JPS647227B2 - - Google Patents

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JPS647227B2
JPS647227B2 JP58149018A JP14901883A JPS647227B2 JP S647227 B2 JPS647227 B2 JP S647227B2 JP 58149018 A JP58149018 A JP 58149018A JP 14901883 A JP14901883 A JP 14901883A JP S647227 B2 JPS647227 B2 JP S647227B2
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JP
Japan
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steam
well
hot water
geothermal
power generation
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JP58149018A
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English (en)
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JPS6040787A (ja
Inventor
Katsuya Inazuki
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.)
SHINENERUGII SOGO KAIHATSU KIKO
Original Assignee
SHINENERUGII SOGO KAIHATSU KIKO
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Publication date
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Publication of JPS647227B2 publication Critical patent/JPS647227B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING OR CALCULATING; COUNTING
    • G06FELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F7/00Methods or arrangements for processing data by operating upon the order or content of the data handled
    • G06F7/38Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation
    • G06F7/48Methods or arrangements for performing computations using exclusively denominational number representation, e.g. using binary, ternary, decimal representation using non-contact-making devices, e.g. tube, solid state device; using unspecified devices
    • G06F7/57Arithmetic logic units [ALU], i.e. arrangements or devices for performing two or more of the operations covered by groups G06F7/483 – G06F7/556 or for performing logical operations
    • 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Energy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、地熱エネルギーを有効に利用する
地熱発電システムに関する。
従来技術 わが国のエネルギー長期供給に役立てるため、
各種エネルギー源開発の一環として、地熱エネル
ギーを利用する地熱発電の研究開発が行なわれて
いる。
ところで、従来から開発されている各種地熱発
電システムは、自噴能力のある地熱蒸気井を対象
としており、生産井から自噴する蒸気と熱水の気
水混合流体のうち、蒸気のみを利用してタービン
発電機を駆動して発電する地熱蒸気発電システム
が主流であつた。
この場合、気水混合流体から分離された熱水
は、未利用のまま還元井を通して地下に還元され
ていた。したがつて、噴出する気水混合流体の持
つ全エネルギーに対する利用効率は、熱水の持つ
エネルギー分だけ落ちることになる。
そこで、この地熱熱水のエネルギーをも発電に
利用して、地熱発電システム全体としての効果を
高めるために、バイナリサイクルによる地熱熱水
利用の発電プラントの開発が進められている。
このバイナリサイクル発電プラントでは、専用
の生産井あるいは地熱蒸気発電プラント用の生産
井から自噴する気水混合流体から分離した熱水の
エネルギーを利用して、二次作動流体としての低
沸点媒体(例えばフロン、イソブタン等)を密閉
サイクル内で気化させ、気化した高圧の媒体蒸気
によつてタービン発電機を駆動して発電するよう
になつている。
このような地熱熱水を利用する発電システムと
してのバイナリサイクル発電プラントは、既に
1000KW級のパイロツトプラントによつて実証さ
れている。
しかしながら、これを実用化するには、少なく
とも10MW級のバイナリサイクル発電プラントを
蒸気発電プラントに併設する必要があり、そのた
めには、今まで捨てられていた例えば130℃級の
熱水が1400t/H必要になる。ところが、この量
は50MW級の既設蒸気発電プラントにおいても確
実に確保できる量ではない。
なぜなら、噴出する気水混合流体のうちの熱水
分が少ない地区では勿論であるが、熱水分が多い
地区でも、排熱水の有効利用として地元への還元
を図るために、熱水の多目的利用等が計画されて
いるためである。
したがつて、50MW級の地熱蒸気発電プラント
に併設するバイナリサイクル発電プラントは、
10MW以下の小さなものになつてしまい、経済性
及び代替エネルギーの一環としての位置づけが薄
れ、地熱開発のデベロツパや電力会社の開発意欲
が小さくなつてしまう。
目 的 この発明は、上記のような問題を解決し、地熱
蒸気発電プラントから必要な熱水量の一部を供給
するだけで充分大出力のバイナリサイクル発電プ
ラントを併設できるようにして、地熱エネルギー
利用効率の高い地熱発電システムを提供すること
を目的とする。
なお、既設の地熱発電所地区には、蒸気生産井
として掘削したが、掘削時に自噴能力のないもの
や自噴はするが噴出量の少ないもの(この明細書
中でこれを「失敗井」と称す)や、生産井として
利用していたが噴出量が著しく減少したもの(こ
の明細中でこれを「減衰井」と称す)が必ず数本
ある。これらの井戸の坑底熱水温度は調査の結果
およそ200〜240℃(平均220℃)の範囲にあり、
井戸内の水位は地下200m付近にあることが分か
つたので、これをバイナリサイクル発電プラント
への熱水供給源として活用することを目的とす
る。
構 成 そこで、この発明による地熱発電システムは、
地熱蒸気井から噴出する気水混合流体から気水分
離器により分離された蒸気によつてタービン発電
機を駆動して発電する地熱蒸気発電プラントと、
気水分離器によつて分離された熱水の一部を失敗
井や減衰井に供給し、その失敗井や減衰井内に設
置した坑井内ポンプによつて熱水を地上に汲み上
げるようにし、その汲み上げた熱水のエネルギー
によつて低沸点媒体を気化させ、気化した高圧の
媒体蒸気によつてタービン発電機を駆動して発電
するバイナリサイクル発電プラントとからなるシ
ステムである。
実施例 以下、添付図面を参照してこの発明の実施例を
説明する。
第1図は、この発明による地熱発電システムの
基本実施例を示す模式的配管図であり、地熱蒸気
発電プラント1とバイナリサイクル発電プラント
2とを組合せているが、これらの各プラントの構
成自体は既に開発されているものと同様である。
しかし、地熱蒸気井3から噴出する気水混合流
体から気水分離器4によつて分離され、還元井5
を通して地下に還元される熱水の一部を、失敗井
や減衰井6に配管7を通して供給し、第2図にも
拡大して示すように、この失敗井や減衰井6内に
設置した坑井内ポンプ8によつて、外部から注入
した熱水と井戸内の熱水との混合熱水を地上に汲
み上げ、配管9を通してバイナリサイクル発電プ
ラント2に供給する手段を設けた点に特徴を有す
る。
なお、10はバイナリサイクル発電プラント2
を経た熱水を地下に還元するための還元井、11
は地熱蒸気井3からの噴出音を緩和するためのサ
イレンサである。
地熱蒸気発電プラント1は、気水分離器4によ
つて分離された蒸気を供給され、タービン発電機
12の蒸気タービン12aを駆動して発電機12
bを回転させて発電し、その電力を変圧器13を
介して出力する。
蒸気タービン12aから排出された蒸気は、復
水器14に入つて復水された後温水槽15に貯留
され、温水ポンプ16によつて汲み上げられて冷
却塔17に供給され、貯水池18から取水ポンプ
19によつて汲み上げられて冷却塔17の冷却水
槽17aに供給された水と共に、冷却水ポンプ2
0によつて再び復水器14に循環される。
復水器14で復水しなかつた蒸気は、真空ポン
プ21によつて冷却塔17に送られ、一部は蒸発
し残りは復水する。
一方、バイナリサイクル発電プラント2は、坑
井内ポンプ8によつて失敗井や減衰井6から汲み
上げられ、配管9を通して供給される熱水を、蒸
発器22及び予熱器23を通過させた後還元井1
0に排出する。
蒸発器22では、ホツトウエルタンク24に貯
溜され、フイードポンプ25によつて予熱器23
を通して循環される二次作動流体である低沸点媒
体(例えばフロン114)を、熱水のもつ熱エネ
ルギーとの熱交換作用によつて気化させる。
それによつて発生する高圧の媒体蒸気によつ
て、タービン発電機26の媒体タービン26aを
駆動して発電機26bを回転させて発電し、その
電力を変圧器27を介して出力する。
媒体タービン26aから排出された媒体蒸気
は、凝縮器28を経て凝縮液化されて、ホツトウ
エルタンク24に戻される。29はスプレー水ポ
ンプである。
この低沸点媒体の循環経路は、密閉サイクルと
なつており、媒体を補給する必要はない。
ここで、第2図に示すように、配管7を通して
失敗井や減衰井6に例えば130℃の熱水が333t/
H供給され、失敗井や減衰井6の坑底から220℃
の熱水が267t/H汲み上げ可能であるとすると、
坑井内ポンプ8によつて汲み上げられて、配管9
を通してバイナリサイクル発電プラント2に供給
される熱水は、170℃で600t/Hとなる。
これは、130℃の熱水1400t/Hが与える熱エネ
ルギーに相当する熱エネルギーを与えることがで
きるので、10MW級の発電出力を得ることが可能
である。
したがつて、地熱蒸気発電プラント1側からの
130℃級の熱水供給量を300t/H台に押えること
ができるため、50MW級の蒸気発電プラントにお
いては、気水混合流体中の熱水分が少ない場合
や、熱水の多目的利用を図る場合でも充分供給可
能になる。
なお、第1図の実施例では、気水分離器4から
排出される熱水の一部を失敗井や減衰井6に供給
し、残りを全て地下に還元しているが、排熱水が
多い場合には、これを他の目的に利用することも
できるのは勿論である。
効 果 以上の説明から明らかなように、この発明によ
る地熱発電システムは、地熱蒸気発電プラントに
充分経済性のある大出力のバイナリサイクル発電
プラントを併設でき、失敗井や減衰井の未利用の
熱水を活用することにより、必要な熱水の供給量
を容易に確保することができるので、全体として
地熱エネルギーの利用効率が高い地熱発電所の建
設が可能になる。
さらに、この発明によれば次のような多くの利
点がある。
(1) 失敗井や減衰井内に設置する坑井内ポンプの
耐熱性は、本来坑底温度(200〜240℃)そのも
のに支配されるが、蒸気発電プラント側からの
排熱水(130℃)を注入することにより、井戸
内の平均温度が下るため、ポンプの耐熱温度を
引き下げることができ、ポンプの耐用年数が延
びる。
(2) 坑井内ポンプによつて井戸内から熱水を汲み
上げる場合、一般には汲み上げ開始と同時に井
戸内の水位が第2図に示す最初の水位L0から
井戸の特性に支配される水位の低下(ドローダ
ウン)があつて下るため、汲み上げにくくなつ
たが、蒸気発電プラント側からの排熱水を注入
することにより、この水位の下りを防止するこ
とができるので、能力の小さい井戸でも利用す
ることができる。
(3) 蒸気発電プラント側からの排熱水を直接バイ
ナリサイクル発電プラントに供給する場合に比
べて、熱水の温度を高めることができ(例えば
130℃→170℃)、単位時間当りの供給量を少な
くできる(例えば1400t/H→600t/H)ので、
バイナリサイクル発電プラントの予熱器、発電
器等の熱交換器の伝熱面積を小さくすることが
できる。
(4) 失敗井や減衰井から熱水を汲み上げた後、蒸
気発電プラント側からの排熱水と混合してバイ
ナリサイクル発電プラントに供給する場合には
混合槽を必要とするが、この発明によればその
ような混合槽を必要としない。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明による地熱発電システムの基
本実施例を示す模式的な配管図、第2図は同じく
その坑井内ポンプ設置部の拡大図である。 1…地熱蒸気発電プラント、2…バイナリサイ
クル発電プラント、3…地熱蒸気井、4…気水分
離器、5…還元井、6…失敗井や減衰井、8…坑
井内ポンプ、10…還元井、12,26…タービ
ン発電機。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 地熱蒸気井から噴出する気水混合流体を蒸気
    と熱水に分離する気水分離器と、この気水分離器
    によつて分離された蒸気によつてタービン発電機
    を駆動して発電する地熱蒸気発電プラントと、前
    記気水分離器によつて分離された熱水の一部を失
    敗井や減衰井に供給し、該失敗井や減衰井内に設
    置した坑井内ポンプによつて熱水を地上に汲み上
    げる熱水汲上手段と、該手段によつて汲み上げら
    れた熱水のエネルギーによつて低沸点媒体を密閉
    サイクル内で気化させ、気化した高圧の媒体蒸気
    によつてタービン発電機を駆動して発電するバイ
    ナリサイクル発電プラントとからなる地熱発電シ
    ステム。
JP58149018A 1983-08-15 1983-08-15 地熱発電システム Granted JPS6040787A (ja)

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JPS6040787A JPS6040787A (ja) 1985-03-04
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