JP2020133992A - Ground source heat utilization system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地中の熱源から地中熱を回収し、地上にてその回収した熱エネルギーを利用し省エネルギー化を促進させる地中熱利用システムに関する。 The present invention relates to a geothermal heat utilization system that recovers geothermal heat from a heat source in the ground and utilizes the recovered heat energy on the ground to promote energy saving.
従来から地中熱を利用する方法として、地熱発電する方法が知られている。地熱発電装置では、地熱帯に存在する自然の蒸気を自然の圧力を利用して取り出し、気水分離して使用する方法であるため、取り出された蒸気には地熱帯特有の硫黄やその他の不純物が多量に含まれている。この不純物はスケールとなって、熱井戸や配管類、あるいはタービンの羽根等に付着する。スケールが付着すると、経年的に発電量が減少し、長期間の使用が困難となる。 Conventionally, a method of generating geothermal power has been known as a method of utilizing geothermal heat. In geothermal power generation equipment, natural steam existing in the geotropics is extracted using natural pressure and separated into steam and water for use. Therefore, the extracted steam contains sulfur and other impurities peculiar to the geotropics. Is contained in a large amount. These impurities become scales and adhere to hot wells, pipes, turbine blades, and the like. If the scale adheres, the amount of power generation decreases over time, making it difficult to use for a long period of time.
特許文献1では、バイナリー発電システムにおいて、水が地上から地熱帯まで下降して該地熱帯で熱を吸収して地上まで上昇する地熱吸収器と、地熱吸収器を経由した水が一次側に、水よりも沸点が低い液体が二次側に供給され、水から前記液体へ熱を移動させて該液体を蒸気化させる熱交換器と、熱交換器で生成された蒸気で回転する蒸気タービンとを備える地熱発電システムであって、地熱吸収器、熱交換器の一次側、及びポンプが流路中に設けられ、ポンプにより水が循環される第一の循環流路を備える発明である。
In
温泉水を汲み上げて利用する発電方法では、配管設備やタービン等の設備にスケールが付着して経年的には発電量が低下し、又はメンテナンスが必要である。環境面においても温泉水を汲み上げて利用するため、温泉水の吐出量等に影響することも考えられる。また、汲み上げて温泉水を発電に利用した後の水は、還元井から大地に戻すのであるが、スケールを除去するための化学物質等が含まれており環境に与える影響が少なからず発生する。
更に、特許文献1に見られるように地下の熱だけを利用して発電を行う方法は、環境によく温泉水への湯量や化学物質等への懸念も考慮する必要がないため有効である。
In the power generation method in which hot spring water is pumped up and used, scale adheres to equipment such as piping equipment and turbines, and the amount of power generation decreases over time, or maintenance is required. In terms of the environment, hot spring water is pumped up and used, which may affect the amount of hot spring water discharged. In addition, the water that has been pumped up and used for power generation is returned to the ground from the reduction well, but it contains chemical substances for removing scale and has a considerable impact on the environment.
Further, as seen in
しかしながら、地下で熱せられた熱水は、地熱帯の温度にもよるが必ずしも高温でない場合がある。そのため、高温を必要とする場合には、深度を深く掘削する必要がある。そのため、これらのシステムの内、地中に埋設される配管等の一部は、一度地中に埋設した場合に、交換することは困難であるために、配管等は圧力に耐えうる素材及び腐食の少ない素材を利用する必要がある。
また、地中にて熱交換をする媒体は、不測の事態が発生し、媒体が漏れたとしても地中の環境に影響を及ぼさない媒体を使用する必要がある。
However, the hot water heated underground may not always be hot, depending on the temperature of the tropics. Therefore, when high temperature is required, it is necessary to excavate deeply. Therefore, some of these systems, such as pipes buried in the ground, are difficult to replace once they are buried in the ground. Therefore, the pipes, etc. are made of materials that can withstand pressure and are corroded. It is necessary to use materials with few materials.
In addition, as the medium for heat exchange in the ground, it is necessary to use a medium that does not affect the underground environment even if an unexpected situation occurs and the medium leaks.
本発明は、このような課題を鑑みされたものであり、地中熱システムのメンテナンス性がよく、地中の環境に影響のない媒体を利用した地中熱利用システムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a geothermal heat utilization system using a medium that has good maintainability of the geothermal heat system and does not affect the underground environment. To do.
本発明は、上述の目的を達成するために、以下の手段を採った。 The present invention has adopted the following means in order to achieve the above-mentioned object.
地中の熱を回収した媒体を、搬送ポンプを使用し蒸気を発生させない状態で地上へ搬送し、地上にてその熱を利用する地中熱利用システムであって、原水を処理して軟水とした媒体に変化させる媒体処理システムを備えたことを特徴とする。 A geothermal heat utilization system that uses a transport pump to transport a medium that has recovered the heat in the ground to the ground without generating steam, and uses that heat on the ground. It is characterized by being equipped with a medium processing system that changes the medium into a new medium.
以上の特徴により、カルシウムやマグネシウム等のスケールの原因となる硬質物を取り除いた媒体を使用することにより、システム内の汚れが付着しがたくなり、搬送経路の抵抗が少なくなり搬送ポンプ等の搬送装置への付加が少なくなる。したがって、熱利用システムを長期亘って使用することが可能となる。 Due to the above features, by using a medium from which hard substances that cause scale such as calcium and magnesium have been removed, dirt in the system is less likely to adhere, resistance in the transport path is reduced, and transport by a transport pump, etc. Less addition to the device. Therefore, the heat utilization system can be used for a long period of time.
本発明にかかる地中熱利用システム1、100、400の第1から第4の実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。尚、以下に説明する実施形態及び図面は、本発明の実施形態の一部を例示するものであり、これらの構成に限定する目的に使用されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。各図において対応する構成要素には同一又は類似の符号が付されている。
The first to fourth embodiments of the geothermal
(第1実施形態)
第1実施形態にかかる地中熱利用システム1を、図1及び図2を参照して説明する。図1は、第1実施形態にかかる本発明の地中熱利用システムの構成を示す概要図である。図2は、第1実施形態にかかる本発明の地中熱利用システム1の媒体移送管10の深度と熱水の温度分布の関係を示す関係図である。
(First Embodiment)
The geothermal
地中熱利用システム1を、図1参照して説明する。地中熱利用システム1は、地中の熱を回収する地中熱交換システムCと地上で熱を利用する熱利用システムKとで構成されている。地中熱交換システムCは、主に熱媒体移送管10、熱交換器E、搬送ポンプ3及び媒体処理システム20から構成されている。
The geothermal
図2に示す媒体移送管10は、地表Sから地中深部にある熱源となる地熱帯Uまで媒体移送管10が埋設されている。媒体移送管10は、外側に円筒状の媒体注入管11が埋設され、その媒体注入管11の周囲は地表Sから地熱帯Uに至る領域の前まで、すなわち発電に必要な温度よりも低い温度の地中の領域は、地熱セメント等により固められており、崩落の危険がないように施されている。媒体移送管10の媒体注入管11の最深部は、地熱帯Uの流体又は岩盤からの熱を吸収するものである。媒体移送管10の長さは、地熱帯Uの温度により全長が変化し、希望する熱源、例えば200℃前後を熱として吸収できる地熱帯Uまで伸びている。
In the
媒体注入管11は、スチールやステンレス等の素材で形成されている。温度の高い地熱帯Uの領域では、媒体注入管11は、外周に地熱帯Uの熱が伝わりやくするために、表面積が多くなるように形成され、断面が円形の円柱状のフィンが溶接されている。媒体注入管11は、地表Sに近い温度の低い領域では、注入される温水となる媒体L1の熱が奪われないように断熱材や空気層を設けた断熱構造がとられている。
The
媒体注入管11の内側には地熱帯Uで熱せられた水を移送する円筒状の媒体取出管12が設けられている。媒体取出管12は、媒体注入管11の内側であって同軸上に円筒状に形成されている。媒体取出管12は、垂直方向の断面内部の構造が、外側部と内側部との間に断熱材の繊維、樹脂又は空気層を形成する2重構造となっている。この2重構造により、断熱効果だけでなく、体積が増し密度を小さくし、水の密度に近づけることで、設置する際に、媒体として水を媒体注入管11に注入した後、この2重構造をとった媒体取出管12を挿入することで浮力が発生し、媒体取出管12を吊り下げて支える装置への荷重を軽減することが可能となる。
Inside the
本発明では図2の網掛けに示すように媒体注入管11及び媒体取出管12の断熱領域を、熱伝達係数を0.1W/m・K以下とする材料で形成した。最もよいのは0.05W/m・Kから0.001W/m・Kの断熱性能を有するものがよい。断熱性能を保つことによって、出口での温度低下を防ぎ、結果搬送ポンプ3の圧力を高く設定しなくとも良くなるという利点となる。図2において、破線は、地熱帯Uを含んだ地中の地熱帯温度分布21を示しており、実線は、熱水(L1からL3)の媒体温度分布25を示している。
In the present invention, as shown in the shading of FIG. 2, the heat insulating region of the
また、熱水となる媒体L3の出口圧力は、媒体注入管11及び媒体取出管12の圧力損失を考慮して、搬送ポンプ3によって少なくともの蒸発曲線よりも大きい圧力範囲が望ましく、温度が沸点以上である熱水のまま移送できるように蒸気を発生させない圧力とした。
更に、地中の温度分布の高い領域すなわち発電に必要な吸熱領域において媒体注入管11は、熱伝導率の高い50W/m・Kの材料で形成した。特に高ければ高い伝導率であればよいが、地中内での圧力や腐食を考慮すると金属製の材料で形成するのが望ましく、有効な熱伝導率は、20W/m・K以上であればよい。
Further, the outlet pressure of the medium L3 to be hot water is preferably a pressure range larger than at least the evaporation curve by the transfer pump 3 in consideration of the pressure loss of the
Further, the
地媒体移送管10から搬送ポンプ3の圧力により、地熱帯Uの地中の熱を回収し、蒸気とせずに搬送された熱水としての媒体L3は、幾十にも折り曲げられた熱交換部9を備えた熱交換器Eを通過する。熱を交換した温水としての媒体L4は、再び地熱帯Uに搬送される。
The medium L3 as hot water, which recovers the underground heat of the geotropical U by the pressure of the transfer pump 3 from the ground
また、熱交換器Eと搬送ポンプ3の途中に切替弁PVが設けられている。点検時の運転停止や媒体としての水の交換等に使用される。また、切替弁PVには、媒体処理システム20と接続されている。
媒体処理システム20は、予備ポンプ5及び水処理装置4が設けられている。予備ポンプ5は、搬送ポンプ3が故障した際の予備として使用されると同時に、初期に使用される原水を搬送するために使用される。
Further, a switching valve PV is provided in the middle of the heat exchanger E and the transfer pump 3. It is used to stop operation during inspection and to replace water as a medium. Further, the switching valve PV is connected to the
The
水処理装置4は、初期に地中熱交換システムCに投入する媒体L5としての水を生成する際に使用される。水処理装置4は、河川水又は工業用水となる原水中の硬度成分(カルシウム、マグネシウム)を除去した軟水を精製する装置である。特に水処理装置4に設けられるイオン交換樹脂は、水中のカルシウムイオン・マグネシウムイオンをナトリウムと交換して一定量の軟水を生成することが可能である。また、水処理装置4は、電気を通さない不導体となる軟水を精製することができるため、精製された軟水は不純物を吸着しがたくなる。 The water treatment device 4 is used when initially generating water as a medium L5 to be charged into the geothermal heat exchange system C. The water treatment device 4 is a device for purifying soft water from which hardness components (calcium, magnesium) in raw water serving as river water or industrial water have been removed. In particular, the ion exchange resin provided in the water treatment apparatus 4 can exchange calcium ions and magnesium ions in water with sodium to generate a certain amount of soft water. Further, since the water treatment device 4 can purify soft water that is a non-conductor that does not conduct electricity, the purified soft water is less likely to adsorb impurities.
イオン交換樹脂は食塩水等で再生することが可能であり、軟水が再生できなくなっても食塩水によりイオン交換樹脂を洗浄することにより再利用が可能である。食塩水のナトリウムイオンは、イオン交換樹脂に吸着されているカルシウムイオンやマグネシウムイオンと交換され、イオン交換樹脂にナトリウムイオンが吸着し再び軟水が採水できる装置である。 The ion exchange resin can be regenerated with a saline solution or the like, and even if the soft water cannot be regenerated, it can be reused by washing the ion exchange resin with the saline solution. The sodium ion of the saline solution is a device that can be exchanged with calcium ions and magnesium ions adsorbed on the ion exchange resin, and the sodium ion is adsorbed on the ion exchange resin to collect soft water again.
媒体L5に軟水を使用することにより、地媒体移送管10の配管等の地中熱交換システムC内の経路に、カルシウムやマグネシウム等の汚れが付着することを防いでいる。また、硬水やイオン交換していない水に比較し、配管内の抵抗が少なくなり、搬送ポンプ3に負担掛けることなく媒体L1、L2、L3、L4の循環運転を行うことができる。また、水処理装置4は、以下のように脱酸装置又は脱酸剤を使用することで溶存酸素等の気泡を除去している。
By using soft water for the medium L5, it is possible to prevent dirt such as calcium and magnesium from adhering to the path in the geothermal heat exchange system C such as the piping of the ground
特に不活性ガス62等を用いた置換方式を用いた脱酸処理された水L5である媒体は、配管内側を循環することにより媒体や配管内を不動態化させることができる。これにより、地中熱交換システムC内の経路の金属部分等の腐食を防ぐことができる。
以下に詳細に不動態化させる脱酸装置60を図6に示す。水処理装置4は、内部にガス置換式脱酸タンク65を設けている。ガス置換式脱酸タンク65は、ガス導入パイプ61から不活性ガス62を導入し、ガス置換式脱酸タンク内65の媒体である水L5の内部に存在する溶存酸素64をガス排出パイプ63から逃がすことにより媒体を不動態化させている。また、
In particular, the medium of water L5 that has been deoxidized using a substitution method using an
The
また、脱酸剤の代表的な例では、ヒドラジン、タンニン又は植物直物由来の製品等様々にある。また、不活性ガス62を利用した脱酸装置60は、化学反応を起こしがたい不活性ガス62が採用されている。不活性ガス62の例には、害の少ないヘリウム、ネオン、窒素及びアルゴン等が採用されている。特に本発明のように、熱交換する媒体を高温下で圧力コントロールする必要があるため、物性の変化を起こさない脱酸剤や脱酸装置60が好ましい。
また、窒素等の不活性ガスはマイクロバブル発生装置を利用して水に溶存しやすくして注入することにより酸素との置換が起こりやすくなる。
また、水処理装置4は、河川の水を利用する際に、不純物を取り除く濾過する濾過装置も備えている。
In addition, typical examples of antacids include hydrazine, tannin, and products derived from plant spots. Further, in the
Further, the inert gas such as nitrogen is easily dissolved in water by using a microbubble generator and injected, so that the gas is easily replaced with oxygen.
In addition, the water treatment device 4 also includes a filtration device that filters out impurities when using river water.
次に、熱利用システムKとしての一例としてバイナリー発電を使用した発電システムを説明する。
熱交換器Eの熱交換ユニット51で熱せられた作動媒体M1は、蒸発して蒸気タービンTを回転させ、発電機Gにより発電を行っている。
受電設備TFは、電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。ここで作動媒体M1、M2、M3は、可燃性や毒性のない不活性ガスのHFC−245fa、R245fa等や沸点の低い媒体(水とアンモニアの混合物等、炭化水素(ペンタン))等が使用される。
Next, a power generation system using binary power generation will be described as an example of the heat utilization system K.
The working medium M1 heated by the
The power receiving facility TF supplies electricity and supplies electricity to an electric power company or the like via a power transmission network. Here, as the working medium M1, M2, M3, a non-flammable or non-toxic inert gas such as HFC-245fa or R245fa or a medium having a low boiling point (a mixture of water and ammonia, a hydrocarbon (pentane)) or the like is used. To.
蒸気タービンTは、膨張タービン等が使用されている。蒸気タービンTを通過した作動媒体M2は、冷却器56の冷却水57によって冷却される。また、作動媒体M3を気体から液体等に凝縮させ循環ポンプ55によって再度、熱交換ユニット51へ送られる。
このような作動媒体(M1乃至M3)を利用することによって、70℃から95℃の温水であっても9t/h(時間)から24t/hの流量があれば発電が可能となる。このシステムにおいては、媒体が閉じられた系の中で熱交換を行う発電システムとなっている。
As the steam turbine T, an expansion turbine or the like is used. The working medium M2 that has passed through the steam turbine T is cooled by the cooling
By using such an operating medium (M1 to M3), even hot water at 70 ° C. to 95 ° C. can generate electricity if the flow rate is 9 t / h (hours) to 24 t / h. In this system, it is a power generation system that exchanges heat in a system in which the medium is closed.
(第2実施形態)
地中熱利用システム100は、熱利用システムKを蒸気発電を主体として構築した一例のシステムを図3を参照して説明する。地中熱交換システムCは、実施例1に記載されている箇所は同じ符号が記載されており、構成は同じであるため説明は省略し異なる箇所について説明する。地中熱利用システム1は、主に搬送ポンプ3、媒体移送管10、温水サービスタンク16、復水ユニット17、上述した媒体処理システム20、気水分離器F、蒸気タービンT、発電機G及び受電設備TFとで構成されている。
(Second Embodiment)
The geothermal
地中熱利用システム100は、蒸気タービンTに蒸気V1を供給することで、発電機Gを回転させて発電を行い、受電設備TFに電気を供給し送電網を介して電力会社等に電気を供給するものである。
蒸気タービンTは、タービン形式だけでなくスクリュー形式のもの等であってもよく、蒸気によって発電可能なものであればよい。蒸気タービンTに供給される蒸気V1は、蒸気とならないように圧力が掛けられ搬送された熱水である媒体L3を減圧し、沸騰させて気水分離器Fで生成される。
The underground
The steam turbine T may be of a screw type or the like as well as a turbine type, and may be of a type capable of generating electricity by steam. The steam V1 supplied to the steam turbine T is generated by the steam separator F by depressurizing the medium L3, which is hot water and is carried under pressure so as not to become steam, and boiling it.
気水分離器Fに供給される熱水である媒体L3の全量は、蒸気V1とされることがないため、気水分離器Fから多量の熱水である媒体L6いわゆるドレンが温水サービスタンク16に送られる。また、蒸気タービンTで排気された蒸気V3は、復水ユニット17に送られ、復水ユニット17に送られた蒸気V4は、復水器6に接続される冷却塔15に送られる。送られた蒸気V4は、凝縮され水に戻され復水器6を経由し、復水タンク14に一旦蓄えられてから復水ポンプ7によって温水サービスタンク16に送られる。温水サービスタンク16は、再び蒸気V2を気水分離器Fに供給し、蒸気発電用の蒸気として利用することができる。
Since the total amount of the medium L3 which is hot water supplied to the steam separator F is not regarded as steam V1, the medium L6 which is a large amount of hot water from the steam separator F, so-called drain, is the hot
温水サービスタンク16の温水である媒体L9は、搬送ポンプ3で温水である媒体L1として媒体移送管10へ移送される。搬送ポンプ3で移送される媒体L1は、再度地熱帯Uのある深部で地中熱から熱を吸収し熱交換される。熱交換した熱水である媒体L2は、後述する媒体移送管10により搬送ポンプ3で移送される。
The medium L9 which is the hot water of the hot
復水ユニット17は、タービンTから排気された蒸気V3を凝縮させて水に戻す機能を持っており、主に復水器6、復水タンク14及び冷却塔CTから構成されている。復水器6で受けた蒸気V3は、冷却塔CTで冷やされ、凝縮し温水である媒体L8に戻り復水器6を経由し、復水タンク14に貯留される。貯留された温水である媒体L8は、復水ポンプ7により温水サービスタンク16に送られ、温水サービスタンク16に貯留される。
The
尚、冷却塔CTによる冷却方法は、空冷式、川の水や海水等を利用した水冷式又は地中に埋設して地中にて熱交換を行う地中熱置換式等が採用可能である。また、上述した媒体処理システム20にて処理された河川水等を精製した軟水である媒体L5が初期に、地中熱利用システム100内に投入される。
As the cooling method by the cooling tower CT, an air-cooled type, a water-cooled type using river water, seawater, or the like, or a geothermal heat replacement type that is buried in the ground and exchanges heat in the ground can be adopted. .. Further, the medium L5, which is soft water obtained by purifying river water or the like treated by the
(第3実施形態)
地中熱利用システム400は、複数の地中熱交換システムCを採用し、より地熱帯Uから多くの熱量を回収する地中熱利用システム400である。図4を参照して地中熱利用システム400を説明する。熱利用システムKは、実施例1に記載されている箇所は同じ符号が記載されており、構成は同じであるため説明は省略し、地中熱交換システムCの異なる箇所について説明する。
(Third Embodiment)
The geothermal
図4に示すように、媒体移送管410は、複数の媒体移送管(410aから410f)を地表Sから地熱帯Uまで設置している。
地熱発電システム400は、地熱帯Uの地中熱を媒体注入管11が吸収し、熱水である媒体(L2)と熱交換し、地上に熱水である媒体(L3)を移送するが、媒体注入管11の付近の地熱帯Uの熱が回復しない場合等の理由により、媒体L3の温度低下がある場合には、媒体移送管(410aから410f)の地上側に設けた切替弁PV及び流路切替弁413、414を切り替えて、地熱帯Uまで至る媒体移送管(410aから410f)内で熱媒体としての水を循環する構造としている。
As shown in FIG. 4, the medium transfer pipe 410 has a plurality of medium transfer pipes (410a to 410f) installed from the surface S to the tropics U.
In the geothermal
媒体移送管410(410aから410f)内で媒体L3を循環させる場合には、通常には熱対流により循環するが、熱水が沸騰しないように圧送ポンプ411を設けている。また、地熱発電システム400は、熱対流により通常の発電時であっても沸騰しないように圧力を掛けて複数の媒体移送管410(410aから410f)の経路を循環するが、熱対流では圧力が足りない場合に、圧送ポンプ411を使用する。圧送ポンプ411は、熱媒体移送管410(410aから410f)内の圧力が一定となるように圧力調整の役割をしている。
When the medium L3 is circulated in the medium transfer pipe 410 (410a to 410f), it is normally circulated by heat convection, but a
媒体移送管410(410aから410f)内で圧力を掛けて沸騰しないようにし、熱水を単相流のまま媒体移送管410(410aから410f)内を循環させることにより、熱水を気液2相流の状態で媒体移送管410(410aから410f)内を循環させる場合と比較し、有効に地熱帯Uから熱を吸収することが可能である。 Hot water is circulated in the medium transfer pipe 410 (410a to 410f) in a single-phase flow by applying pressure in the medium transfer pipe 410 (410a to 410f) to prevent boiling. Compared with the case of circulating in the medium transfer pipe 410 (410a to 410f) in the state of multiphase flow, it is possible to effectively absorb heat from the geotropic U.
媒体移送管410(410aから410f)は、循環経路の途中に熱水L3の温度及び圧力を測定する温度センサー及び圧力センサーを設けた循環センサー部412を備えている。媒体移送管410(410aから410f)は、定期的メンテナンスあるいは自然災害等による予期せぬ地熱帯Uの温度低下等により発電を行わない場合であっても、圧力調整弁PVにて、熱水の温度が均一になるように地熱帯Uを含めて水を循環させ、循環させた熱水の温度を均一にすることができるので、地上に設けられた循環センサー部412を計測することにより、地熱帯Uでの温度が解らないとしても、地熱帯Uの温度状態を推測し、発電量を計画する指標とすることが可能である。
The medium transfer pipe 410 (410a to 410f) includes a
(第4実施形態)
上述した地中熱利用システム1、100、400に記載され実施形態の内、地中熱交換システムC により地中から回収した熱を利用する熱利用システムKの変形例を図5を参照し説明する。
熱利用システムKは、地中熱交換システムC により地中から回収した熱を利用する複数の形態を示している。
(Fourth Embodiment)
Among the embodiments described in the above-mentioned geothermal
The heat utilization system K shows a plurality of forms in which the heat recovered from the ground by the underground heat exchange system C is utilized.
例えば、蒸気ボイラー及び蒸気利用機器31−1からn、給湯装置32−1からn、蒸留装置33−1からn、吸収冷凍機34−1からn、発電装置35−1からn、動力発生装置36−1からn、蒸気発生装置37−1からn、加熱炉38−1からn、蓄熱装置39−1からn、室内空調機器40−1からn及び蒸気タービン動力装置41−1からnがある。これらは、地中熱交換システムC が回収した熱から得られた熱水である媒体L3から各機器(31−1から41−n)へ熱源を搬送配管18を介して供給している。また、各機器(31−1から41−n)で利用した熱水又は蒸気の媒体L4は、回収配管19により回収される。そして、地中熱交換システムC により再び媒体L4は地中に戻されて熱を回収した熱水である媒体L3を活用する。
For example, steam boiler and steam utilization equipment 31-1 to n, hot water supply equipment 32-1 to n, distillation equipment 33-1 to n, absorption chiller 34-1 to n, power generation equipment 35-1 to n, power generator. 36-1 to n, steam generators 37-1 to n, heating furnaces 38-1 to n, heat storage devices 39-1 to n, indoor air conditioning equipment 40-1 to n, and steam turbine power devices 41-1 to n. is there. These supply a heat source from the medium L3, which is hot water obtained from the heat recovered by the geothermal heat exchange system C, to each device (31-1 to 41-n) via a
上述した搬送ポンプ3、圧送ポンプ411、予備ポンプ5及び復水ポンプ7は、錆びないステンレス等が使用される。
For the transfer pump 3, the
(上記実施形態から考えられるその他の技術的特徴)
以下に本実施形態の技術的特徴点の一例を括弧内に示すが、特に限定するものでもなく例示しているものであり、これら特徴から考えられる効果についても記載する。
<第1の特徴点>
地中の熱を回収した媒体(例えば、主に媒体L1等)を、蒸気を発生させない状態で地上へ搬送し、地上にてその熱を利用する地中熱利用システムであって、
原水を処理して軟水とした媒体(例えば、主に媒体L5)に変化させる媒体処理システム(例えば、主に媒体処理システム20)を備えたことを特徴とする。
(Other technical features considered from the above embodiments)
An example of the technical features of the present embodiment is shown in parentheses below, but it is not particularly limited and is illustrated, and the effects that can be considered from these features are also described.
<First feature point>
A geothermal heat utilization system that transports a medium that has recovered heat in the ground (for example, mainly medium L1 or the like) to the ground without generating steam, and uses the heat on the ground.
It is characterized by being provided with a medium processing system (for example, mainly a medium processing system 20) that changes raw water into a medium (for example, mainly medium L5) that has been treated to soften water.
以上の特徴により、カルシウムやマグネシウム等のスケールの原因となる硬質物を取り除いた媒体を使用することにより、地中熱利用システム内の汚れが付着しがたくなり、搬送経路の抵抗が少なくなり搬送ポンプ等の搬送装置への付加が少なくなる。したがって、熱利用システムを長期亘って使用することが可能となる。 Due to the above features, by using a medium from which hard substances that cause scale such as calcium and magnesium have been removed, it becomes difficult for dirt in the geothermal heat utilization system to adhere, and the resistance of the transport path is reduced for transport. Less addition to transport equipment such as pumps. Therefore, the heat utilization system can be used for a long period of time.
<第2の特徴点>
前記媒体処理ステムは、前記原水の溶存酸素(例えば、主に溶存酸素64)を除去し前記媒体(例えば、主に媒体L5)を不動態化させる不動態処理装置(例えば、主に脱酸装置60)を備えたことを特徴とする。
以上の特徴により、媒体を不動態化させることにより、地中熱利用システム内の金属部分等の腐食を抑えることが可能である。したがって、熱利用システムを長期亘って使用することが可能となる。
<Second feature>
The medium treatment stem is a passivation treatment device (for example, mainly a deoxidizer) that removes dissolved oxygen (for example, mainly dissolved oxygen 64) of the raw water and immobilizes the medium (for example, mainly medium L5). It is characterized by having 60).
With the above features, it is possible to suppress corrosion of metal parts and the like in the geothermal heat utilization system by passivating the medium. Therefore, the heat utilization system can be used for a long period of time.
<第3の特徴点>
前記媒体処理ステムは、電気を通さない不導体とする軟水を精製する軟水精製装置(例えば、主に水処理装置4)を備えたことを特徴とする。
以上の特徴により、媒体に不純物が吸着しがたくなり、システム内の汚れが付着しがたくなる。また搬送経路の抵抗が少なくなり搬送ポンプ等の搬送装置への付加が少なくなる。したがって、熱利用システムを長期亘って使用することが可能となる。
<Third feature point>
The medium treatment stem is characterized by including a soft water purification device (for example, mainly a water treatment device 4) for purifying soft water as a non-conductor that does not conduct electricity.
Due to the above characteristics, impurities are less likely to be adsorbed on the medium, and dirt in the system is less likely to adhere. In addition, the resistance of the transport path is reduced, and the addition to the transport device such as a transport pump is reduced. Therefore, the heat utilization system can be used for a long period of time.
<第4の特徴点>
前記媒体処理ステムは、イオン交換により硬度成分を除去した軟水を精製する軟水精製装置(例えば、主に水処理装置4)を備えたことを特徴とする。
<Fourth feature>
The medium treatment stem is characterized by comprising a soft water purification apparatus (for example, mainly a water treatment apparatus 4) for purifying soft water from which hardness components have been removed by ion exchange.
以上の特徴により、カルシウムやマグネシウム等のスケールの原因となる硬質物を取り除いた媒体を使用することにより、システム内の汚れが付着しがたくなり、搬送経路の抵抗が少なくなり搬送ポンプ等の搬送装置への付加が少なくなる。したがって、熱利用システムを長期亘って使用することが可能となる。 Due to the above features, by using a medium from which hard substances that cause scale such as calcium and magnesium have been removed, dirt in the system is less likely to adhere, resistance in the transport path is reduced, and transport by a transport pump, etc. Less addition to the device. Therefore, the heat utilization system can be used for a long period of time.
<第5の特徴点>
前記軟水精製装置は、イオン交換を行うイオン交換樹脂を備えたことを特徴とする。
以上の特徴により、装置が簡略化させると共にメンテナンスが容易である。
<Fifth feature point>
The soft water purification apparatus is characterized by including an ion exchange resin that performs ion exchange.
Due to the above features, the device is simplified and maintenance is easy.
<第6の特徴点>
前記軟水精製装置は、ナトリウムイオンを前記イオン交換樹脂に付着させることで前記イオン交換樹脂を再利用することが可能なことを特徴とする。
以上の特徴により、再利用が可能であるため何度でも利用が可能であるため、経済的に利点がある。
<Sixth feature point>
The soft water purification apparatus is characterized in that the ion exchange resin can be reused by adhering sodium ions to the ion exchange resin.
Due to the above characteristics, it is economically advantageous because it can be reused and can be used many times.
<第7の特徴点>
前記媒体処理ステムにて生成された前記媒体により地中熱を回収する複数の媒体移送管(例えば、主に媒体移送管410)を埋設し、前記媒体移送管に対して各々に制御可能な圧力ポンプ(例えば、主に圧送ポンプ411)を備えたことを特徴とする。
以上の特徴により、地中から回収した熱を大規模な施設にあっても、また多種多様な機器に熱量を利用することができる。
<7th feature>
A plurality of medium transfer pipes (for example, mainly medium transfer pipe 410) for recovering geothermal heat from the medium generated by the medium processing stem are embedded, and pressures that can be controlled for each of the medium transfer pipes are embedded. It is characterized by being provided with a pump (for example, mainly a pressure pump 411).
With the above features, the heat recovered from the ground can be used in a wide variety of equipment even in a large-scale facility.
<第8の特徴点>
地中熱を回収した前記媒体を、地上にて回収した熱を利用する異なる種類の複数の熱利用機器(例えば、主に各機器(31−1から41−n))に搬送することができる搬送経路(例えば、主に搬送配管18)を備えたことを特徴とする。
<Eighth feature point>
The medium that has recovered the geothermal heat can be transported to a plurality of different types of heat utilization devices (for example, mainly each device (31-1 to 41-n)) that utilize the heat recovered on the ground. It is characterized by being provided with a transport path (for example, mainly a transport pipe 18).
以上の特徴により、地中から回収した熱を大規模な施設にあっても、また多種多様な機器に熱量を利用することができる。 With the above features, the heat recovered from the ground can be used in a wide variety of equipment even in a large-scale facility.
<第9の特徴点>
複数の前記熱利用機器からの排熱を前記媒体を介して回収し、再びに前記媒体移送管に搬送することができる回収経路(例えば、主に回収配管19)を備えたことを特徴とする。
<Ninth feature point>
It is characterized in that it is provided with a recovery path (for example, mainly a recovery pipe 19) capable of recovering exhaust heat from the plurality of heat utilization devices via the medium and transporting the exhaust heat to the medium transfer pipe again. ..
以上の特徴により、地中から回収した熱を大規模な施設にあっても、また多種多様な機器に熱量を利用することができる。 With the above features, the heat recovered from the ground can be used in a wide variety of equipment even in a large-scale facility.
本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。 It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various aspects as long as it belongs to the technical scope of the present invention.
上述した実施の形態で示すように、熱の回収システムは温泉が湧き出る地熱帯だけでなく、火山地帯や海中での火山地帯等にも利用することができる。 As shown in the above-described embodiment, the heat recovery system can be used not only in the tropics where hot springs spring out, but also in volcanic areas, volcanic areas in the sea, and the like.
1、100、400…地中熱利用システム、
3…搬送ポンプ、
4…水処理装置、
5…予備ポンプ、
6…復水器、
7…復水ポンプ、
9…熱交換部、
10、410…媒体移送管、
11…媒体注入管、
12…媒体取出管、
14…復水タンク、
15…冷却塔、
16…温水サービスタンク、
17…復水ユニット、
18…搬送配管、
19…回収配管、
20…媒体処理システム、
21…地熱帯温度分布、
25…媒体温度分布、
31−1からn…蒸気ボイラー及び蒸気利用機器31−1
32−1からn…給湯装置、
33−1からn…蒸留装置、
34−1からn…吸収冷凍機、
35−1からn…発電装置、
36−1からn…動力発生装置、
37−1からn…蒸気発生装置、
38−1からn…加熱炉、
39−1からn…蓄熱装置、
40−1からn…室内空調機器、
41−1からn…蒸気タービン動力装置、
50…熱交換部、
51…熱交換ユニット、
55…循環ポンプ、
56…冷却器、
57…冷却水、
60…脱酸装置、
61…ガス導入パイプ、
62…不活性ガス、
63…ガス排出パイプ、
64…溶存酸素、
65…ガス置換式脱酸タンク、
411…圧送ポンプ、
412…循環センサー部、
413、414…流路切替弁、
C…地中熱交換システム、
CT…冷却塔、
F…気水分離器、
K…熱利用システム、
T…蒸気タービン、
G…発電機、
TF…受電設備、
PV…切替弁
S…地表、
U…地熱帯。
1,100,400 ... Geothermal heat utilization system,
3 ... Conveyor pump,
4 ... Water treatment equipment,
5 ... Spare pump,
6 ... Condenser,
7 ... Condensate pump,
9 ... Heat exchange part,
10, 410 ... Media transfer tube,
11 ... Medium injection tube,
12 ... Media take-out pipe,
14 ... Condensate tank,
15 ... Cooling tower,
16 ... Hot water service tank,
17 ... Condensate unit,
18 ... Transfer piping,
19 ... Recovery piping,
20 ... Media processing system,
21 ... Geotropical temperature distribution,
25 ... Medium temperature distribution,
31-1 to n ... Steam boiler and steam utilization equipment 31-1
32-1 to n ... Hot water heater,
33-1 to n ... Distiller,
34-1 to n ... Absorption chiller,
35-1 to n ... Power generator,
36-1 to n ... Power generator,
37-1 to n ... Steam generator,
38-1 to n ... Heating furnace,
39-1 to n ... Heat storage device,
40-1 to n ... Indoor air conditioner,
41-1 to n ... Steam turbine power unit,
50 ... Heat exchange part,
51 ... Heat exchange unit,
55 ... Circulation pump,
56 ... Cooler,
57 ... Cooling water,
60 ... Deoxidizer,
61 ... Gas introduction pipe,
62 ... Inert gas,
63 ... Gas discharge pipe,
64 ... Dissolved oxygen,
65 ... Gas replacement type deoxidizing tank,
411 ... Pumping pump,
412 ... Circulation sensor unit,
413, 414 ... Flow path switching valve,
C ... Geothermal heat exchange system,
CT ... Cooling tower,
F ... Brackish water separator,
K ... Heat utilization system,
T ... Steam turbine,
G ... Generator,
TF ... Power receiving equipment,
PV ... Switching valve S ... Ground surface,
U ... Tropical.
Claims (9)
原水を処理して軟水とした媒体に変化させる媒体処理システムを備えたことを特徴とする地中熱利用システム。 A geothermal heat utilization system that uses a transport pump to transport a medium that has recovered the heat in the ground to the ground without generating steam, and uses that heat on the ground.
A geothermal heat utilization system characterized by being equipped with a medium treatment system that treats raw water into a softened medium.
Priority Applications (1)
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JP2019026870A JP2020133992A (en) | 2019-02-18 | 2019-02-18 | Ground source heat utilization system |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR102551376B1 (en) * | 2023-02-01 | 2023-07-04 | (주)동호엔지니어링 | Geothermal heating and cooling system having variable water volume control function, and the controling method thereof |
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2019
- 2019-02-18 JP JP2019026870A patent/JP2020133992A/en active Pending
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KR102551376B1 (en) * | 2023-02-01 | 2023-07-04 | (주)동호엔지니어링 | Geothermal heating and cooling system having variable water volume control function, and the controling method thereof |
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