JP2014199047A - 地熱発電システム - Google Patents
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Abstract
【課題】地熱エネルギーの利用効率を向上し発電量を増加可能な発電プラントを提供する。【解決手段】本実施形態において、超臨界圧ガス加熱部では、気液分離部で分離された熱水が加熱媒体として供給されると共に、擬臨界温度加熱部で加熱された低沸点媒体が供給され、当該加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われた後に、当該低沸点媒体が超臨界圧ガスとして媒体タービンに供給される。擬臨界温度加熱部では、蒸気タービンから排出された蒸気が加熱媒体として供給されると共に、超臨界圧液加熱部で加熱された低沸点媒体が供給され、当該加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われることによって、当該加熱媒体が復水された後に超臨界圧液加熱部に供給され、当該低沸点媒体が擬臨界温度を含んだ所定の温度範囲になるように加熱された後に、超臨界圧ガス加熱部に供給される。【選択図】図1
Description
本発明の実施形態は、地熱発電システムに関する。
地熱流体(地熱水)を用いて発電を行う地熱発電システムとして、フラッシュ型とバイナリ型とが知られている。また、フラッシュ型とバイナリ型との両者を組み合せた地熱コンバインド発電システムが知られている(たとえば、特許文献1から7参照)。
上記の地熱コンバインド発電システムでは、地熱流体から分離された蒸気(フラッシュ蒸気)を作動媒体として用いて、蒸気タービンを駆動させる。この他に、地熱コンバインド発電システムでは、水よりも沸点が低い低沸点媒体を作動媒体として用いて、媒体タービンを駆動させる。ここでは、低沸点媒体は、たとえば、蒸気タービンから排出された蒸気(排気蒸気)と、地熱流体から分離された熱水(ドレン)とを用いて加熱された後に、媒体タービンに作動媒体として供給される。
しかしながら、上記の地熱発電システムでは、地熱エネルギーの利用効率が十分でなく、その結果、発電量の増加を十分に実現することが困難な場合がある。
したがって、本発明が解決しようとする課題は、地熱エネルギーの利用効率を向上し、発電量の増加を容易に実現することができる発電プラントを提供することである。
本実施形態の地熱発電システムは、第1の気液分離部と蒸気タービンと加熱部と媒体タービンとを備える。第1の気液分離部は、生産井から供給される地熱流体を蒸気と熱水とに分離する。蒸気タービンは、第1の気液分離部によって分離された蒸気が作動媒体として供給される。加熱部は、第1の気液分離部によって分離された熱水および蒸気タービンから排出された蒸気を用いて、水よりも沸点が低い低沸点媒体を加熱する。媒体タービンは、加熱部によって加熱された超臨界圧の低沸点媒体が作動媒体として供給される。
ここで、加熱部は、超臨界圧ガス加熱部と擬臨界温度加熱部と超臨界圧液加熱部とを含み、超臨界圧液加熱部と擬臨界温度加熱部と超臨界圧ガス加熱部とにおいて、順次、低沸点媒体を加熱する。
超臨界圧ガス加熱部では、第1の気液分離部で分離された熱水が第1の加熱媒体として供給されると共に、擬臨界温度加熱部で加熱された超臨界圧の低沸点媒体が供給される。そして、超臨界圧ガス加熱部では、当該第1の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われた後に、当該低沸点媒体が超臨界圧ガスとして媒体タービンに供給される。
擬臨界温度加熱部では、蒸気タービンから排出された蒸気が第2の加熱媒体として供給されると共に、超臨界圧液加熱部で加熱された超臨界圧の低沸点媒体が供給される。そして、擬臨界温度加熱部では、当該第2の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われる。これにより、当該第2の加熱媒体が復水された後に超臨界圧液加熱部に供給され、当該低沸点媒体が、擬臨界温度を含んだ所定の温度範囲になるように加熱された後に、超臨界圧ガス加熱部に供給される。
実施形態について、図面を参照して説明する。
<第1実施形態>
[A]発電システムの構成
図1は、第1実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
[A]発電システムの構成
図1は、第1実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
地熱発電システムは、地熱コンバインド発電システムであって、図1に示すように、気液分離部10と、蒸気タービン11と、加熱部20と、ガスクーラ25と、媒体タービン31と、凝縮部41と、超臨界圧媒体ポンプ42と、再生部43と、冷却水供給部50とを有する。
以下より、地熱発電システムを構成する各部について順次説明する。
[A−1]気液分離部10(第1の気液分離部)
気液分離部10は、気液分離器(セパレータ)であって、生産井(図示省略)から供給された地熱流体F0(地熱水)を、蒸気F10A(フラッシュ蒸気)と熱水F10B(ドレン)とに分離する。
気液分離部10は、気液分離器(セパレータ)であって、生産井(図示省略)から供給された地熱流体F0(地熱水)を、蒸気F10A(フラッシュ蒸気)と熱水F10B(ドレン)とに分離する。
具体的には、気液分離部10は、生産井(図示省略)との間に配管が設けられており、その配管を介して、生産井から地熱流体F0が供給される。そして、気液分離部10は、その供給された地熱流体F0を減圧することによって、蒸気F10Aと熱水F10Bとのそれぞれに分離する。
[A−2]蒸気タービン11
蒸気タービン11は、気液分離部10で分離された蒸気F10Aが作動媒体として供給され、駆動する。
蒸気タービン11は、気液分離部10で分離された蒸気F10Aが作動媒体として供給され、駆動する。
蒸気タービン11は、主蒸気止め弁VF10A(MSV)が設置された配管が、気液分離部10との間に設けられており、その配管を介して、気液分離部10から蒸気F10Aが作動媒体として流入する。蒸気タービン11は、ケーシング(図示省略)の内部にタービンロータ(図示省略)が設置されており、蒸気F10Aの供給によって、ケーシングの内部においてタービンロータが回転する。
具体的には、蒸気タービン11は、たとえば、軸流タービンであって、静翼(ノズル翼)と動翼(タービン羽根)とによって構成されるタービン段落が、タービンロータの回転軸に沿って、複数段、設けられている。そして、蒸気タービン11において、一方の端部に位置する初段のタービン段落に蒸気F10Aが作動媒体として供給された後に、その蒸気F10Aが各タービン段落において仕事を行ってタービンロータを回転させる。
蒸気タービン11に作動媒体として供給された蒸気F10Aは、一方の端部から他方の端部へ流れるに従って、温度および圧力が低下する。そして、蒸気タービン11において他方の端部に位置する最終段のタービン段落を通過した後に、蒸気タービン11から蒸気F11(排気蒸気)が排出される。
また、蒸気タービン11は、タービンロータの回転軸に発電機12が連結されており、タービンロータの回転によって発電機12が駆動して、発電が行なわれる。なお、本実施形態では、上記のように、蒸気タービン11が軸流式である場合について示したが、これに限らない。蒸気タービン11は、半径流式(幅流式)などの種々の方式であってもよい。
[A−3]加熱部20
加熱部20は、気液分離部10で分離された熱水F10B、および、蒸気タービン11から排出された蒸気F11を加熱媒体(加熱源)として用いて、水よりも沸点が低い低沸点媒体を加熱する。加熱部20は、たとえば、フロン(ハイドロフルオロカーボン(HFC)など)、炭化水素(ブタンなど)やハイドロフルオロオレフィン(HFO)などの低沸点媒体を加熱し、その加熱された低沸点媒体が媒体タービン31に作動媒体として供給される。
加熱部20は、気液分離部10で分離された熱水F10B、および、蒸気タービン11から排出された蒸気F11を加熱媒体(加熱源)として用いて、水よりも沸点が低い低沸点媒体を加熱する。加熱部20は、たとえば、フロン(ハイドロフルオロカーボン(HFC)など)、炭化水素(ブタンなど)やハイドロフルオロオレフィン(HFO)などの低沸点媒体を加熱し、その加熱された低沸点媒体が媒体タービン31に作動媒体として供給される。
本実施形態では、加熱部20は、超臨界圧ガス加熱部21と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧液加熱部24とを含む。
加熱部20において、超臨界圧ガス加熱部21と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧液加熱部24とのそれぞれは、熱交換器(加熱器)を有する。加熱部20では、超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とのそれぞれにおいて、順次、熱交換が行われ、超臨界圧の低沸点媒体(M25,M24,M23)が加熱される。ここでは、低沸点媒体(M25,M24,M23)は、たとえば、3℃以上、温度が高い加熱媒体(蒸気または熱水)との間において熱交換が行われる。
加熱部20を構成する各部について、詳細に説明する。
[A−3−1]超臨界圧ガス加熱部21
加熱部20のうち、超臨界圧ガス加熱部21は、擬臨界温度加熱部23から供給された超臨界圧の低沸点媒体M23を加熱する。超臨界圧ガス加熱部21は、気液分離部10で分離された熱水F10Bを用いて、その低沸点媒体M23を加熱する。
加熱部20のうち、超臨界圧ガス加熱部21は、擬臨界温度加熱部23から供給された超臨界圧の低沸点媒体M23を加熱する。超臨界圧ガス加熱部21は、気液分離部10で分離された熱水F10Bを用いて、その低沸点媒体M23を加熱する。
具体的には、超臨界圧ガス加熱部21は、気液分離部10との間に配管が設けられており、その配管を介して、気液分離部10から排出された熱水F10Bが、加熱媒体(第1の加熱媒体)として流入する。
これと共に、超臨界圧ガス加熱部21は、擬臨界温度加熱部23との間に配管が設けられており、その配管を介して、擬臨界温度加熱部23から排出された低沸点媒体M23が流入する。
そして、超臨界圧ガス加熱部21では、熱水F10Bと低沸点媒体M23との間において、熱交換が行われる。超臨界圧ガス加熱部21は、図1に示すように、たとえば、並流式の熱交換器であって、熱水F10Bと低沸点媒体M23とが同じ向きに流れて、両者の間で熱交換が行われる。なお、超臨界圧ガス加熱部21については、対向流式の熱交換器を用いて構成しても好適である。
超臨界圧ガス加熱部21においては、熱水F10Bが低沸点媒体M23との熱交換によって冷却される。そして、超臨界圧ガス加熱部21から熱水F21が排出される。
この一方で、超臨界圧ガス加熱部21においては、低沸点媒体M23が熱水F10Bとの熱交換によって加熱される。そして、超臨界圧ガス加熱部21から超臨界圧ガスの低沸点媒体M21が流出する。超臨界圧ガス加熱部21では、擬臨界温度よりも高い温度の超臨界圧流体として、低沸点媒体M21が媒体タービン31へ供給される。
[A−3−2]擬臨界温度加熱部23
加熱部20のうち、擬臨界温度加熱部23は、超臨界圧液加熱部24から供給された超臨界圧の低沸点媒体M24を加熱する。擬臨界温度加熱部23は、蒸気タービン11から排出された蒸気F11を用いて、その低沸点媒体M24を加熱する。擬臨界温度加熱部23においては、蒸気タービン11から排出された蒸気F11が復水(凝縮)されるときの潜熱によって、低沸点媒体M24が加熱される。
加熱部20のうち、擬臨界温度加熱部23は、超臨界圧液加熱部24から供給された超臨界圧の低沸点媒体M24を加熱する。擬臨界温度加熱部23は、蒸気タービン11から排出された蒸気F11を用いて、その低沸点媒体M24を加熱する。擬臨界温度加熱部23においては、蒸気タービン11から排出された蒸気F11が復水(凝縮)されるときの潜熱によって、低沸点媒体M24が加熱される。
具体的には、擬臨界温度加熱部23は、蒸気タービン11の排気口との間に配管が設けられており、その配管を介して、蒸気タービン11から排気された蒸気F11が、加熱媒体(第2の加熱媒体)として流入する。
これと共に、擬臨界温度加熱部23は、超臨界圧液加熱部24との間に配管が設けられており、その配管を介して、超臨界圧液加熱部24から低沸点媒体M24が流入する。
そして、擬臨界温度加熱部23では、蒸気F11と低沸点媒体M24との間において、熱交換が行われる。擬臨界温度加熱部23は、たとえば、対向流式の熱交換器であって、蒸気F11と低沸点媒体M24との間で熱交換が行われる。
擬臨界温度加熱部23においては、蒸気F11が低沸点媒体M24との熱交換によって冷却されて復水(凝縮)する。また、擬臨界温度加熱部23は、蒸気F11を熱水F23A(復水)とガス成分F23Bとに分離する。そして、擬臨界温度加熱部23においては、熱水F23Aが超臨界圧液加熱部24へ排出される。また、熱水F23Aが分離されたガス成分F23Bが、擬臨界温度加熱部23からガスクーラ25へ排出される。
この一方で、擬臨界温度加熱部23においては、低沸点媒体M24が蒸気F11との熱交換によって加熱される。擬臨界温度加熱部23では、擬臨界温度を含んだ所定の温度範囲(擬臨界温度付近)になるように、低沸点媒体M24が加熱される。そして、擬臨界温度加熱部23から、その加熱された低沸点媒体M23が流出する。
[A−3−3]超臨界圧液加熱部24
加熱部20のうち、超臨界圧液加熱部24は、ガスクーラ25から供給された超臨界圧の低沸点媒体M25を加熱する。超臨界圧液加熱部24は、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21と、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aとが合流した熱水(F21+F23A)を用いて、その低沸点媒体M25を加熱する。
加熱部20のうち、超臨界圧液加熱部24は、ガスクーラ25から供給された超臨界圧の低沸点媒体M25を加熱する。超臨界圧液加熱部24は、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21と、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aとが合流した熱水(F21+F23A)を用いて、その低沸点媒体M25を加熱する。
具体的には、超臨界圧液加熱部24は、擬臨界温度加熱部23との間に配管が設けられており、その配管を介して、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aが流入する。また、減圧弁VF21が設置された配管が、擬臨界温度加熱部23と超臨界圧液加熱部24との間に設置された配管の途中に連結されており、超臨界圧液加熱部24は、その各配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21が流入する。ここでは、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21と、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aとの両者が合流し、その合流した熱水(F21+F23A)が、超臨界圧液加熱部24に加熱媒体として流入する。
換言すると、超臨界圧液加熱部24は、気液分離部10で分離された熱水F10B(第1の加熱媒体)が、超臨界圧ガス加熱部21で熱交換された後に流入する。また、超臨界圧液加熱部24は、蒸気タービン11から排出された蒸気F11(第2の加熱媒体)が、擬臨界温度加熱部23で熱交換がされ復水された後に流入する。
これと共に、超臨界圧液加熱部24は、ガスクーラ25との間に配管が設けられており、その配管を介して、ガスクーラ25から低沸点媒体M25が流入する。この低沸点媒体M25は、媒体タービン31から流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された状態で、再生部43とガスクーラ25とにおいて、順次、加熱された後に供給される。
そして、超臨界圧液加熱部24では、熱水(F21+F23A)と、低沸点媒体M25との間において、熱交換が行われる。超臨界圧液加熱部24は、たとえば、対向流式の熱交換器であって、熱水(F21+F23A)と低沸点媒体M25との間で熱交換が行われる。
超臨界圧液加熱部24においては、熱水(F21+F23A)が低沸点媒体M25との熱交換によって冷却される。そして、超臨界圧液加熱部24から排出された熱水F24が還元井(図示省略)へ還元される。
この一方で、超臨界圧液加熱部24においては、低沸点媒体M25が熱水(F21+F23A)との熱交換によって加熱される。そして、超臨界圧液加熱部24から、その加熱された低沸点媒体M24が、超臨界圧液として流れ出る。つまり、低沸点媒体M24が、擬臨界温度よりも温度が低い超臨界圧流体として、超臨界圧液加熱部24から流れ出る。
[A−4]ガスクーラ25
ガスクーラ25は、蒸気タービン11から排気された蒸気F11のうち、擬臨界温度加熱部23において熱水F23Aが分離されたガス成分F23Bを冷却する。ガスクーラ25は、再生部43から供給された超臨界圧の低沸点媒体M43Aを冷媒(冷却源)として用いて、そのガス成分F23Bを冷却する。
ガスクーラ25は、蒸気タービン11から排気された蒸気F11のうち、擬臨界温度加熱部23において熱水F23Aが分離されたガス成分F23Bを冷却する。ガスクーラ25は、再生部43から供給された超臨界圧の低沸点媒体M43Aを冷媒(冷却源)として用いて、そのガス成分F23Bを冷却する。
具体的には、ガスクーラ25は、擬臨界温度加熱部23との間に配管が設けられており、その配管を介して、擬臨界温度加熱部23から排出されたガス成分F23Bが流入する。ガス成分F23Bは、地熱流体F0に含有する炭酸ガスなどの不凝縮ガスを含んだ状態で、ガスクーラ25に流入する。
これと共に、ガスクーラ25は、再生部43との間に配管が設けられており、その配管を介して、再生部43から低沸点媒体M43Aが流入する。この低沸点媒体M43Aは、媒体タービン31から流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された状態で、再生部43において加熱された後に供給される。
そして、ガスクーラ25では、ガス成分F23Bと低沸点媒体M43Aとの間において、熱交換が行われる。ガスクーラ25は、たとえば、多管式熱交換器であって、ガス成分F23Bと低沸点媒体M43Aとの間で熱交換が行われる。
ガスクーラ25においては、ガス成分F23Bが低沸点媒体M43Aとの熱交換によって冷却される。これにより、ガス成分F23Bの一部が凝縮し、熱水F25Aとして、還元井(図示省略)へ排出される。また、ガス成分F23Bにおいて凝縮されなかった不凝縮ガスF25Bが、ガスクーラ25から外部へ排出される。
この一方で、ガスクーラ25においては、低沸点媒体M43Aがガス成分F23Bとの熱交換によって加熱される。そして、ガスクーラ25で熱交換が行われた低沸点媒体M25が、ガスクーラ25から流出する。
[A−5]媒体タービン31
媒体タービン31は、加熱部20によって加熱された超臨界圧の低沸点媒体M21が作動媒体として供給される。つまり、媒体タービン31は、超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とにおいて、順次、加熱された低沸点媒体M21が内部に供給されて駆動する。
媒体タービン31は、加熱部20によって加熱された超臨界圧の低沸点媒体M21が作動媒体として供給される。つまり、媒体タービン31は、超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とにおいて、順次、加熱された低沸点媒体M21が内部に供給されて駆動する。
具体的には、媒体タービン31は、主蒸気止め弁VM21(MSV)が設置された配管が、超臨界圧ガス加熱部21との間に設けられており、その配管を介して、低沸点媒体M21が作動媒体として流入する。そして、媒体タービン31は、その低沸点媒体M21の供給によって、ケーシング(図示省略)の内部に設置されたタービンロータ(図示省略)が回転する。
媒体タービン31は、蒸気タービン11と同様に、たとえば、軸流タービンであって、静翼(ノズル翼)と動翼(タービン羽根)とによって構成されるタービン段落が、タービンロータの回転軸に沿って、複数段、設けられている。低沸点媒体M21は、媒体タービン31において一方の端部に位置する初段のタービン段落に供給された後に、各タービン段落において、順次、仕事を行ってタービンロータを回転させる。低沸点媒体M21は、一方の端部から他方の端部へ流れるに従って、圧力および温度が低下し、他方の端部に位置する最終段のタービン段落を通過した後に流れ出る。
媒体タービン31においてタービンロータの回転軸には、発電機32が連結されており、タービンロータの回転によって発電機32が駆動して、発電が行なわれる。なお、本実施形態では、上記のように、媒体タービン31が軸流式である場合について示したが、これに限らない。媒体タービン31は、半径流式(幅流式)などの種々の方式であってもよい。
[A−6]凝縮部41
凝縮部41は、凝縮器であって、媒体タービン31から再生部43を介して供給された低沸点媒体M43Bを凝縮する。凝縮部41は、冷却水供給部50から供給される冷却水f52を用いて、その低沸点媒体M43Bを冷却して凝縮する。
凝縮部41は、凝縮器であって、媒体タービン31から再生部43を介して供給された低沸点媒体M43Bを凝縮する。凝縮部41は、冷却水供給部50から供給される冷却水f52を用いて、その低沸点媒体M43Bを冷却して凝縮する。
具体的には、凝縮部41は、再生部43との間に配管が設けられており、その配管を介して、再生部43から低沸点媒体M43Bが流入する。
また、凝縮部41は、冷却水供給部50との間に配管が設けられており、その配管を介して、冷却水供給部50から排出された冷却水f52が流入する。
そして、凝縮部41では、低沸点媒体M43Bと冷却水f52との間において、熱交換が行われる。凝縮部41は、たとえば、並流式の熱交換器であって、低沸点媒体M43Bと冷却水f52との間で熱交換が行われる。
凝縮部41においては、低沸点媒体M43Bが冷却水f52との熱交換によって冷却されて凝縮される。そして、その凝縮された液体の低沸点媒体M41が、凝縮部41から流れ出る。
この一方で、凝縮部41においては、冷却水f52が低沸点媒体M43Aとの熱交換によって加熱される。そして、凝縮部41から冷却水f41が外部へ排出される。
[A−7]超臨界圧媒体ポンプ42
超臨界圧媒体ポンプ42は、凝縮部41によって凝縮された低沸点媒体M41を昇圧し、再生部43に送る。
超臨界圧媒体ポンプ42は、凝縮部41によって凝縮された低沸点媒体M41を昇圧し、再生部43に送る。
具体的には、超臨界圧媒体ポンプ42は、凝縮部41との間に配管が設けられており、その配管を介して、凝縮部41から液体の低沸点媒体M41が流入する。そして、超臨界圧媒体ポンプ42は、その低沸点媒体M41を臨界圧以上に昇圧する。
超臨界圧媒体ポンプ42は、その超臨界圧に昇圧した低沸点媒体M42を、再生部43に移送する。
[A−8]再生部43
再生部43は、再生器であって、媒体タービン31から排気された低沸点媒体M31(排気蒸気)と、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42との間において、熱交換が行われる。
再生部43は、再生器であって、媒体タービン31から排気された低沸点媒体M31(排気蒸気)と、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42との間において、熱交換が行われる。
具体的には、再生部43は、媒体タービン31の排気口との間に配管が設けられており、その配管を介して、媒体タービン31から低沸点媒体M31が流入する。
これと共に、再生部43は、超臨界圧媒体ポンプ42との間に配管が設けられており、その配管を介して、超臨界圧媒体ポンプ42で昇圧された低沸点媒体M42が流入する。
そして、再生部43では、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31と、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42との間において、熱交換が行われる。再生部43は、たとえば、対向流式の熱交換器であって、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31と、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42との間で熱交換が行われる。
再生部43においては、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31が、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42との熱交換によって冷却される。そして、その冷却された低沸点媒体M43Bが、再生部43から凝縮部41に供給される。
この一方で、再生部43においては、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42が、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31との熱交換によって加熱される。そして、その加熱された低沸点媒体M43Aが、再生部43からガスクーラ25に供給される。
[A−9]冷却水供給部50
冷却水供給部50は、冷却水ポンプ51と冷却器52と冷却ファン53とを含み、凝縮部41に冷却水f52を供給する。
冷却水供給部50は、冷却水ポンプ51と冷却器52と冷却ファン53とを含み、凝縮部41に冷却水f52を供給する。
具体的には、冷却水供給部50においては、冷却水ポンプ51が外部から冷却水f0を吸引し、その吸引した冷却水f51を冷却器52に送る。そして、冷却ファン53による冷却風を用いて、冷却器52に送られた冷却水f51を冷却する。そして、冷却器52で冷却された冷却水f52が、凝縮部41に供給される。
[B]地熱発電システムでの動作
上記の地熱発電システムにおける動作について、図1を参照して説明する。
上記の地熱発電システムにおける動作について、図1を参照して説明する。
ここでは、地熱発電システムにおける動作に関して、地熱流体の流れ(実線の矢印)と、低沸点媒体の流れ(破線の矢印)とに分けて、詳細に説明する。
[B−1]地熱流体の流れ(図1中の実線の矢印)について
地熱流体(実線の矢印)は、図1に示すように、生産井(図示省略)から各部(気液分離部10、蒸気タービン11、加熱部20、ガスクーラ25)を介して還元井(図示省略)に還元される。つまり、地熱流体(実線の矢印)は、フラッシュサイクルにおいて用いられる。
地熱流体(実線の矢印)は、図1に示すように、生産井(図示省略)から各部(気液分離部10、蒸気タービン11、加熱部20、ガスクーラ25)を介して還元井(図示省略)に還元される。つまり、地熱流体(実線の矢印)は、フラッシュサイクルにおいて用いられる。
具体的には、まず、地熱流体F0が生産井(図示省略)から気液分離部10に流入する。そして、その地熱流体F0が気液分離部10において蒸気F10Aと熱水F10Bとに分離される。
ここで、気液分離部10で分離された熱水F10Bは、加熱部20のうち、超臨界圧ガス加熱部21に加熱媒体(第1の加熱媒体)として流入する。そして、その熱水F10Bは、超臨界圧ガス加熱部21において、擬臨界温度加熱部23から供給された低沸点媒体M23との熱交換が行われた後に、超臨界圧ガス加熱部21から排出される。
この一方で、気液分離部10で分離された蒸気F10Aは、作動媒体として蒸気タービン11に流入した後に、蒸気タービン11から排気される。蒸気タービン11から排気された蒸気F11は、最初に、加熱部20のうち、擬臨界温度加熱部23に加熱媒体(第2の加熱媒体)として供給される。その蒸気F11は、擬臨界温度加熱部23において、超臨界圧液加熱部24から供給された低沸点媒体M24との熱交換により復水(凝縮)し、擬臨界温度加熱部23から熱水F23Aとして排出される。この他に、蒸気タービン11から排気された蒸気F11において、熱水F23Aが分離されたガス成分F23B(蒸気)が、擬臨界温度加熱部23から排出される。
つぎに、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21と、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aとのそれぞれが合流する。その後、その合流した熱水(F21+F23A)が、加熱媒体として、超臨界圧液加熱部24に流入する。その合流後の熱水(F21+F23A)は、超臨界圧液加熱部24において、ガスクーラ25から供給された低沸点媒体M25との熱交換が行われた後に、超臨界圧液加熱部24から排出される。超臨界圧液加熱部24から排出された熱水F24は、還元井(図示省略)に還元される。
このように、気液分離部10で分離された熱水F10Bは、加熱部20において、超臨界圧ガス加熱部21と超臨界圧液加熱部24とのそれぞれに加熱媒体(第1の加熱媒体)として、順次、供給され、熱交換が行われる。また、蒸気タービン11から排気された蒸気F11は、加熱部20において、擬臨界温度加熱部23と超臨界圧液加熱部24とのそれぞれに、加熱媒体(第2の加熱媒体)として、順次、供給され、熱交換が行われる。
擬臨界温度加熱部23から排出されたガス成分F23Bは、超臨界圧媒体ポンプ42から供給された低沸点媒体M42との熱交換がガスクーラ25において行われ、冷却される。これにより、ガス成分F23Bは、一部が凝縮し、熱水F25Aとして、ガスクーラ25から還元井(図示省略)へ還元される。この一方で、ガス成分F23Bのうち、ガスクーラ25で凝縮されなかった不凝縮ガスF25Bが、分離され、ガスクーラ25から外部へ排出される。
[B−2]低沸点媒体の流れ(図1中の破線の矢印)について
低沸点媒体(破線の矢印)は、図1に示すように、各部(媒体タービン31、凝縮部41、超臨界圧媒体ポンプ42、再生部43、ガスクーラ25、加熱部20)を循環する。つまり、低沸点媒体(破線の矢印)は、バイナリサイクルにおいて用いられる。
低沸点媒体(破線の矢印)は、図1に示すように、各部(媒体タービン31、凝縮部41、超臨界圧媒体ポンプ42、再生部43、ガスクーラ25、加熱部20)を循環する。つまり、低沸点媒体(破線の矢印)は、バイナリサイクルにおいて用いられる。
具体的には、低沸点媒体M21は、媒体タービン31の内部に作動媒体として流入し、発電機32を駆動させた後に、媒体タービン31から流れ出る。
つぎに、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31は、再生部43を介して、凝縮部41に流入し、凝縮部41で凝縮される。
つぎに、凝縮部41によって凝縮された低沸点媒体M41は、超臨界圧媒体ポンプ42に流入し、超臨界圧媒体ポンプ42において超臨界圧に昇圧される。
つぎに、超臨界圧媒体ポンプ42で超臨界圧に昇圧された低沸点媒体M42は、超臨界圧媒体ポンプ42から再生部43に移送される。再生部43では、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31と、超臨界圧媒体ポンプ42によって昇圧された低沸点媒体M42との間において、熱交換が行われる。
超臨界圧媒体ポンプ42で昇圧された超臨界圧の低沸点媒体M42は、再生部43での熱交換により加熱された後には、再生部43から、ガスクーラ25と加熱部20とを順次介して、媒体タービン31に作動媒体として供給される。
ここでは、再生部43から供給された超臨界圧の低沸点媒体M43Aは、まず、ガスクーラ25に流入する。そして、その低沸点媒体M43Aは、ガスクーラ25において、擬臨界温度加熱部23から供給されたガス成分F23Bとの熱交換によって加熱され、その後、ガスクーラ25から流れ出る。
つぎに、ガスクーラ25から流出した超臨界圧の低沸点媒体M25は、超臨界圧液加熱部24に流入する。そして、その低沸点媒体M25は、超臨界圧ガス加熱部21と擬臨界温度加熱部23との両者から流れ出た後に合流した熱水(F21+F23A)との熱交換によって加熱される。その後、超臨界圧液加熱部24で加熱された低沸点媒体M24は、超臨界圧液加熱部24から流れ出る。
つぎに、超臨界圧液加熱部24から流出した超臨界圧の低沸点媒体M24は、擬臨界温度加熱部23に流入する。そして、その低沸点媒体M24は、蒸気タービン11から排出された蒸気F11との熱交換によって加熱される。ここでは、擬臨界温度よりも低い温度の超臨界圧液の状態から、擬臨界温度を含んだ所定の温度範囲になるように加熱される。本実施形態では、ガスクーラ25において不凝縮ガスF25Bを放出する圧力によって、蒸気タービン11から排出される蒸気F11の圧力を設定することで、擬臨界温度加熱部23において、低沸点媒体M23が擬臨界温度付近の温度になるように加熱される。その後、擬臨界温度加熱部23で加熱された低沸点媒体M23は、擬臨界温度加熱部23から流れ出る。
つぎに、擬臨界温度加熱部23から流出した超臨界圧の低沸点媒体M23は、超臨界圧ガス加熱部21に流入する。そして、その低沸点媒体M23は、気液分離部10で分離された熱水F10Bとの熱交換によって加熱される。ここでは、擬臨界温度よりも高い温度の超臨界圧ガスになるように加熱される。その後、超臨界圧ガス加熱部21で加熱された超臨界圧の低沸点媒体M21は、上述したように、媒体タービン31へ作動媒体として供給される。
[B−3]地熱流体と低沸点媒体の温度推移について
図2は、第1実施形態に係る地熱発電システムの加熱部20において、熱水・蒸気(地熱流体)の温度推移と、低沸点媒体の温度推移とを示す図である。図2では、低沸点媒体の場合を破線で示し、熱水・蒸気(地熱流体)の場合を実線で示している。
図2は、第1実施形態に係る地熱発電システムの加熱部20において、熱水・蒸気(地熱流体)の温度推移と、低沸点媒体の温度推移とを示す図である。図2では、低沸点媒体の場合を破線で示し、熱水・蒸気(地熱流体)の場合を実線で示している。
また、図2において、縦軸は、温度Tである。横軸は、加熱部20において、熱水・蒸気と低沸点媒体とのそれぞれが流れる位置xである。すなわち、低沸点媒体(破線)の場合には、加熱部20を構成する各部(超臨界圧ガス加熱部21、擬臨界温度加熱部23、超臨界圧液加熱部24)において、低沸点媒体が流入する入口が左側に位置し、流出する出口が右側に位置する。一方で、熱水・蒸気(実線)の場合には、加熱部20を構成する各部において、熱水または蒸気が流入する入口が右側に位置し、流出する出口が左側に位置する。
[B−3−1]低沸点媒体の温度推移
図2において破線で示すように、低沸点媒体は、加熱部20を構成する各部を流れることで、温度が上昇する。つまり、低沸点媒体は、超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とのそれぞれにおいて、入口(図2の左側)から出口(図2の右側)に向かって、順次、流れることで、温度が上昇する。
図2において破線で示すように、低沸点媒体は、加熱部20を構成する各部を流れることで、温度が上昇する。つまり、低沸点媒体は、超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とのそれぞれにおいて、入口(図2の左側)から出口(図2の右側)に向かって、順次、流れることで、温度が上昇する。
加熱部20のうち、擬臨界温度加熱部23では、低沸点媒体は、たとえば、入口温度が擬臨界温度TEよりも低い状態から、擬臨界温度TEを経て、出口温度が擬臨界温度TEよりも高い状態になるように推移する。
[B−3−2]熱水・蒸気の温度推移
図2において実線で示すように、熱水・蒸気は、超臨界圧ガス加熱部21において、入口(図2の右側)から出口(図2の左側)に向かって流れることで、温度が下降する。
図2において実線で示すように、熱水・蒸気は、超臨界圧ガス加熱部21において、入口(図2の右側)から出口(図2の左側)に向かって流れることで、温度が下降する。
擬臨界温度加熱部23においては、熱水・蒸気は、ほぼ一定の温度で入口(図2の右側)から出口(図2の左側)へ向かって流れる。擬臨界温度加熱部23では、熱水・蒸気は、超臨界圧液加熱部21の出口温度よりも低い温度を保持して、入口と出口の間を推移する。
超臨界圧液加熱部24においては、超臨界圧ガス加熱部21の場合と同様に、入口(図2の右側)から出口(図2の左側)に向かって流れることで、温度が下降する。熱水・蒸気は、超臨界圧液加熱部24の入口温度が、超臨界圧ガス加熱部21の出口温度よりも低く、擬臨界温度加熱部23の入口温度および出口温度よりも高い温度であって、超臨界圧液加熱部24の出口温度が、擬臨界温度加熱部23の入口温度および出口温度よりも低い温度になるように推移する。
[B−4]擬臨界温度加熱部23での温度推移について
上記のように、擬臨界温度加熱部23では、熱水・蒸気は、飽和温度で、ほぼ一定に推移して、復水(凝縮)される。つまり、擬臨界温度加熱部23では、熱水・蒸気は、低沸点媒体との熱交換量に依存せずに、温度がほぼ一定の状態で流れる。
上記のように、擬臨界温度加熱部23では、熱水・蒸気は、飽和温度で、ほぼ一定に推移して、復水(凝縮)される。つまり、擬臨界温度加熱部23では、熱水・蒸気は、低沸点媒体との熱交換量に依存せずに、温度がほぼ一定の状態で流れる。
また、擬臨界温度加熱部23では、低沸点媒体は、第1の超臨界圧ガス加熱部21及び超臨界圧液加熱部24の場合よりも、温度が変化する割合が小さい。
図3は、第1実施形態に係る地熱発電システムの擬臨界温度加熱部23において、低沸点媒体の温度と、比熱との関係を示す図である。図3において、横軸は、温度T(℃)を示しり、縦軸は、比熱Cp(定圧比熱)を示している。
図3に示すように、擬臨界温度TEは、比熱Cpが極大値になる温度である。擬臨界温度加熱部23では、この擬臨界温度TEを含んだ所定の温度範囲R(擬臨界温度TE付近)になるように、低沸点媒体M23が熱交換によって加熱される。このため、擬臨界温度加熱部23では、超臨界圧の低沸点媒体は、比熱Cpが大きく、熱容量が大きくなるので、小さな温度の変化で温度が上昇する。そして、擬臨界温度加熱部23では、熱水・蒸気は、飽和温度で一定に保持される。
これに対して、本実施形態と異なり、低沸点媒体が超臨界圧より小さい亜臨界圧である場合には、擬臨界温度付近での比熱Cpの挙動(図3参照)のように、比熱Cpが極大値になることがないので、熱容量が大きい状態にならない。亜臨界圧の低沸点媒体を気化(蒸発)させる場合には、熱水・蒸気(ここでは、蒸気)を復水させる場合と同様に、亜臨界圧の低沸点媒体が一定の飽和温度で推移する。したがって、亜臨界圧の低沸点媒体を気化(蒸発)させるためには、熱水・蒸気(ここでは、蒸気)と、亜臨界圧の低沸点媒体との両者のトータルの潜熱量が、ほぼ等しくなる圧力に設計する必要がある。その結果、各部の条件(各部の圧力、低沸点媒体の種類など)について自由度が小さくなる場合がある。換言すると、亜臨界圧の低沸点媒体を気化させるときには、低沸点媒体が飽和温度で一定に推移するため、低沸点媒体の蒸発潜熱と熱水の凝縮潜熱とを同じにして熱交換させるために、諸条件の設定が必要になる。
しかし、本実施形態では、上記したように、擬臨界温度加熱部23において、超臨界圧の低沸点媒体M23が、擬臨界温度TEを含んだ所定の温度範囲R(擬臨界温度TEの付近)になるように加熱される。つまり、超臨界圧の低沸点媒体M23は、擬臨界温度TE付近では、比熱Cpが大きいゆえに、温度上昇カーブが緩くなるものの、超臨界圧の媒体であるゆえ、飽和領域を経ることなく熱水の凝縮潜熱により気化する。このため、本実施形態においては、低沸点媒体を気化(蒸発)させるのに、低沸点媒体が亜臨界圧の場合のように特定の条件にする必要性が減少し、条件(各部の圧力、低沸点媒体の種類など)の自由度を大きくすることができる。
なお、上記において、「擬臨界温度TEを含んだ所定の温度範囲R」とは、図3に示すように、たとえば、下限値が臨界温度TCであって、上限値が、擬臨界温度TEと臨界温度TCとの差分値(TE−TC)を、擬臨界温度TEに対して加算した値に相当する(つまり、TC≦R≦(TE+(TE−TC))。
[C]まとめ
以上のように、本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。加熱部20では、超臨界圧の低沸点媒体M25,M24,M23を加熱した後に、媒体タービン31に作動媒体として供給する。このように、本実施形態では、媒体タービン31の作動媒体が超臨界圧であるので、バイナリサイクルの発電効率を向上させることができる。
以上のように、本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。加熱部20では、超臨界圧の低沸点媒体M25,M24,M23を加熱した後に、媒体タービン31に作動媒体として供給する。このように、本実施形態では、媒体タービン31の作動媒体が超臨界圧であるので、バイナリサイクルの発電効率を向上させることができる。
本実施形態の加熱部20において、超臨界圧ガス加熱部21は、気液分離部10(第1の気液分離部)で分離された熱水F10Bを加熱媒体として用いて、擬臨界温度加熱部23から供給された低沸点媒体M23を加熱する。そして、擬臨界温度加熱部23は、蒸気タービン11から排出された蒸気F11を加熱媒体として用いて、超臨界圧液加熱部24から供給された低沸点媒体M24を加熱する。擬臨界温度加熱部23では、擬臨界温度を含んだ所定の温度範囲に低沸点媒体M24を加熱する。このように、擬臨界温度加熱部23では、超臨界圧の低沸点媒体M23が擬臨界温度TEの付近に加熱されるので、上記したように、条件(各部の圧力、低沸点媒体の種類など)の自由度を大きくすることが可能であり、その結果、発電効率の向上を容易に実現することができる。
本実施形態の加熱部20において、超臨界圧液加熱部24は、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21と、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aとの両者が合流した熱水(F21+F23A)を、加熱媒体として用いて、低沸点媒体M25を加熱する。このため、効率良く、低沸点媒体M25を加熱することができる。その結果、本実施形態では、バイナリサイクルの発電効率を向上させることができる。
更に、本実施形態の地熱発電システムは、ガスクーラ25を有する。ガスクーラ25は、擬臨界温度加熱部23において蒸気F11から分離され排出されたガス成分F23Bを、加熱媒体として用いて、低沸点媒体M43Aを加熱する。このため、本実施形態は、ガス成分F23Bの熱を効率良く利用して低沸点媒体M43Aを加熱するので、バイナリサイクルの発電効率を向上させることができる。
したがって、本実施形態の地熱発電システムは、上記したように、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
[D]変形例
本実施形態の地熱発電システムでは、再生部43が設置されているが、これに限らない。再生部43を設置しなくてもよい。
本実施形態の地熱発電システムでは、再生部43が設置されているが、これに限らない。再生部43を設置しなくてもよい。
<第2実施形態>
[A]構成等
図4は、第2実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
[A]構成等
図4は、第2実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
図4に示すように、本実施形態の地熱発電システムは、気液分離部22が更に設けられている。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第1実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。
気液分離部22(第2の気液分離部)は、図4に示すように、超臨界圧ガス加熱部21との間に配管が設置されており、その配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21が流入する。つまり、気液分離部22は、他の気液分離部10(第1の気液分離部)によって分離された熱水F10Bが、超臨界圧ガス加熱部21を介して、供給される。
そして、気液分離部22は、超臨界圧ガス加熱部21から供給された熱水F21を減圧することによって、蒸気F22Aと熱水F22Bとに分離する。
気液分離部22は、分離した蒸気F22Aが排出される配管が、蒸気タービン11と擬臨界温度加熱部23との間に設置された配管に連結されている。気液分離部22で分離された蒸気F22Aは、その配管を介して、蒸気タービン11から排出された蒸気F11に合流する。そして、その合流した蒸気(F11+22A)が、加熱媒体として、擬臨界温度加熱部23に流入する。
また、気液分離部22は、分離した熱水F22Bを排出する配管が、擬臨界温度加熱部23と超臨界圧液加熱部24との間に設置された配管に連結されている。気液分離部22で分離された熱水F22Bは、その配管を介して、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aに合流する。そして、その合流した熱水(F22B+F23A)が、加熱媒体として、超臨界圧液加熱部24に流入する。
[B]まとめ
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第1実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、第1実施形態の場合と同様に、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第1実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、第1実施形態の場合と同様に、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
また、本実施形態の地熱発電システムでは、上記のように、気液分離部22(第2の気液分離部)が更に設置されている。そして、気液分離部22によって分離された熱水F22Bが、超臨界圧液加熱部24において、加熱媒体(第1の加熱媒体)として用いられる。また、気液分離部22によって分離された蒸気F22Aが、蒸気タービン11から排出された蒸気F11と共に、擬臨界温度加熱部23において加熱媒体(第2の加熱媒体)として用いられる。このため、本実施形態の地熱発電システムは、更に、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態は、超臨界圧ガス加熱部21から供給された熱水F21を減圧したときに、蒸気が発生する場合に適用できる。
<第3実施形態>
[A]構成等
図5は、第3実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
[A]構成等
図5は、第3実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
図5に示すように、本実施形態の地熱発電システムは、超臨界圧液加熱部24の構成が、第1実施形態の場合と異なる。また、第1実施形態の場合と異なり、再生部43が設置されていない(図1参照)。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第1実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。
[A−1]超臨界圧液加熱部24
超臨界圧液加熱部24は、図5に示すように、第1の超臨界圧液加熱部241と、第2の超臨界圧液加熱部242とを含む。超臨界圧液加熱部24では、第2の超臨界圧液加熱部242と第1の超臨界圧液加熱部241とにおいて、順次、低沸点媒体(M42,M25)を加熱する。
超臨界圧液加熱部24は、図5に示すように、第1の超臨界圧液加熱部241と、第2の超臨界圧液加熱部242とを含む。超臨界圧液加熱部24では、第2の超臨界圧液加熱部242と第1の超臨界圧液加熱部241とにおいて、順次、低沸点媒体(M42,M25)を加熱する。
以下より、超臨界圧液加熱部24を構成する各部について、詳細に説明する。
[A−1−1]第1の超臨界圧液加熱部241
超臨界圧液加熱部24のうち、第1の超臨界圧液加熱部241は、擬臨界温度加熱部23との間に配管が設置されており、その配管を介して、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aが供給される。つまり、第1の超臨界圧液加熱部241は、蒸気タービン11から排気された蒸気F11が、擬臨界温度加熱部23を介して、加熱媒体として流入する。
超臨界圧液加熱部24のうち、第1の超臨界圧液加熱部241は、擬臨界温度加熱部23との間に配管が設置されており、その配管を介して、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aが供給される。つまり、第1の超臨界圧液加熱部241は、蒸気タービン11から排気された蒸気F11が、擬臨界温度加熱部23を介して、加熱媒体として流入する。
また、第1の超臨界圧液加熱部241は、ガスクーラ25との間に配管が設置されており、その配管を介して、ガスクーラ25から排出された低沸点媒体M25が流入する。
そして、第1の超臨界圧液加熱部241では、熱水F23Aと低沸点媒体M25との間において、熱交換が行われる。
第1の超臨界圧液加熱部241においては、熱水F23Aが低沸点媒体M25との熱交換によって冷却されて排出される。第1の超臨界圧液加熱部241から排出された熱水F241は、還元井(図示省略)に還元される。
この一方で、第1の超臨界圧液加熱部241においては、低沸点媒体M25が熱水F23Aとの熱交換によって加熱された後に、第1の超臨界圧液加熱部241から流れ出る。第1の超臨界圧液加熱部241から流出した低沸点媒体M241は、擬臨界温度加熱部23に供給される。
[A−1−2]第2の超臨界圧液加熱部242
超臨界圧液加熱部24のうち、第2の超臨界圧液加熱部242は、超臨界圧ガス加熱部21との間に配管が設置されており、その配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21が供給される。つまり、第2の超臨界圧液加熱部242は、気液分離部10で分離された熱水F10が、超臨界圧ガス加熱部21を介して、加熱媒体として流入する。
超臨界圧液加熱部24のうち、第2の超臨界圧液加熱部242は、超臨界圧ガス加熱部21との間に配管が設置されており、その配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21が供給される。つまり、第2の超臨界圧液加熱部242は、気液分離部10で分離された熱水F10が、超臨界圧ガス加熱部21を介して、加熱媒体として流入する。
また、第2の超臨界圧液加熱部242は、超臨界圧媒体ポンプ42との間に配管が設置されており、その配管を介して、超臨界圧媒体ポンプ42において超臨界圧に昇圧された低沸点媒体M42が供給される。
そして、第2の超臨界圧液加熱部242では、熱水F21と低沸点媒体M42との間において、熱交換が行われる。
第2の超臨界圧液加熱部242においては、熱水F21が低沸点媒体M42との熱交換によって冷却されて排出される。第2の超臨界圧液加熱部242から排出された熱水F242は、減圧弁VF242が設置された配管を流れた後に、第1の超臨界圧液加熱部241から排出された熱水F241に合流する。その後、その合流した熱水(F241+F242)が、還元井(図示省略)へ還元される。
この一方で、第2の超臨界圧液加熱部242においては、低沸点媒体M42が熱水F21との熱交換によって加熱された後に、第2の超臨界圧液加熱部242から流出する。第2の超臨界圧液加熱部242から流出した低沸点媒体M242は、ガスクーラ25に供給される。
[A−2]ガスクーラ25
ガスクーラ25は、上記の実施形態と同様に、蒸気タービン11から排出された蒸気F11のうち、擬臨界温度加熱部23において熱水F23Aが分離されたガス成分F23B(蒸気)を冷却する。
ガスクーラ25は、上記の実施形態と同様に、蒸気タービン11から排出された蒸気F11のうち、擬臨界温度加熱部23において熱水F23Aが分離されたガス成分F23B(蒸気)を冷却する。
本実施形態では、上記の実施形態と異なり、ガスクーラ25は、第2の超臨界圧液加熱部242との間に配管が設けられており、その配管を介して、第2の超臨界圧液加熱部242から低沸点媒体M242が流入する。そして、ガスクーラ25は、その低沸点媒体M242を冷媒として用いて、そのガス成分F23B(蒸気)を冷却する。
ガスクーラ25において、低沸点媒体M242は、ガス成分F23Bとの熱交換によって加熱された後に、ガスクーラ25から流出する。ガスクーラ25から流出した低沸点媒体M25は、第1の超臨界圧液加熱部241に供給される。
[B]まとめ
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第1実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、第1実施形態の場合と同様に、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第1実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、第1実施形態の場合と同様に、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
また、本実施形態では、超臨界圧液加熱部24は、上記のように、第1の超臨界圧液加熱部241と、第2の超臨界圧液加熱部242とを含む。ここでは、第1の超臨界圧液加熱部241は、第2の超臨界圧液加熱部242で加熱された後にガスクーラ25から供給された低沸点媒体M25を、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aを用いて加熱する。また、第2の超臨界圧液加熱部242は、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21を用いて、媒体タービン31から流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された低沸点媒体M42を加熱する。このため、超臨界圧液加熱部24では、第1の超臨界圧液加熱部241と、第2の超臨界圧液加熱部242とのそれぞれにおいて、効率良く、低沸点媒体M25を加熱することができる。その結果、本実施形態では、バイナリサイクルの発電効率を向上させることができる。特に、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31の過熱度が小さく、再生能力が小さい場合に、好適である。
<第4実施形態>
[A]構成等
図6は、第4実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
[A]構成等
図6は、第4実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
図6に示すように、本実施形態の地熱発電システムは、ガスクーラ25と第2の超臨界圧液加熱部242との関係が、第3実施形態の場合と異なる(図5参照)。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第3実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。
ガスクーラ25は、図6に示すように、第3実施形態の場合と異なり、超臨界圧媒体ポンプ42との間に配管が設置されており、その配管を介して、超臨界圧媒体ポンプ42において超臨界圧に昇圧された低沸点媒体M42が流入する。そして、ガスクーラ25は、その低沸点媒体M42を冷媒として用いて、ガス成分F23B(蒸気)を冷却する。
ガスクーラ25において、低沸点媒体M42は、ガス成分F23Bとの熱交換によって加熱された後に、ガスクーラ25から流出する。ガスクーラ25から流出した低沸点媒体M25は、第3実施形態の場合と異なり、第2の超臨界圧液加熱部242に供給される。
そして、第2の超臨界圧液加熱部242において、低沸点媒体M25が加熱されて、第2の超臨界圧液加熱部242から流出する。その後、第2の超臨界圧液加熱部242から流出した低沸点媒体M242が、第1の超臨界圧液加熱部241において加熱される。
なお、本実施形態では、低沸点媒体の温度は、第1の超臨界圧液加熱部241の方が第2の超臨界圧液加熱部242よりも高いが、その逆であってもよい。
[B]まとめ
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第3実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第3実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態の地熱発電システムでは、上記のように、第1の超臨界圧液加熱部241は、擬臨界温度加熱部23から排出された熱水F23Aを用いて、第2の超臨界圧液加熱部242から供給された低沸点媒体M242を加熱する。また、第2の超臨界圧液加熱部242は、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21を用いて、ガスクーラ25から供給された低沸点媒体M25を加熱する。このため、超臨界圧液加熱部24では、第1の超臨界圧液加熱部241と、第2の超臨界圧液加熱部242とのそれぞれにおいて、効率良く、低沸点媒体M25を加熱することができる。その結果、本実施形態では、バイナリサイクルの発電効率を向上させることができる。特に、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31の再生能力が大きい場合に、好適である。
<第5実施形態>
[A]構成等
図7は、第5実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
[A]構成等
図7は、第5実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
図7に示すように、本実施形態の地熱発電システムは、加熱部20の構成の一部が第1実施形態の場合と異なる。この他に、第1実施形態の場合と異なり、気液分離部27(第3の気液分離部)と低圧媒体ポンプ421とを更に備える(図1参照)。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第1実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。
[A−1]加熱部20
加熱部20は、第1実施形態の場合と異なり、低圧液加熱部26を更に含む。このため、加熱部20においては、低圧液加熱部26と超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とにおいて、順次、低沸点媒体(M421,M25,M24,M23)が加熱される。
加熱部20は、第1実施形態の場合と異なり、低圧液加熱部26を更に含む。このため、加熱部20においては、低圧液加熱部26と超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とにおいて、順次、低沸点媒体(M421,M25,M24,M23)が加熱される。
加熱部20のうち、低圧液加熱部26は、超臨界圧ガス加熱部21との間に配管が設置されており、その配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から熱水F21が加熱媒体として流入する。低圧液加熱部26は、気液分離部10で分離された熱水F10Bが、超臨界圧ガス加熱部21を介して、加熱媒体として流れる。
また、低圧液加熱部26は、低圧媒体ポンプ421との間に配管が設置されており、その配管を介して、低圧媒体ポンプ421で昇圧された低沸点媒体M421が流入する。
そして、低圧液加熱部26では、熱水F21と低沸点媒体M421との間において、熱交換が行われる。低圧液加熱部26は、たとえば、対向流式の熱交換器であって、熱水F21と低沸点媒体M421との間で熱交換が行われる。
低圧液加熱部26においては、熱水F21が低沸点媒体M421との熱交換によって冷却されて排出される。低圧液加熱部26から排出された熱水F26は、減圧弁VF26が設置された配管を流れた後に、超臨界圧液加熱部24から排出された熱水F24に合流する。その後、その合流した熱水(F24+F26)が、還元井(図示省略)へ還元される。
この一方で、低圧液加熱部26においては、低沸点媒体M421が熱水F21との熱交換によって加熱された後に、低圧液加熱部26から流出する。低圧液加熱部26から流出した低沸点媒体M26は、超臨界圧よりも圧力が低い低圧液として、気液分離部27に供給される。
[A−2]気液分離部27(第3の気液分離部)
気液分離部27は、低圧液加熱部26との間に配管が設置されており、その配管を介して、低圧液加熱部26から排出された低沸点媒体M26が流入する。
気液分離部27は、低圧液加熱部26との間に配管が設置されており、その配管を介して、低圧液加熱部26から排出された低沸点媒体M26が流入する。
そして、気液分離部27は、その供給された低沸点媒体M26を、気体の低沸点媒体M27Aと、液体の低沸点媒体M27Bとに分離する。
気液分離部27で分離された液体の低沸点媒体M27Bは、超臨界圧媒体ポンプ42に供給される。この一方で、気液分離部27で分離された気体の低沸点媒体M27Aは、媒体タービン31に作動媒体として供給される。
[A−3]低圧媒体ポンプ421
低圧媒体ポンプ421は、凝縮部41との間に配管が設けられており、その配管を介して、凝縮部41から低沸点媒体M41が供給される。
低圧媒体ポンプ421は、凝縮部41との間に配管が設けられており、その配管を介して、凝縮部41から低沸点媒体M41が供給される。
そして、低圧媒体ポンプ421は、その供給された低沸点媒体M41を昇圧する。ここでは、低圧媒体ポンプ421は、超臨界圧よりも圧力が低い低圧液になるように、低沸点媒体M41を昇圧する。
低圧媒体ポンプ421で昇圧された低沸点媒体M421は、低圧媒体ポンプ421から低圧液加熱部26に供給され、その後、ガスクーラ25と加熱部20とにおいて、順次、加熱される。
[B]地熱発電システムでの動作
上記の地熱発電システムにおける動作について、図7を参照して説明する。
上記の地熱発電システムにおける動作について、図7を参照して説明する。
本実施形態において、気液分離部10で分離された熱水F10Bは、超臨界圧ガス加熱部21と低圧液加熱部26とに、加熱媒体(第1の加熱媒体)として、順次、流入して熱交換が行われる。
蒸気タービン11から排気された蒸気F11は、擬臨界温度加熱部23と超臨界圧液加熱部24とのそれぞれに、加熱媒体(第2の加熱媒体)として、順次、流入して熱交換が行われる。
この一方で、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31は、凝縮部41で凝縮され、低圧媒体ポンプ421で昇圧された後には、低圧液加熱部26で加熱される。そして、低圧液加熱部26で加熱された低沸点媒体M26が、気液分離部27において、気体の低沸点媒体M27Aと、液体の低沸点媒体M27Bとに分離される。
気液分離部27で分離された液体の低沸点媒体M27Bは、超臨界圧媒体ポンプ42で昇圧された後に、ガスクーラ25と超臨界圧液加熱部24と擬臨界温度加熱部23と超臨界圧ガス加熱部21とにおいて、順次、加熱される。その後、超臨界圧ガス加熱部21で加熱された低沸点媒体M21が、媒体タービン31において初段のタービン段落に作動媒体として供給される。
そして、気液分離部27で分離された気体の低沸点媒体M27Aは、媒体タービン31において初段のタービン段落よりも下流に位置する中段のタービン段落に、作動媒体として供給される。
[B]まとめ
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第4実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態の地熱発電システムにおいて、加熱部20は、第4実施形態と同様に、超臨界圧ガス加熱部21と、擬臨界温度加熱部23と、超臨界圧液加熱部24とを含む。このため、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
本実施形態では、上記のように、加熱部20が低圧液加熱部26を更に含むと共に、地熱発電システムに気液分離部27(第3の気液分離部)が設けられている。
低圧液加熱部26では、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21を用いて、媒体タービン31から流出し凝縮された後に昇圧された低沸点媒体M421を加熱する。低圧液加熱部26で加熱された低沸点媒体M26は、超臨界圧よりも圧力が低い低圧液として、気液分離部27に供給される。
気液分離部27は、低圧液加熱部26から供給された低沸点媒体M26を、気体の低沸点媒体M27Aと、液体の低沸点媒体M27Bとに分離する。気液分離部27で分離された液体の低沸点媒体M27Bは、超臨界圧媒体ポンプ42とガスクーラ25とを介して、超臨界圧液加熱部24に供給される。また、気液分離部27で分離された気体の低沸点媒体M27Aは、媒体タービン31において超臨界圧ガス加熱部21から低沸点媒体M21が作動媒体として供給される初段のタービン段落よりも後段に位置するタービン段落に、作動媒体として供給される。
このように、本実施形態では、媒体タービン31において中段に位置するタービン段落に、飽和状態の気体(飽和蒸気)である低沸点媒体M27Aを作動媒体として流入させている。このため、媒体タービン31の出口から流出する気体の低沸点媒体M31について、過熱度を低減させることができる。その結果、媒体タービン31の出口から流出した低沸点媒体M31の湿り度を小さくすることが可能であるので、タービン翼に対して影響を及ぼす、微小な液滴量を減少させることができる。
<第6実施形態>
[A]構成等
図8は、第6実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
[A]構成等
図8は、第6実施形態に係る地熱発電システムを示す系統図である。
図8に示すように、本実施形態の地熱発電システムは、第5実施形態の場合と異なり、気液分離部22(第2の気液分離部)と、再生部43とを備えている(図7参照)。本実施形態は、上記の点、および、関連する点を除き、第5実施形態の場合と同様である。このため、本実施形態において、上記の実施形態と重複する個所については、適宜、説明を省略する。
[A−1]気液分離部22(第2の気液分離部)
気液分離部22(第2の気液分離部)は、図8に示すように、他の気液分離部10(第1の気液分離部)によって分離された熱水F10Bが、超臨界圧ガス加熱部21を介して供給される。具体的には、気液分離部22は、減圧弁VF21が設けられた配管が超臨界圧ガス加熱部21との間に設置されており、その配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21が流入する。
気液分離部22(第2の気液分離部)は、図8に示すように、他の気液分離部10(第1の気液分離部)によって分離された熱水F10Bが、超臨界圧ガス加熱部21を介して供給される。具体的には、気液分離部22は、減圧弁VF21が設けられた配管が超臨界圧ガス加熱部21との間に設置されており、その配管を介して、超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21が流入する。
そして、気液分離部22は、その超臨界圧ガス加熱部21から排出された熱水F21を減圧することによって、蒸気F22Aと熱水F22Bとに分離する。
気液分離部22で分離された蒸気F22Aは、蒸気タービン11から排出された蒸気F11に合流する。その後、両者が合流した蒸気(F11+22A)が、加熱媒体として、擬臨界温度加熱部23に供給される。
また、気液分離部22で分離された熱水F22Bは、加熱媒体として、低圧液加熱部26に供給される。
[A−2]再生部43
再生部43は、媒体タービン31との間に配管が設けられており、その配管を介して、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31が流入する。
再生部43は、媒体タービン31との間に配管が設けられており、その配管を介して、媒体タービン31から流出した低沸点媒体M31が流入する。
また、再生部43は、低圧媒体ポンプ421との間に配管が設けられており、その配管を介して、低圧媒体ポンプ421で昇圧された低沸点媒体M421が流入する。
そして、再生部43では、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31と、低圧媒体ポンプ421から供給された低沸点媒体M421との間において、熱交換が行われる。
再生部43においては、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31が、低圧媒体ポンプ421から供給された低沸点媒体M421との熱交換によって冷却される。そして、その冷却された低沸点媒体M43Bが、再生部43から凝縮部41に供給される。
この一方で、再生部43においては、低圧媒体ポンプ421から供給された低沸点媒体M421が、媒体タービン31から供給された低沸点媒体M31との熱交換によって加熱される。そして、その加熱された低沸点媒体M43Aが、再生部43から低圧液加熱部26に供給される。
[B]まとめ
以上のように、本実施形態の地熱発電システムでは、第5実施形態の場合と同様に、加熱部20が低圧液加熱部26を更に含むと共に、気液分離部27(第3の気液分離部)が設けられている。このため、第5実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。また、媒体タービン31から流出する気体の低沸点媒体M31について過熱度を低減させることができるので、再生部43の負荷を低減できる。
以上のように、本実施形態の地熱発電システムでは、第5実施形態の場合と同様に、加熱部20が低圧液加熱部26を更に含むと共に、気液分離部27(第3の気液分離部)が設けられている。このため、第5実施形態の場合と同様な効果を奏することができる。また、媒体タービン31から流出する気体の低沸点媒体M31について過熱度を低減させることができるので、再生部43の負荷を低減できる。
さらに、本実施形態の地熱発電システムでは、第2実施形態の場合と同様に、気液分離部22(第2の気液分離部)が更に設置されている。このため、更に、地熱エネルギーの利用効率を向上することができ、発電量の増加を実現することができる。
<その他>
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…気液分離部(第1の気液分離部)、11…蒸気タービン、12…発電機、20…加熱部、21…超臨界圧ガス加熱部、22…気液分離部(第2の気液分離部)、23…擬臨界温度加熱部、24…超臨界圧液加熱部、25…ガスクーラ、26…低圧液加熱部、27…気液分離部(第3の気液分離部)、31…媒体タービン、32…発電機、41…凝縮部、42…超臨界圧媒体ポンプ、43…再生部、50…冷却水供給部、51…冷却水ポンプ、52…冷却器、53…冷却ファン、241…第1の超臨界圧液加熱部、242…第2の超臨界圧液加熱部、421…低圧媒体ポンプ
Claims (11)
- 生産井から供給される地熱流体を蒸気と熱水とに分離する、第1の気液分離部と、
前記第1の気液分離部によって分離された蒸気が作動媒体として供給される、蒸気タービンと、
前記第1の気液分離部によって分離された熱水および前記蒸気タービンから排出された蒸気を用いて、水よりも沸点が低い低沸点媒体を加熱する、加熱部と、
前記加熱部によって加熱された超臨界圧の低沸点媒体が作動媒体として供給される、媒体タービンと
を備え、
前記加熱部は、超臨界圧ガス加熱部と擬臨界温度加熱部と超臨界圧液加熱部とを含み、前記超臨界圧液加熱部と前記擬臨界温度加熱部と前記超臨界圧ガス加熱部とにおいて、順次、前記低沸点媒体を加熱し、
前記超臨界圧ガス加熱部では、前記第1の気液分離部で分離された熱水が第1の加熱媒体として供給されると共に、前記擬臨界温度加熱部で加熱された超臨界圧の低沸点媒体が供給され、当該第1の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われた後に、当該低沸点媒体が超臨界圧ガスとして前記媒体タービンに供給され、
前記擬臨界温度加熱部では、前記蒸気タービンから排出された蒸気が第2の加熱媒体として供給されると共に、前記超臨界圧液加熱部で加熱された超臨界圧の低沸点媒体が供給され、当該第2の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われることによって、当該第2の加熱媒体が復水された後に前記超臨界圧液加熱部に供給され、当該低沸点媒体が擬臨界温度を含んだ所定の温度範囲になるように加熱された後に前記超臨界圧ガス加熱部に供給されることを特徴とする、
地熱発電システム。 - 前記超臨界圧液加熱部では、前記超臨界圧ガス加熱部で熱交換がされた第1の加熱媒体と前記擬臨界温度加熱部で熱交換がされた第2の加熱媒体との両者が供給されると共に、前記媒体タービンから流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された低沸点媒体が供給され、当該第1の加熱媒体と当該第2の加熱媒体とが合流した媒体と、当該低沸点媒体との間において熱交換が行われ、
当該超臨界圧液加熱部において熱交換が行われた低沸点媒体は、前記超臨界圧液加熱部から前記擬臨界温度加熱部に超臨界圧液として供給される、
請求項1に記載の地熱発電システム。 - 前記擬臨界温度加熱部で熱交換がされた第2の加熱媒体のガス成分が供給されると共に、前記媒体タービンから流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された低沸点媒体が供給され、当該第2の加熱媒体のガス成分と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われる、ガスクーラ
を備え、
前記ガスクーラにおいて熱交換がされた低沸点媒体は、前記ガスクーラから前記超臨界圧液加熱部に供給される、
請求項1または2に記載の地熱発電システム。 - 前記第1の気液分離部によって分離された熱水が、前記超臨界圧ガス加熱部を介して供給され、当該供給された熱水を減圧することによって、蒸気と熱水とに分離する、第2の気液分離部
を有し、
前記第2の気液分離部で分離された熱水は、前記第1の加熱媒体として、前記超臨界圧液加熱部に供給され、
前記第2の気液分離部で分離された蒸気は、前記蒸気タービンから排出された蒸気と共に、前記第2の加熱媒体として、前記擬臨界温度加熱部に供給される、
請求項1から3のいずれかに記載の地熱発電システム。 - 前記超臨界圧液加熱部は、第1の超臨界圧液加熱部と、第2の超臨界圧液加熱部とを含み、前記第2の超臨界圧液加熱部と前記第1の超臨界圧液加熱部とにおいて、順次、前記低沸点媒体を加熱し、
前記第1の超臨界圧液加熱部では、前記擬臨界温度加熱部で熱交換がされた第2の加熱媒体が供給されると共に、前記第2の超臨界圧液加熱部によって加熱された超臨界圧の低沸点媒体が供給され、当該第2の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われ、
前記第2の超臨界圧液加熱部では、前記超臨界圧ガス加熱部で熱交換がされた第1の加熱媒体が供給されると共に、前記媒体タービンから流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された低沸点媒体が供給され、当該第1の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われる、
請求項1または2に記載の地熱発電システム。 - 前記擬臨界温度加熱部で熱交換がされた第2の加熱媒体のガス成分が供給されると共に、前記第2の超臨界圧液加熱部で熱交換がされた超臨界圧の低沸点媒体が供給され、当該第2の加熱媒体のガス成分と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われる、ガスクーラ
を備え、
前記ガスクーラにおいて熱交換がされた低沸点媒体は、前記ガスクーラから前記第1の超臨界圧液加熱部に供給される、
請求項5に記載の地熱発電システム。 - 前記擬臨界温度加熱部で熱交換がされた第2の加熱媒体のガス成分が供給されると共に、前記媒体タービンから流出し凝縮された後に超臨界圧に昇圧された低沸点媒体が供給され、当該第2の加熱媒体のガス成分と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われる、ガスクーラ
を備え、
前記ガスクーラにおいて熱交換がされた低沸点媒体は、前記ガスクーラから前記第2の超臨界圧液加熱部と前記第1の超臨界圧液加熱部とに順次供給される、
請求項5に記載の地熱発電システム。 - 前記加熱部は、低圧液加熱部を更に含み、前記低圧液加熱部と前記超臨界圧液加熱部と前記擬臨界温度加熱部と前記超臨界圧ガス加熱部とにおいて、順次、前記低沸点媒体を加熱し、
低圧液加熱部では、前記超臨界圧ガス加熱部で熱交換がされた第1の加熱媒体が供給されると共に、前記媒体タービンから流出し凝縮された低沸点媒体が供給され、当該第1の加熱媒体と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われ、
前記低圧液加熱部において熱交換がされた低沸点媒体は、超臨界圧よりも圧力が低い低圧液として、前記低圧液加熱部から流出する、
請求項1に記載の地熱発電システム。 - 前記擬臨界温度加熱部で熱交換がされた第2の加熱媒体のガス成分が供給されると共に、前記媒体タービンから流出し凝縮された低沸点媒体が前記低圧液加熱部を介して供給され、当該第2の加熱媒体のガス成分と当該低沸点媒体との間において熱交換が行われる、ガスクーラ
を備え、
前記ガスクーラにおいて熱交換がされた低沸点媒体は、前記ガスクーラから前記超臨界圧液加熱部に供給される、
請求項8に記載の地熱発電システム。 - 前記第1の気液分離部によって分離された熱水が、前記超臨界圧ガス加熱部を介して供給され、当該供給された熱水を減圧することによって、蒸気と熱水とに分離する、第2の気液分離部
を有し、
前記第2の気液分離部で分離された熱水は、前記低圧液加熱部に供給され、
前記第2の気液分離部で分離された蒸気は、前記蒸気タービンから排出された蒸気と共に、前記第2の加熱媒体として、前記擬臨界温度加熱部に供給される、
請求項8または9に記載の地熱発電システム。 - 前記低圧液加熱部で熱交換がされた低沸点媒体が供給され、当該低沸点媒体を、気体の低沸点媒体と液体の低沸点媒体とに分離する、第3の気液分離部
を有し、
前記第3の気液分離部において分離された液体の低沸点媒体は、前記超臨界圧液加熱部に供給され、
前記第3の気液分離部において分離された気体の低沸点媒体は、前記媒体タービンにおいて前記超臨界圧ガス加熱部から低沸点媒体が作動媒体として供給される初段のタービン段落よりも後段に位置するタービン段落に、作動媒体として供給される、
請求項8から10のいずれかに記載の地熱発電システム。
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2013
- 2013-06-13 JP JP2013124483A patent/JP2014199047A/ja active Pending
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