JPH0355762Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は地熱発電プラントに係り、特に、地熱
二相流が有する熱エネルギーを軸動力に変換して
発電するに好適なトータルフローシステムの地熱
発電プラントに関する。

〔従来の技術〕

従来、地熱発電プラントの発電システムとして
は、生産井から取り出した地熱二相流を気水分離
器で熱水と蒸気とに分離し、この蒸気を蒸気ター
ビンに送給して蒸気タービンの駆動によつて発電
機を駆動するようにしたものや、第２図に示され
るように、気水分離器１０と蒸気タービン１２と
の間にトータルフロータービン１４を設け、気水
分離器１０から排出される熱水をノズル１６に導
入し、ノズル１６で導入された熱水を減圧・膨張
して加速し、熱水の熱エネルギーを二相流の運動
エネルギーに変換し、さらにこの二相流の運動エ
ネルギーを軸動力に変換し、回転軸１８を駆動す
るようにしたものが知られている。このトータル
フロータービン１４を用いたシステムによれば、
蒸気タービン１２は気水分離器１０からの高圧蒸
気とトータルフロータービン１４からの低圧蒸気
とによつて回転すると共に、回転軸１８からの駆
動力によつて回転するため、蒸気のみで蒸気ター
ビン１２を駆動するものよりもプラントの出力を
高めることができる。

〔考案が解決しようとする問題点〕

しかしながら、第２図に示すシステムにおいて
は、ノズル１６に供給される熱水は単相流である
ため、この熱水の熱エネルギーが比較的に小さい
場合には流路の短かいノズル１６内で熱水を減圧
膨張させても、ノズル１６から噴射される気液二
相流の速度を十分高めることができず、トータル
フロータービン１４の軸動力変換効率を高めるに
は十分ではなかつた。このため熱水の熱エネルギ
ーが比較的に小さい場合にはトータルフローター
ビン１４の出力を十分に高めることができないと
いう不具合があつた。

なお、ノズル１６に地熱二相流を供給するため
に、気水分離器１０からの高圧蒸気の一部をノズ
メ１６に供給してノズル１６から噴射される気液
二相流の速度を十分に高めトータルフロータービ
ン１４の軸動力変換効率を高めることも考えられ
るが、この場合トータルフロータービン１４の軸
動力変換効率が高くなつても蒸気タービン１２に
供給される高圧蒸気量が減少し、蒸気タービン１
２の出力が低下するので全体として軸動力の変換
効率を高めることができなかつた。

本考案は前記従来の課題に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、地熱二相流から分離された
熱水をこの熱水が有する熱エネルギーで気液二相
流に変換し、この気液二相流の有する熱エネルギ
ーをトータルフロータービンで軸動力に変換する
ことができる地熱発電プラントを提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、本考案は、地熱二
相流を取り入れて蒸気と熱水とに分離する気水分
離器と、気水分離器からの熱水を導入して減圧・
膨張する膨張弁と、膨張弁により減圧・膨張され
た熱水を取り入れ該熱水の一部を蒸気に変換する
蒸発器と、蒸発器から蒸発残留熱水と蒸気とを導
入して混合し熱水と蒸気の気液二相流を生成する
混合器と、混合器からの気液二相流を導入して気
液二相流の熱エネルギーを運動エネルギーに変換
するノズルを有し、ノズルから噴射する流体の運
動エネルギーを軸動力に変換するトータルフロー
タービンと、トータルフロータービンの軸動力に
より回転すると共に、少なくとも気水分離器から
の蒸気により回転し、この回転により発電機を駆
動する蒸気タービンと、を含む地熱発電プラン
ト。

〔作用〕

生産井から取り出された地熱二相流は気水分離
器によつて蒸気と熱水とに分離され、該蒸気が高
圧蒸気として蒸気タービンに供給され、熱水が膨
張弁を介して蒸発器に供給される。膨張弁により
減圧・膨張された熱水が蒸発器に供給されると、
蒸発器内で膨張し、熱水が沸騰してその一部が蒸
発する。そして、蒸発器から流出される熱水と蒸
気とがそれぞれ混合器で気液二相流として混合さ
れ、トータルフロータービンのノズルへ供給され
る。ノズルに導入された気液二相流はノズル内で
減圧膨張して加速され、気液二相流の有する熱エ
ネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、ノズルから噴射された気液二相流の運動エネ
ルギーは軸動力に変換され、蒸気タービンへ伝達
される。蒸気タービンはトータルフロータービン
から伝達された軸動力と共に少なくとも気水分離
器からの蒸気の熱エネルギーを蒸気タービンで変
換して発生する軸動力で発電機を駆動する。

〔考案の実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。

第１図には、本考案の好適な実施例の構成が示
されている。第１図において、生産井から取り出
された地熱二相流は気水分離器に供給され高圧蒸
気と高圧・高温熱水とに分離される。高圧蒸気は
蒸気タービン１２に送給され、熱水はパイプ２
０、膨張弁２２を介して蒸発器（フラツシヤ）２
４に送給されるようになつている。膨張弁２２
は、気水分離器１０からの熱水を減圧・膨張して
蒸発器２４へ送給するようになつている。

蒸発器２４は膨張弁２２によつて減圧・膨張さ
れた熱水を取り入れ、熱水を貯留すると共に熱水
の一部を蒸気に変換して流出するようになつてい
る。即ち、蒸発器２４内に導入された熱水は蒸発
器２４内で膨張し、熱水が沸騰してその一部が蒸
発するようになつている。そして、この蒸発はパ
イプ２４を介して混合器２６に送給されると共に
蒸発残留熱水がパイプ２８を介して混合器２６へ
送給されるこようになつている。混合器２６は蒸
気と熱水とを導入して混合し、熱水と蒸気の気液
二相流を生成するようになつている。そして気液
二相流がトータルフロータービン１４のノズル１
６に送給される。

ノズル１６内に導入された気液二相流はノズル
１６内で減圧膨張して加速され、トータルフロー
タービン１４内に噴射される。このとき、気液二
相流の有する熱エネルギーが気液二相流の運動エ
ネルギーに変換される。そしてこの気液二相流の
運動エネルギーはトータルフロータービン１４内
で軸動力に変換され、回転軸１８を介して蒸気タ
ービン１２へ伝達される。一方、軸動力に変換さ
れた気液二相流はトータルフロータービン１４内
で分離して流出し、流出した低圧蒸気は蒸気ター
ビン１２へ送給される。

蒸気タービン１２は気水分離器１０からの高圧
蒸気とトータルフロータービン１４からの低圧蒸
気の熱エネルギーを軸動力に変換し、この軸動力
と回転軸１８からの軸動力によつて発電機が駆動
される。

このように、本実施例においては、気水分離器
１０から流出される熱水を、熱水と蒸気との気液
二相流に変換し、この気液二相流をノズル１６へ
送給するようにしたため、ノズル１６の流路が短
い場合でも、ノズル１６内に単相流が導入された
ときよりも気液二相流のミスト粒径を小さくして
加速しやすくすることができ、ノズル１６から噴
射される気液二相流の速度を高めることができ
る。この結果、熱水の熱エネルギーが比較的に小
さい場合であつてもノズル１６に導入される二相
流の有する熱エネルギーを運動エネルギーに変換
するエネルギーの変換効率を高めることができ、
蒸気タービン１２の出力低下を招くことなくトー
タルフロータービン１４の高出力化が可能とな
る。

〔考案の効果〕

以上説明したように、本考案によれば、地熱二
相流から分離された熱水を蒸気と熱水との気液二
相流に変換し、この気液二相流をトータルフロー
タービンのノズルに送給するようにしたため、ノ
ズルから噴射される二相流の速度を高くすること
ができ、熱水の熱エネルギーが比較的に小さい場
合であつてもトータルフロータービンのエネルギ
ー変換効率を高めることができ、トータルフロー
タービンと蒸気タービンの総合の高出力化に寄与
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例を示す構成図、第２
図は従来例の構成図である。 １０……気水分離機、１２……蒸気タービン、
１４……トータルフロータービン、１６……ノズ
ル、２２……膨張弁、２４……蒸発器、２６……
混合器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 地熱二相流を取り入れて蒸気と熱水とに分離す
   る気水分離器と、気水分離器からの熱水を導入し
   て減圧・膨張する膨張弁と、膨張弁により減圧・
   膨張された熱水を取り入れ該熱水の一部を蒸気に
   変換する蒸発器と、蒸発器から蒸発残留熱水と蒸
   気とを導入して混合し熱水と蒸気の気液二相流を
   生成する混合器と、混合器からの気液二相流を導
   入して気液二相流の熱エネルギーを運動エネルギ
   ーに変換するノズルを有し、ノズルから噴射する
   流体の運動エネルギーを軸動力に変換するトータ
   ルフロータービンと、トータルフロータービンの
   軸動力により回転すると共に、少なくとも気水分
   離器からの蒸気により回転し、この回転により発
   電機を駆動する蒸気タービンと、を含むことを特
   徴とする地熱発電プラント。