Cycle (ORC)-Verfahren oder Ammoniak im Kalina Cycle-Verfahren, zu verdampfen. Diese Arbeitsflüssigkeit expandiert darauf in einer Turbine, kondensiert, und wird dann in einem geschlossenen Kreislauf erneut erhitzt. Die Sole wird durch Reinjektion in den Boden entsorgt. Sulzer unterstützt diese Prozesse mit Produktionspumpen (PP), Sole-Reinjektionspumpen (BRIP), Kohlenwasserstoff-Speisepumpen (HFP), Kühlwasserpumpen (CWP) und Hilfspumpen.

Dry Rock Enhanced Geothermal System EGS

Dry Rock Enhanced Geothermal System EGS

Dry Rock Enhanced Geothermal Systeme werden zurzeit verstärkt erforscht. Hierbei sind die hydrothermischen Ressourcen nicht unterirdisch verfügbar; sie werden stattdessen durch die Stimulation von geborstenem heissem Felsgestein mithilfe injizierten Wassers künstlich erzeugt. Bei Verwendung dieser Technologie werden in der Regel sehr heisse hydrothermische Ressourcen gewonnen.

Dry Rock Enhanced Geothermal Systeme (EGS) nutzen eine Injektionsbohrung (tiefer als der Grundwasserspiegel) in das heisse Muttergestein, das nur über eine begrenzte Durchlässigkeit verfügt und wenig Flüssigkeit einschliesst. Mithilfe von Kolbenpumpen wird unter sehr hohem Druck Wasser injiziert, um die Fraktur und Wiederöffnung älterer Frakturen in einiger Entfernung zum Injektionsbohrloch zu erreichen. In der Produktionsbohrung, die das stimulierte Frakturnetz durchkreuzt, zirkuliert Wasser, das die Wärme des heissen Gesteins aufnimmt. Die Temperatur bei der Wasserextraktion kann höher sein als in den natürlichen geothermischen Feldern, wodurch sich ein höherer Verdampfungsdruck und somit eine höhere thermodynamische Effizienz ergibt. Je nach Temperatur des Prozessheisswassers (T < 280 ºC) können die EGS-Felder Binärzyklus- oder Entspannungsdampfkraftwerke speisen. Sulzer unterstützt diese Prozesse mit Hochdruck-Sole-Reinjektionspumpen (BRIP), Kondensat-Reinjektionspumpen (CRIP), Kohlenwasserstoff-Speisepumpen (HFP), Kühlwasserpumpen (CWP) und Hilfspumpen.
Geothermik-Trockendampfanlage

Geothermik-Trockendampfanlage

Geothermische Trockendampfressourcen waren die erste Technologie, die zu Beginn des 20. Jahrhunderts zur Stromerzeugung eingesetzt wurde. In diesem Prozess folgt die unterirdisch verfügbare Ressource ihrer natürlichen Richtung und treibt eine Thermalturbine an, die wiederum einen Stromgenerator antreibt.

Eine Trockendampfanlage nutzt Produktionsbohrungen, die bis in das geothermische Reservoir reichen. Der unter Druck stehende Heissdampf (180°C < bis < 280°C) wird mit hoher Geschwindigkeit zur Oberfläche gebracht; er wird durch eine Dampfturbine geleitet und erzeugt so Strom. Danach wird der Dampf durch einen Kondensator geführt und in Wasser umgewandelt. Das Kondenswasser wird durch die Bohrlöcher in den Boden reinjiziert. Sulzer unterstützt diese Prozesse mit Kondenswasser-Reinjektionspumpen (CRIP), Kühlwasserpumpen (CWP) und Hilfspumpen.
Flash-/Binärzyklus-Geothermieanlage

Flash-/Binärzyklus-Geothermieanlage

Flash-/Binärzyklus-Geothermieanlagen werden auch als Kombikraftwerke bezeichnet. Sie dienen der Optimierung des thermischen Zyklus, indem sie die Hochenthalpie der unterirdischen hydrothermischen Ressourcen dazu nutzen, diese blitzartig zu verdampfen, während die ungenutzte heisse Sole verwendet wird, um Kohlenwasserstoff oder Ammoniak in einem Binärzyklus blitzartig zu verdampfen.

Eine Flash-/Binärzyklus-Geothermieanlage nutzt eine Kombination aus Flash (Blitz)- und Binärtechnologie. Der Anteil der geothermischen Flüssigkeit (185 ºC < bis < 220 ºC), der unter Druckabfall blitzartig verdampft, wird mithilfe einer Gegendruckdampfturbine zur Stromgewinnung genutzt. Der Niederdruckdampf wird aus der Gegendruckdampfturbine in ein Binärsystem geleitet, wo er kondensiert. Sulzer unterstützt diese Prozesse mit Prozessspumpen (PP), Sole-Reinjektionspumpen (BRIP), Kohlenwasserstoff-Speisepumpen (HFP), Kühlwasserpumpen (CWP) und Hilfspumpen.
Geothermik-Entspannungsdampfanlage

Geothermik-Entspannungsdampfanlage

Entspannungsdampfanlagen nutzen unterirdische, hydrothermische Ressourcen mit hoher Enthalpie, indem sie diese in einem Kessel mittels plötzlicher Drucksenkung in Dampf umwandeln. Der Entspannungsdampf treibt eine Thermalturbine an und diese wiederum einen Stromgenerator.

In einer Entspannungsdampfanlage wird unter Hochdruck stehendes, heisses Wasser (185°C < bis < 220°C) in Dampf umgewandelt, indem die extrahierte Flüssigkeit plötzlichem Druckabfall ausgesetzt wird. Die Flüssigkeit trennt sich in Dampf und Sole auf. Die Sole wird in das Reservoir zurück gepumpt, und der Dampf wird in eine Turbine geleitet, die einen Generator antreibt. Danach wird der Dampf aus der Turbine in einen Kondensator geführt und bis in den flüssigen Zustand abgekühlt; die Flüssigkeit wird anschliessend in das Reservoir zurückgepumpt. Sulzer unterstützt diese Prozesse mit Prozesspumpen (PP), Sole-Reinjektionspumpen (BRIP), Kondenswasser-Reinjektionspumpen (CRIP), Kühlwasserpumpen (CWP) und Hilfspumpen.

Zugehörige Dokumente