JP2018003275A - Geothermal utilization system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地熱利用システム、より詳しくは、源泉から取り出された地熱流体を利用するシステムに関する。 The present invention relates to a geothermal utilization system, and more particularly to a system that uses a geothermal fluid taken from a source.
従来、地中の源泉(生産井)から、地熱蒸気および地熱水を含む地熱流体を取り出し、地熱蒸気を発電等に利用する地熱利用システムが知られている(特許文献1参照)。また、地熱水を用いて低沸点媒体を加熱・蒸発させ、その蒸気でタービンを回すバイナリー発電を行う地熱利用システムも知られている。 Conventionally, a geothermal utilization system that takes out a geothermal fluid including geothermal steam and geothermal water from an underground source (production well) and uses the geothermal steam for power generation or the like is known (see Patent Document 1). In addition, a geothermal utilization system that performs binary power generation by heating and evaporating a low boiling point medium using geothermal water and rotating a turbine with the steam is also known.
地熱利用システムでは、源泉から地熱流体を取り出す配管、地熱水を熱交換器等の外部設備に輸送する配管、および外部設備(以下、まとめて「配管等」ともいう。)の内壁にスケールが付着する。スケールとは、流体中に含まれる無機塩類が内壁に析出したもので、非常に硬く、水に溶けにくい性質を持つ。従来、地熱水のスケールとして、炭酸カルシウムやシリカが知られていたが、本発明者の研究により、ケイ酸マグネシウムもスケール成分に含まれることが明らかとなった。 In the geothermal utilization system, scales are provided on the inner wall of piping for extracting geothermal fluid from the source, piping for transporting geothermal water to external equipment such as a heat exchanger, and external equipment (hereinafter collectively referred to as “piping etc.”). Adhere to. The scale is a deposit of inorganic salts contained in the fluid on the inner wall, and is very hard and difficult to dissolve in water. Conventionally, calcium carbonate and silica have been known as scales for geothermal water. However, the inventors' research has revealed that magnesium silicate is also included in the scale components.
スケールが成長するに伴って配管や外部設備内の流路が狭くなるため、メンテナンスを行ってスケールを除去する必要がある。スケールの除去は、スケールを薬剤で溶かしたり、削り取ったり、叩き割る等の方法により行われる。いずれの方法を採るにせよ、メンテナンス中は配管等に流体を流すことができない。このため、例えば地熱流体を利用して発電を行う場合、メンテナンス期間中は運転を停止しなければならない。したがって、スケールの析出をできるだけ抑制することが求められている。 As the scale grows, the flow path in the piping and external equipment becomes narrower, so it is necessary to perform maintenance and remove the scale. The removal of the scale is performed by a method such as dissolving the scale with a chemical, scraping it, or crushing it. Regardless of which method is used, fluid cannot flow through the piping or the like during maintenance. For this reason, for example, when generating electricity using geothermal fluid, the operation must be stopped during the maintenance period. Therefore, it is required to suppress the precipitation of scale as much as possible.
そこで、本発明は、地熱流体が流れる配管や外部設備内にスケールが析出することを抑制し、配管等のメンテナンス周期を延ばすことが可能な地熱利用システムを提供することを目的とする。 Then, an object of this invention is to provide the geothermal utilization system which can suppress that a scale deposits in the piping and external equipment through which a geothermal fluid flows, and can extend the maintenance period of piping etc.
本発明に係る地熱利用システムは、
地熱流体取出管の流出口から流出した地熱流体を地熱水と地熱蒸気に分離するとともに、前記地熱蒸気の二酸化炭素分圧を脱気抑制分圧値以上に維持する気水分離槽と、
前記気水分離槽から逆流防止弁を通って流れ込んだ地熱水を曝気して、前記地熱水中の二酸化炭素を脱気する曝気槽と、
を備えることを特徴とする。
The geothermal utilization system according to the present invention is:
Separating the geothermal fluid flowing out from the outlet of the geothermal fluid outlet pipe into geothermal water and geothermal steam, and maintaining the carbon dioxide partial pressure of the geothermal steam above the deaeration suppression partial pressure value; and
An aeration tank for aeration of geothermal water flowing from the air / water separation tank through a backflow prevention valve to degas carbon dioxide in the geothermal water;
It is characterized by providing.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記曝気槽に貯留された地熱水を外部設備に輸送する熱水輸送管をさらに備え、前記熱水輸送管内を流動する前記地熱水の温度は、シリコン酸化物が析出しない温度以上に維持されるようにしてもよい。
In the geothermal utilization system,
The apparatus further comprises a hot water transport pipe for transporting geothermal water stored in the aeration tank to an external facility, and the temperature of the geothermal water flowing in the hot water transport pipe is maintained at a temperature higher than a temperature at which silicon oxide does not precipitate. You may be made to do.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記気水分離槽から排気される地熱蒸気の逆流を阻止し、前記気水分離槽の地熱蒸気の二酸化炭素分圧を一定値に保つ逆流防止弁をさらに備えてもよい。
In the geothermal utilization system,
A backflow prevention valve that prevents backflow of geothermal steam exhausted from the steam-water separation tank and keeps the carbon dioxide partial pressure of the geothermal steam in the steam-water separation tank at a constant value may be further provided.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記逆流防止弁が設けられ、前記気水分離槽の地熱蒸気を排気する蒸気排気管をさらに備えてもよい。
In the geothermal utilization system,
The said backflow prevention valve may be provided, and you may further provide the steam exhaust pipe which exhausts the geothermal steam of the said steam separation tank.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記地熱流体取出管の前記流出口は、前記気水分離槽の気相中に配置されていてもよい。
In the geothermal utilization system,
The outlet of the geothermal fluid outlet pipe may be disposed in the gas phase of the steam separator.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記地熱流体取出管の前記流出口には、前記地熱流体の圧力が急減することを防止する急減圧防止手段が設けられてもよい。
In the geothermal utilization system,
The outlet of the geothermal fluid outlet pipe may be provided with a sudden pressure reduction preventing means for preventing the geothermal fluid pressure from suddenly decreasing.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記地熱流体取出管の前記流出口は、前記気水分離槽の液相中に配置されていてもよい。
In the geothermal utilization system,
The outlet of the geothermal fluid outlet pipe may be disposed in the liquid phase of the steam / water separation tank.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記気水分離槽と前記曝気槽は、前記逆流防止弁が設けられた接続管を介して互いの液相を繋ぐように接続されていてもよい。
In the geothermal utilization system,
The steam / water separation tank and the aeration tank may be connected so as to connect the liquid phases to each other via a connection pipe provided with the backflow prevention valve.
また、前記地熱利用システムにおいて、
前記曝気槽では、前記地熱水中に溶解しているカルシウムイオンを不溶性の炭酸カルシウムとして析出させるとともに、前記地熱水中に溶解しているマグネシウムイオンを不溶性のケイ酸マグネシウムとして析出させてもよい。
In the geothermal utilization system,
In the aeration tank, calcium ions dissolved in the geothermal water may be precipitated as insoluble calcium carbonate, and magnesium ions dissolved in the geothermal water may be precipitated as insoluble magnesium silicate.
本発明では、気水分離槽では、地熱蒸気の二酸化炭素分圧を脱気抑制分圧値以上に維持することで、地熱水を酸性とし、炭酸カルシウムやケイ酸マグネシウムの析出を抑制する。これにより、地熱流体取出管にスケールが付着することを抑制できる。一方、曝気槽では、地熱水を曝気して二酸化炭素を脱気することで、地熱水をアルカリ性とし、炭酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムを強制的に析出させる。そして、熱水輸送管を介して地熱水を熱交換器等の外部設備に供給する。これにより、熱水輸送管や熱交換器等の外部設備内で炭酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムのスケールが析出することを抑制できる。 In the present invention, in the steam-water separation tank, the geothermal water is made acidic by maintaining the carbon dioxide partial pressure of the geothermal steam at or above the degassing suppression partial pressure value, and the precipitation of calcium carbonate and magnesium silicate is suppressed. Thereby, it can suppress that a scale adheres to a geothermal fluid extraction pipe. On the other hand, in the aeration tank, geothermal water is aerated to degas carbon dioxide, thereby making the geothermal water alkaline and forcing calcium carbonate and magnesium silicate to precipitate. And geothermal water is supplied to external facilities, such as a heat exchanger, via a hot water transport pipe. Thereby, it can suppress that the scale of calcium carbonate and magnesium silicate precipitates in external facilities, such as a hot-water transport pipe and a heat exchanger.
よって、本発明によれば、地熱流体が流れる配管や熱交換器等の外部設備内にスケールが析出することを抑制し、配管等のメンテナンス周期を大幅に延ばすことができる。 Therefore, according to this invention, it can suppress that a scale deposits in external facilities, such as piping and a heat exchanger with which a geothermal fluid flows, and can extend the maintenance period of piping etc. significantly.
以下、本発明の実施形態に係る地熱利用システムについて図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a geothermal utilization system according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、地熱利用システムについて説明する前に、各種スケール(炭酸カルシウム、シリカおよびケイ酸マグネシウム)の析出条件について、図3(a)、図3(b)、図4(a)および図4(b)を参照して説明する。なお、図3(a)、図3(b)、図4(a)および図4(b)は、長崎県雲仙市の小浜温泉の温泉水の成分を用いて導出した結果であるが、以下に説明する傾向ないし特性は他の温泉水でも同様である。 First, before describing the geothermal utilization system, the deposition conditions of various scales (calcium carbonate, silica, and magnesium silicate) are shown in FIGS. 3 (a), 3 (b), 4 (a), and 4 (b). ) Will be described. In addition, although FIG. 3 (a), FIG.3 (b), FIG.4 (a) and FIG.4 (b) are the results derived | led-out using the component of the hot spring water of Obama hot spring of Unzen City, Nagasaki Prefecture, The tendencies and characteristics explained in the above are the same for other hot spring waters.
炭酸カルシウムの析出反応は、化学式(1)に示す通りである。
CaCO3 ⇔ Ca2++CO3 2− ・・・(1)
The precipitation reaction of calcium carbonate is as shown in chemical formula (1).
CaCO 3 Ca Ca 2+ + CO 3 2− (1)
図3(a)は、炭酸カルシウムの温度とpHの関係を、飽和指数(SI:Saturation Index)をパラメータとして示したグラフの一例である。図3(a)から分かるように、pHが低下するにつれて炭酸カルシウムの析出は抑制される。 FIG. 3A is an example of a graph showing the relationship between the temperature and pH of calcium carbonate using the saturation index (SI) as a parameter. As can be seen from FIG. 3A, the precipitation of calcium carbonate is suppressed as the pH decreases.
シリカの析出反応は、化学式(2),(3)に示す通りである。
SiO2+2H2O ⇔ H2SiO4(aq) ・・・(2)
SiO2+2H2O ⇔ H3SiO4 ―+H+(aq) ・・・(3)
The precipitation reaction of silica is as shown in chemical formulas (2) and (3).
SiO 2 + 2H 2 O⇔H 2 SiO 4 (aq) (2)
SiO 2 + 2H 2 O⇔H 3 SiO 4 − + H + (aq) (3)
図3(b)は、シリカ(SiO2)の温度とpHの関係を、飽和指数をパラメータとして示したグラフの一例である。図3(b)から分かるように、地熱水の温度がある程度高い領域(例えば64℃以上)では、pHの値に関わらず、シリカの析出が抑制される。 FIG. 3B is an example of a graph showing the relationship between the temperature and pH of silica (SiO 2 ) using the saturation index as a parameter. As can be seen from FIG. 3B, in the region where the temperature of the geothermal water is high to some extent (for example, 64 ° C. or higher), the precipitation of silica is suppressed regardless of the pH value.
ケイ酸マグネシウムの析出反応は、化学式(4),(5)に示す通りである。
MgSiO3・H2O+H2O ⇔ Mg2++H3SiO4 −+OH−
・・・(4)
Mg3Si2O5(OH)4+6H+ ⇔ 3Mg2++2H4SiO4 0+H2O
・・・(5)
The precipitation reaction of magnesium silicate is as shown in chemical formulas (4) and (5).
MgSiO 3 .H 2 O + H 2 O⇔Mg 2+ + H 3 SiO 4 − + OH −
... (4)
Mg 3 Si 2 O 5 (OH) 4 + 6H + 3 3Mg 2+ + 2H 4 SiO 4 0 + H 2 O
... (5)
図4(a)は、ケイ酸マグネシウム(MgSiO3・H2O)の温度とpHの関係を、飽和指数をパラメータとして示したグラフの一例である。図4(b)は、ケイ酸マグネシウム(Mg3Si2O5(OH4))の温度とpHの関係を、飽和指数をパラメータとして示したグラフの一例である。図4(a)および図4(b)から分かるように、pHが低下するにつれてケイ酸マグネシウムの析出が抑制される。特に、Mg3Si2O5(OH4)は、図4(b)に示すように、pHに対して敏感である。 FIG. 4A is an example of a graph showing the relationship between the temperature and pH of magnesium silicate (MgSiO 3 .H 2 O) using the saturation index as a parameter. FIG. 4B is an example of a graph showing the relationship between the temperature and pH of magnesium silicate (Mg 3 Si 2 O 5 (OH 4 )) using the saturation index as a parameter. As can be seen from FIG. 4A and FIG. 4B, the precipitation of magnesium silicate is suppressed as the pH is lowered. In particular, Mg 3 Si 2 O 5 (OH 4 ) is sensitive to pH as shown in FIG.
次に、本実施形態に係る地熱利用システム1について説明する。
Next, the
図1に示すように、地熱利用システム1は、気水分離槽2と、曝気槽3と、地熱流体取出管11と、熱水輸送管12と、接続管13と、蒸気排気管14とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
地熱流体取出管11は、源泉(生産井)から地熱流体を取り出し、流出口11aから流出させる。この地熱流体は、地熱水および地熱蒸気から構成される。地熱水は、カルシウムイオン(Ca2+)、マグネシウムイオン(Mg2+)および炭酸水素イオン(HCO3 −)を含み、地熱蒸気は二酸化炭素(CO2)を含む。
The geothermal fluid take-out
本実施形態では、地熱流体取出管11は、図1に示すように、流出口11aが気水分離槽2の気相中に配置されている。これにより、蒸気排気管14を介して地熱蒸気を効率的に外部に取り出すことができる。取り出された地熱蒸気は蒸気タービン等に送られる。
In this embodiment, as shown in FIG. 1, the geothermal
熱水輸送管12は、曝気槽3に貯留された地熱水を外部設備に輸送する。外部設備には、バイナリー発電の熱交換器や、調理器具、温泉などがある。
The hot
接続管13は、図1に示すように、気水分離槽2と曝気槽3を接続する配管である。より詳しくは、気水分離槽2と曝気槽3は、接続管13を介して互いの液相を繋ぐように接続されている。また、接続管13には逆流防止弁21が設けられている。この逆流防止弁21は、曝気槽3から気水分離槽2への地熱水の逆流を阻止するための逆止弁である。逆流防止弁21により、気水分離槽2の地熱水中の二酸化炭素濃度が減少することを防ぐことができる。
As shown in FIG. 1, the
次に、気水分離槽2について詳しく説明する。
Next, the steam /
気水分離槽2は、地熱流体取出管11の流出口11aから流出した地熱流体を地熱水と地熱蒸気に分離する。地熱水は気水分離槽2内に貯留され、地熱蒸気は蒸気排気管14を通って蒸気タービン等の外部装置に導かれる。
The steam-
気水分離槽2は、地熱蒸気の二酸化炭素分圧(pCO2)を脱気抑制分圧値以上に維持する。地熱蒸気の二酸化炭素分圧が脱気抑制分圧値以上に維持されることで、気水分離槽2の地熱水から二酸化炭素が脱気することを抑制できる。二酸化炭素の脱気を抑制することで、気水分離槽2内の地熱水のpHが低下する。
The steam-
なお、脱気抑制分圧値は、CO2溶解度とCO2分圧の関係を示すグラフ(図2参照)を用いて、地熱水中の炭酸水素イオン濃度(HCO3 −濃度)の実測値から求めることが可能である。例えば、地熱水中の炭酸水素イオン濃度が2.7×10−3mol/Lの場合、脱気抑制分圧値は、図2のグラフを用いて、約0.2〜0.25atmと求まる。 Incidentally, degassed suppression value of the partial pressure, with a graph showing the relationship between CO 2 solubility and CO 2 partial pressure (see FIG. 2), bicarbonate ion concentration of the geothermal water - obtained from measured values of (HCO 3 concentration) It is possible. For example, when the bicarbonate ion concentration in the geothermal water is 2.7 × 10 −3 mol / L, the degassing suppression partial pressure value is obtained as about 0.2 to 0.25 atm using the graph of FIG.
上記のように気水分離槽2内の地熱蒸気の二酸化炭素分圧を脱気抑制分圧値以上に維持して、気水分離槽2において二酸化炭素の脱気を抑制することで、地熱水のpHが酸性になる(例えば、pH=4.5〜6.5)。これにより、図3(a)、図4(a)および図4(b)から分かるように、炭酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムの析出が抑制される。その結果、これらの物質からなるスケールが地熱流体取出管11の内部や流出口11aに付着することを抑制できる。なお、地熱流体取出管11および気水分離槽2では地熱水が高温であるため、シリカの析出は抑制される。
By maintaining the carbon dioxide partial pressure of the geothermal steam in the steam-
図1に示すように、本実施形態では、二酸化炭素分圧を一定に保つため、逆流防止弁22が設けられている。この逆流防止弁22は、気水分離槽2から排気される地熱蒸気の逆流を阻止し、気水分離槽2の地熱蒸気の二酸化炭素分圧を一定値に保つように構成されている。本実施形態では、逆流防止弁22は、気水分離槽2の地熱蒸気を排気する蒸気排気管14に設けられている。なお、逆流防止弁22は、蒸気排気管14に限らず、気水分離槽2の気相部分(天面、側面上部等)に設けられてもよい。
As shown in FIG. 1, in this embodiment, a
次に、曝気槽3について詳しく説明する。
Next, the
曝気槽3は、気水分離槽2から逆流防止弁21を通って流れ込んだ地熱水を曝気して、地熱水中の二酸化炭素を脱気する。これにより、地熱水中に溶解しているカルシウムイオンおよびマグネシウムイオンをスケールとして強制的に析出させる。すなわち、曝気槽3は、地熱水中に溶解しているカルシウムイオンを不溶性の炭酸カルシウムとして析出させるとともに、地熱水中に溶解しているマグネシウムイオンを不溶性のケイ酸マグネシウムとして析出させる。その結果、地熱水中のスケール成分が低減する。
The
より詳しくは、曝気槽3において、気水分離槽2から流れ込んだ地熱水中の二酸化炭素の脱気を行うことで、曝気槽3の地熱水はアルカリ性(例えば、pH=8〜9)となる。これにより、図3(a)、図4(a)および図4(b)から分かるように、炭酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムの析出反応が促進される。なお、シリカについては、地熱水がアルカリ性のため、図3(b)から分かるように、析出反応が抑制される。
More specifically, in the
曝気槽3の地熱水は、熱水輸送管12を通ってバイナリー発電の熱交換器等の外部設備に輸送される。曝気槽3において炭酸カルシウムやケイ酸マグネシウムが既に析出しているため、炭酸カルシウムやケイ酸マグネシウムのスケールが熱水輸送管12や外部設備に析出することが抑制される。
The geothermal water in the
なお、熱水輸送管12内におけるシリカの析出も抑制するために、熱水輸送管12内を流動する地熱水の温度を所定の温度とすることが好ましい。すなわち、熱水輸送管12内を流動する地熱水の温度は、シリコン酸化物(SiO2)が析出しない温度以上(例えば64℃以上)に維持されることが好ましい。例えば、熱水輸送管12の外周を断熱材で被覆することで、熱水輸送管12内の地熱水の温度をシリコン酸化物が析出しない程度の温度に保つ。温度は、例えば、70℃〜100℃に保つ。これにより、シリカについても熱水輸送管12内に析出することを抑制できる。
In order to suppress the precipitation of silica in the hot
上記のように、本実施形態に係る地熱利用システム1では、気水分離槽2では、地熱蒸気の二酸化炭素分圧を脱気抑制分圧値以上に維持することで、地熱水を酸性とし、炭酸カルシウムやケイ酸マグネシウムの析出を抑制する。地熱水が高温であるため、シリカの析出も抑制される。これにより、地熱流体取出管11にスケールが付着することを抑制できる。曝気槽3では、地熱水を曝気して二酸化炭素を脱気することで、地熱水をアルカリ性とし、炭酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムを強制的に析出させる。地熱水がアルカリ性であるため、シリカの析出も抑制される。そして、熱水輸送管12を介して地熱水を熱交換器等の外部設備に供給する。これにより、熱水輸送管12内及び外部設備で炭酸カルシウムおよびケイ酸マグネシウムのスケールが析出することを抑制できる。さらに、熱水輸送管12内の地熱水の温度をシリコン酸化物が析出しない程度の温度に保つことで、熱水輸送管12内にシリカが析出することも抑制できる。
As described above, in the
以上説明したように、本実施形態の地熱利用システムによれば、地熱流体が流れる配管や熱交換器等の外部設備にスケールが析出することを抑制し、配管等のメンテナンス周期を大幅に延ばすことができる。例えば、従来2ヶ月周期で行っていた配管メンテナンスを1年周期にすることができる。 As described above, according to the geothermal utilization system of the present embodiment, the scale is prevented from depositing on the external equipment such as the piping and heat exchanger through which the geothermal fluid flows, and the maintenance cycle of the piping and the like is greatly extended. Can do. For example, piping maintenance, which has been conventionally performed every two months, can be made one year.
なお、本発明に係る地熱利用システムは上記の実施形態に限られない。例えば、地熱流体取出管11の流出口11aは、気水分離槽2の液相中に配置されてもよい。これにより、気水分離槽2に貯留された地熱水中の二酸化炭素濃度が高くなるため、炭酸カルシウムの析出をさらに抑制できる。
In addition, the geothermal utilization system which concerns on this invention is not restricted to said embodiment. For example, the
また、地熱流体取出管11の流出口11aには、地熱流体の圧力が急減することを防止する急減圧防止手段25が設けられていてもよい。これにより、地熱流体が地熱流体取出管11から流出する際の急な減圧が防止され、流出口11aに炭酸カルシウム等のスケールが析出することを抑制できる。急減圧防止手段25として、例えば、流出口11aを覆うように設けられた網状部材や、流出口11aの口径を絞るための絞り部材などが挙げられる。
In addition, the
また、上記の実施形態では気水分離槽2と曝気槽3とが接続管13で接続されていたが、接続管13を用いずに、気水分離槽2と曝気槽3とが直接隣接配置されてもよい。この場合、逆流防止弁21は、気水分離槽2と曝気槽3とが共有する壁面に設けられることになる。これにより、接続管13のメンテナンス作業を不要とすることができる。
In the above embodiment, the steam /
上記の記載に基づいて、当業者であれば、本発明の追加の効果や種々の変形を想到できるかもしれないが、本発明の態様は、上述した実施形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に規定された内容及びその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更及び部分的削除が可能である。 Based on the above description, those skilled in the art may be able to conceive additional effects and various modifications of the present invention, but the aspects of the present invention are not limited to the above-described embodiments. Various additions, modifications, and partial deletions can be made without departing from the concept and spirit of the present invention derived from the contents defined in the claims and equivalents thereof.
1 地熱利用システム
2 気水分離槽
3 曝気槽
11 地熱流体取出管
11a 流出口
12 熱水輸送管
13 接続管
14 蒸気排気管
21,22 逆流防止弁
25 急減圧防止手段
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記気水分離槽から逆流防止弁を通って流れ込んだ地熱水を曝気して、前記地熱水中の二酸化炭素を脱気する曝気槽と、
を備えることを特徴とする地熱利用システム。 Separating the geothermal fluid flowing out from the outlet of the geothermal fluid outlet pipe into geothermal water and geothermal steam, and maintaining the carbon dioxide partial pressure of the geothermal steam above the deaeration suppression partial pressure value; and
An aeration tank for aeration of geothermal water flowing from the air / water separation tank through a backflow prevention valve to degas carbon dioxide in the geothermal water;
A geothermal utilization system characterized by comprising:
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111750554A (en) * | 2020-05-29 | 2020-10-09 | 万江新能源集团有限公司 | Deep heat exchange system of geothermal recharge well |
CN113511699A (en) * | 2021-07-23 | 2021-10-19 | 何李杨 | Geothermal water degassing device |
CN114735834A (en) * | 2022-03-02 | 2022-07-12 | 东北石油大学 | Gas-liquid-solid separation device for geothermal water |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55119887A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-13 | Idemitsu Kosan Co | Method of washing hot effluent soil containing scaleemaking composite substance |
US4244190A (en) * | 1978-10-23 | 1981-01-13 | Union Oil Company Of California | Process for integrating treatment of and energy derivation from geothermal brine |
JPH09294973A (en) * | 1995-12-28 | 1997-11-18 | Union Oil Co Calif | Method for regulating ph of geothermal brine using acid containing sulfur |
JPH10205266A (en) * | 1997-01-28 | 1998-08-04 | Japan Metals & Chem Co Ltd | Method of treating hot water flowing out from geothermal steam sampling well |
JP2006167669A (en) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Ouj Kk | Scale control and removal method and its apparatus |
JP2009279535A (en) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method and apparatus for transporting hot spring water or geothermal water causing no carbonate scale trouble |
CN201909485U (en) * | 2011-01-07 | 2011-07-27 | 徐毅 | System for adopting membrane separation technology to remove impurities of geothermal water |
-
2016
- 2016-06-27 JP JP2016126858A patent/JP6694632B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4244190A (en) * | 1978-10-23 | 1981-01-13 | Union Oil Company Of California | Process for integrating treatment of and energy derivation from geothermal brine |
JPS55119887A (en) * | 1979-03-09 | 1980-09-13 | Idemitsu Kosan Co | Method of washing hot effluent soil containing scaleemaking composite substance |
JPH09294973A (en) * | 1995-12-28 | 1997-11-18 | Union Oil Co Calif | Method for regulating ph of geothermal brine using acid containing sulfur |
JPH10205266A (en) * | 1997-01-28 | 1998-08-04 | Japan Metals & Chem Co Ltd | Method of treating hot water flowing out from geothermal steam sampling well |
JP2006167669A (en) * | 2004-12-20 | 2006-06-29 | Ouj Kk | Scale control and removal method and its apparatus |
JP2009279535A (en) * | 2008-05-23 | 2009-12-03 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | Method and apparatus for transporting hot spring water or geothermal water causing no carbonate scale trouble |
CN201909485U (en) * | 2011-01-07 | 2011-07-27 | 徐毅 | System for adopting membrane separation technology to remove impurities of geothermal water |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111750554A (en) * | 2020-05-29 | 2020-10-09 | 万江新能源集团有限公司 | Deep heat exchange system of geothermal recharge well |
CN113511699A (en) * | 2021-07-23 | 2021-10-19 | 何李杨 | Geothermal water degassing device |
CN114735834A (en) * | 2022-03-02 | 2022-07-12 | 东北石油大学 | Gas-liquid-solid separation device for geothermal water |
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Publication number | Publication date |
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