JPS6026252A - 地下熱水汲み上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置 - Google Patents

地下熱水汲み上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置

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Publication number
JPS6026252A
JPS6026252A JP58135584A JP13558483A JPS6026252A JP S6026252 A JPS6026252 A JP S6026252A JP 58135584 A JP58135584 A JP 58135584A JP 13558483 A JP13558483 A JP 13558483A JP S6026252 A JPS6026252 A JP S6026252A
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JP
Japan
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hot water
pump
discharge pipe
pressure
well
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Pending
Application number
JP58135584A
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English (en)
Inventor
Atsushi Koizumi
淳 小泉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebara Corp
Original Assignee
Ebara Corp
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Publication date
Application filed by Ebara Corp filed Critical Ebara Corp
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Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/20Geothermal collectors using underground water as working fluid; using working fluid injected directly into the ground, e.g. using injection wells and recovery wells
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F03MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03GSPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F03G4/00Devices for producing mechanical power from geothermal energy
    • F03G4/074Safety arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24TGEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00Geothermal collectors
    • F24T10/30Geothermal collectors using underground reservoirs for accumulating working fluids or intermediate fluids
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Sustainable Development (AREA)
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  • Reciprocating Pumps (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地熱エネルギーを利用して動力に変換し例えば
発電を行うものに関する。
地熱発電の開発は試験プラントから実用プラントに移行
する段階にある。地熱発電は熱水の湧出する生産井を密
閉しておくと、上部に気相、下部に液相が臨界圧力で平
衡して存在する。この液相中に高圧高温の熱水に耐え、
且つ高揚程のポンプ(以下単に熱水ポンプと称する)を
沈め、該ポンプにより湧出する熱水を地上に導き熱交換
器を通して還元井へ戻し、該熱交換器で熱交換される熱
媒体を過熱蒸気として蒸気タービンtこ導き、蒸気ター
ビンにより発電機を附勢して電力を生ずるものである。
このような方式は地熱発電において典型的なものである
地熱発電の井戸の深さは数百米から数千米に及び、例え
ば地下の湧出する熱水の圧力はコSKg/cri”、温
度200度Cに達する。従って生産井内は熱水が気化し
てしまわないように非常に高圧にしなければならない。
一般的に熱水が気化すると熱水が含有する炭酸カルシウ
ム等の鉱物質が析出する。このような鉱物質は地熱エネ
ルギー利用装置の熱水の通過する一次側の機器配管の内
壁に附着堆積し遂にはそれらの機器配管を閉塞してしま
い装置に重大な損傷を生ずることがある。
このような地下熱エネルギー利用の装置においては地下
の深い処に熱水汲上げ用のポンプを設置する。そしてこ
のポンプにはポンプ停止時に吐出管内の熱水が逆流しな
いように逆止弁を備えている。この逆上弁がリークする
ような状態では吐出管内の液面は下り圧力が下るから吐
出管内の液は気化する。か\る吐出管内の熱水が液体か
ら気体に変換するとき、熱水の含有無機物や溶存ガスを
析出する。このような熱水の気化に伴なう無機物の析出
は吐出管の断面積を縮小させ熱水ポンプに大きな負荷が
加わる。更に地上の熱水流路において給送された熱水の
圧力保持が困難となり、臨界圧以下になると各地上の熱
水のとおる配管、機器中でも熱水の気化を生ずるように
なる。
本発明は地熱エネルギーを利用する生産井から熱水を汲
み上げる熱水ポンプの吐出側に備える逆止弁がリークし
た場合においても吐出管内熱水の気化が生じない装置を
提供することにより該吐出管内における熱水の気化に伴
なう析出物による該吐出管の閉塞を防止することを目的
とするものである。
本発明は熱水エネルギー利用の生産井内に設置した熱水
ポンプの吐出管に逆止弁を備えたものにおいて、生産井
内気相部と逆止弁より下流の吐出管との間にバイパスラ
インを設けて熱水ポンプ停止時等の吐出管内圧力が低下
した場合に生産井内の気体を吐出管内に送出できるよう
にしたものである。
以下、本発明の実施例を図面に従って説明する。lは生
産井、コは還元井である。生産井/は熱水の湧出する多
孔質地層3に達するようにパイプケーシングダが低透過
性地層Sをとおり挿入されており、地上附近はパイプケ
ーシングダの周囲を例えばコンクリート6で固められて
いる。生産井lは内部の高圧に耐えるように蓋7により
地上で密閉されている。
還元井ユも同様な構造でgはパイプケーシング、9はコ
ンクリート、lθは蓋である。還元井コは生産井lとつ
ながっている多孔質地層3に設けるが生産井/の熱水の
湧水量、熱水の温度に影響が出ないような位置に配置さ
れる。
生産井/の多孔質地層3の位置であって湧出する熱水の
液相/l中に熱水ポンプ/、2が沈められる。熱水ポン
プ/Uの形式は各種あるが下部にモータ、上部にポンプ
を備える深井戸用ポンプを基に高温環境化において運転
可能としたものであり、一般的にはダウンホールポンプ
と観念される。熱水ポンプ/、2からは逆止弁/4iを
介して地上へのびる吐出管/Sが配され、熱水ポンプl
λは吐出管13により蓋りから吊り下げられている。吐
出管13は仕切弁/4を介して地上に据付けた熱交換器
/7の授熱側の一次配管/gに通じており、該熱交換器
/りの授熱側からMloをとおり該配管1gが例えば絞
り弁のような圧力保持手段19を介して還元井−中に通
ずる。
熱交換器/7の受熱側は凝縮器、2/の液体を吸上げて
送出する熱媒体用ポンプ22から配管、23がその入口
に連通し、その出口から出る配管コグが蒸気タービンコ
3の蒸気入口に連通し、蒸気タービンコSの蒸気出口は
凝縮器、2/と配管コロにより連通している。
蒸気タービン、2gは発電機、27に軸継手を介して連
結され、発電機コクの出力の一部を取出すようにケーブ
ル2gが熱水ポンプ/2に組み込まれたモータその他熱
媒体用ポンプ、22駆動用のモータ、29に通じている
逆止弁/4’の下流側の吐出管l!rと生産井/の気相
30との間を連通ずるように逆止弁3/を介してバイパ
ス用の配管3ユが設けである。
図示されないが上述のような地下エネルギーを利用した
発電プラントの始動は例えば別の商用電源からの電力に
より熱水ポンプ/、2、モータユ9を始動し、定常状態
においては発電機コアから商用電源側へ電力を供給する
と共に発電機コクから熱水ポンプ/、2、モータ、2q
1こ電力を供給するものである。
熱水ポンプ/2にて汲み上げた熱水は熱水の温度に和尚
する臨分圧力以上にて吐出される。
そして吐出管/オを通じて開いている仕切弁16、配管
lざをとおり、熱交換器/7に到る。
熱交換器/りの受熱側は熱媒体用ポンプ2−により凝縮
器コ/から吸込んだ熱媒体を熱交換器17の二次側に送
り込んでおり、−次側をとおる熱水にて加熱される。温
度の低下した熱水は圧力保持手段/9を通じて還元井a
内圧力に見合う圧力に低下して還元井コに入る。か\る
圧力保持手段/9により、熱水ポンプ12の吐出側から
圧力保持手段/9までの熱水は臨界圧力以上に保たれ、
気化が生じないので熱水が含有する炭酸カルシウム等の
鉱物を析出することがないので配管類を閉塞することが
防止される。
尚圧力保持手段/りから還元井λまでは温度低下して熱
水は液相となっており、又還元井コ内圧力により臨界圧
が保たれる。還元井コは気相を呈しないことが望ましく
、還元される熱水を臨界圧以上に保つような噴出圧力が
あることが望ましい。還元井λ中に還元された温度低下
した熱水は多孔質地層中に還元井コの噴出圧力に抗して
熱水を還元する。
熱媒体用ポンプ2−により送り出され熱交換器lりにて
過熱蒸気となった熱媒体は配管−グを通して蒸気タービ
ン、2Sに供給されて蒸気タービンコSにて保有する熱
、圧力エネルギーは動力に変換され蒸気タービン2左を
回転し、蒸気タービン25は発電機コアを回転し発電す
る。
蒸気タービン、25を出た熱媒体は配管26をとおり、
図示されない熱媒体冷却手段を備えた凝縮器2/にて液
化して熱媒体用ポンプ、2.2に吸込まれ循環する。
以上のように地熱発電は生産井lから熱交換関係を通じ
て還元井ユヘ熱水を導く密閉ランキン熱機関ザイクルで
は熱水の通過する一次側機器は圧力保持手段19により
熱水が液相を保つように圧力を保持しているものである
今、吐出管lj内円内圧生産井/の気相30の圧力より
も低下したような例えば熱水ポンプlコを停止した場合
に逆止弁/llに洩れがあると吐出管13内の熱水は逆
止弁/4<から洩れて熱水ポンプ7.2を逆流して液相
/lに戻る。吐出管/Sからの熱水の逆流により吐出管
/3内は圧力が低下するので気相30から熱水の気化し
た気体が逆止弁31を介してバイパス配管3コを図示矢
印のように流れて吐出管/jに入り、吐出管lS中に真
空を生じない。仕切弁/6の開閉にか\わらずこの作用
は行われる。
そこで吐出管/3を下る熱水の液面から熱水が気化して
液面低下した空間を満すことがなく、液相から気相への
気化現象が生じない。
以上のとおり、本発明は地下熱水汲上げ用ダウンホール
ポンプを備えた生産井から熱交換関係を通じて還元井へ
熱水を導くように構成した地熱利用の装置において、密
閉した生産井から熱水を汲上げるポンプの吐出管と該生
産井の気相空間を連通ずるバイパス配管を設け、該バイ
パス配管に熱水を汲上げるポンプが停止時に開放する弁
を介在させたから、熱水ポンプ停止時における吐出管に
備える逆止弁の洩れ、その低吐出管内の圧力低下による
液面低下があっても熱水気化現象は生ぜず、無機物の析
出は生ぜず、吐出管を閉塞させることがない。尚、又本
発明によれば生産井l内の気相の圧力が大きい場合は熱
水ポンプ吐出管から下流の配管において汲み上げ熱水の
洩れが生じていて熱水ポンプにより圧力は維持できるが
、熱水ポンプ停止により急激な圧力低下により、熱水送
出系内の熱水の気化が生ずるのを防止することもできる
実施例は熱水ポンプの吐出管と生産井上部の熱水が気化
した気相空間を逆止弁を介して連通しているが逆止弁に
限るものでないことは明かである。即ち、例えば該逆止
弁の代りに電磁弁を備え、熱水ポンプの吐出系統の圧力
検出器により吐出系統の圧力低下が生産井の気相の圧力
よりも低下したときに該電磁弁を開くようにしてもよい
。或は熱水ポンプ停止により該電磁弁を開くようにして
もよい。
尚、実施例は水中モータポンプの形式のものであるが地
上にモータを備え、モータに連結して垂下する回転軸に
より熱水ポンプを駆動する場合も同じことであり、本発
明に含まれる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例のフローシートである。 /・・生産井 ユ・・還元井 3・・多孔質地層 ダ・
・パイプケーシング S・・低透過性地層 6・・コン
クリート 7・・蓋 ざ・・パイプケーシング ワ・・
コンクリート10・・蓋 ll・・液相 12・・熱水
ポンプ /M’・・逆止弁 15・・吐出管 /6・・
仕切弁 /7・・熱交換器 1g・・配管/ワ・・圧力
保持手段 2/・・凝縮器 、2.2・・熱媒体用ポン
プ 23.2’l・・配管 ユ左・・蒸気タービン コ
ロ・・配管 、27・・発電機 、2g・・ケーブル 
コ9・・モータ30・・気相 31・・逆止弁 3コ・
・配管。 特許出願人 株式会社荏原製作所 代理人新 井 −部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. l 熱水を湧出する密閉した井戸に熱水汲み上げ用のポ
    ンプを収容し、該ポンプから逆止弁を介して地上の熱交
    換関係に導く吐出管を備えたものにおいて、該逆止弁の
    下流の吐出管と該井戸上部の熱水が気化した気相空間と
    の間を吐出管内圧力が井戸上部の気化熱水圧力よりも低
    下したときに開放可能な弁を介して連通ずる配管を備え
    た地下熱汲上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置。
JP58135584A 1983-07-25 1983-07-25 地下熱水汲み上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置 Pending JPS6026252A (ja)

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JP58135584A JPS6026252A (ja) 1983-07-25 1983-07-25 地下熱水汲み上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置

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JP58135584A JPS6026252A (ja) 1983-07-25 1983-07-25 地下熱水汲み上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置

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ID=15155234

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JP58135584A Pending JPS6026252A (ja) 1983-07-25 1983-07-25 地下熱水汲み上げ用ポンプの吐出管内気化防止装置

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JP (1) JPS6026252A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100449143C (zh) * 2005-08-02 2009-01-07 姜国芳 一种液控式气能动力机
JP2014122712A (ja) * 2012-11-20 2014-07-03 Zeneral Heat Pump Kogyo Kk 地中熱交換器
JP2018173256A (ja) * 2017-03-31 2018-11-08 三菱重工サーマルシステムズ株式会社 地中熱利用システム及び地中熱利用方法

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CN100449143C (zh) * 2005-08-02 2009-01-07 姜国芳 一种液控式气能动力机
JP2014122712A (ja) * 2012-11-20 2014-07-03 Zeneral Heat Pump Kogyo Kk 地中熱交換器
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