JP2022011576A

JP2022011576A - 地熱発電プラント

Info

Publication number: JP2022011576A
Application number: JP2020112800A
Authority: JP
Inventors: 貴弘日▲高▼; Takahiro Hidaka; 憲弘福田; Norihiro Fukuda; 象二郎齊藤; Shojiro Saito; 泰彦高上; Yasuhiko Takagami; 匡仙河田; Masanori Kawada
Original assignee: Mitsubishi Power Ltd
Current assignee: Mitsubishi Power Ltd
Priority date: 2020-06-30
Filing date: 2020-06-30
Publication date: 2022-01-17

Abstract

【課題】蒸気タービンの発電出力を低下させずに復水器内の圧力増加を抑制できる地熱発電プラントを提案する。
【解決手段】一実施形態に係る地熱発電プラントは、地熱蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンから排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群を含む復水器と、復水器に供給される冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、復水器で加温された冷却水が流れる被冷却管群を含む乾式冷却塔と、復水器内の不凝縮ガスを抽出するように構成されたガス抽出装置と、復水器とガス抽出装置との間に配置され、復水器から抽出された不凝縮ガスを冷却するように構成されたガス冷却器と、を備える。
【選択図】図１

Description

本開示は、地熱発電プラントに関する。

地熱発電は、地下に存在する地熱蒸気を採取し、採取した地熱蒸気で蒸気タービンを回し発電させる発電システムである。地熱発電プラントでは、直接接触式復水器と湿式冷却塔との組合せが多く用いられる。湿式冷却塔は、地熱蒸気が凝縮した凝縮水を冷却する際に、一部の凝縮水を蒸発させて他の凝縮水から蒸発潜熱を奪うことで、冷却性能を向上でき、これによって、コンパクト化が可能になる。しかし、一方で、湿式冷却塔で冷却水の一部が蒸発する際に発生する白煙（水蒸気）が景観上好ましくなく、また、復水器で凝縮する凝縮水の多くが地下に戻されることなく、大気に蒸散してしまうため、地下水の枯渇をまねく、等の理由から敬遠される場合がある。

従って、代わりに、蒸気と冷却水とを非接触で熱交換する表面式復水器と乾式冷却塔との組合せが用いられる場合もある。しかし、地熱蒸気には硫化水素などの不凝縮ガスが含まれるため、特に、表面式復水器の場合、不凝縮ガスが復水器内に溜まって復水器内の圧力が上昇する傾向がある。復水器内の圧力が上昇すると、復水器内の圧力低下による発電出力増加の効果が損なわれるため、この対策として、復水器の伝熱面積を増やすなどの対策が考えられるが、復水器が大型化しコスト増となるという問題がある。

特許文献１には、この対策として、蒸気タービンを駆動する蒸気の一部を駆動蒸気とするエジェクタを設け、このエジェクタによって復水器内の不凝縮ガスを抽出して復水器内圧力を低下させる手段が開示されている。

特開平０６－０５８１０７号公報

特許文献１に開示された手段は、蒸気タービンを駆動するための地熱蒸気の一部がエジェクタの駆動蒸気として消費されるため、蒸気タービンに供給される蒸気が低減し、これによって、蒸気タービンの発電出力が低下してしまうという問題がある。

本開示は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、蒸気タービンの発電出力を低下させずに復水器内の圧力増加を抑制できる地熱発電プラントを提案することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示に係る地熱発電プラントは、地熱蒸気により駆動する蒸気タービンと、前記蒸気タービンから排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群を含む復水器と、前記復水器に供給される前記冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、前記復水器で加温された前記冷却水が流れる被冷却管群を含む乾式冷却塔と、前記復水器内の不凝縮ガスを抽出するように構成されたガス抽出装置と、前記復水器と前記ガス抽出装置との間に配置され、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスを冷却するように構成されたガス冷却器と、を備える。

本開示に係る地熱発電プラントによれば、ガス抽出装置によって復水器内の不凝縮ガスを抽出することで、復水器内の圧力上昇を抑制できるため、蒸気タービンの発電出力低下を抑制できる。また、ガス冷却器によって抽出ガス容量が減少するため、ガス抽出装置の駆動に必要な動力を削減でき、これによって、プラントの効率低下を抑制できる。

一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。一実施形態に係る地熱発電プラントの系統図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、これらの実施形態に記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状及びその相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一つの構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。

図１～図６は、幾つかの実施形態に係る地熱発電プラント１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ）を示す系統図である。地熱発電プラント１０（１０Ａ～１０Ｆ）は、地熱蒸気Ｇｓにより駆動する蒸気タービン１２を備えている。地下から蒸気井（不図示）などを介して採取された地熱蒸気Ｇｓは、地熱蒸気路１４から蒸気タービン１２に供給される。地熱蒸気路１４には蒸気加減弁１６が設けられ、蒸気加減弁１６で蒸気タービン１２に供給される蒸気量が調節される。蒸気タービン１２で仕事をした後の排蒸気は、蒸気タービン１２の出口から復水器１８に排出される。復水器１８の内部には冷却管群２０ａが設けられ、排蒸気は冷却管群２０ａを流れる冷却水によって冷却されて凝縮する。復水器１８の内部に貯留した凝縮水Ｃｗは、復水器１８に接続された凝縮水路２６から凝縮水ポンプ２８によって凝縮水路２６に排出し、さらに、還元井（不図示）などを介して地下に戻される。

復水器１８と乾式冷却塔２２とに跨って設けられる冷却水路２０は、復水器１８の内部に設けられる冷却管群２０ａと、乾式冷却塔２２の内部に設けられる被冷却管群２０ｂと、冷却管群２０ａと被冷却管群２０ｂとを接続する往路配管２０ｃ及び復路配管２０ｄとを含み、ループ状の閉回路を構成する。乾式冷却塔２２は、冷却媒体として空気流のみを使用し、冷却水を使用しない。また、乾式冷却塔２２は、被冷却管群２０ｂを流れる冷却水が空気流と直接接触せず、熱交換管の管壁を介して接触するように構成されている。従って、冷却水を必要とせず、かつ外気に含まれるごみ、埃等の不純物が冷却水に混入しない。冷却管群２０ａ及び被冷却管群２０ｂ内の冷却水は、冷却水ポンプ２４によって循環する。冷却水は、乾式冷却塔２２で冷却された後、復水器１８で排蒸気を冷却して凝縮させる。

地熱蒸気Ｇｓには、不純ガスとして硫化水素などの不凝縮ガスが含まれている。凝縮しない不凝縮ガスは、復水器１８内で次第に蓄積されて復水器１８の内圧を高める。復水器１８の内圧が増加すると、復水器１８内の圧力低下による発電出力増加効果が損なわれる。そこで、本実施形態では、復水器１８の内部から不凝縮ガスｎを外部に抽出して復水器１８の内圧を減少させるためのガス抽出装置３０を備えている。さらに、復水器１８とガス抽出装置３０との間には、ガス冷却器３２が設けられ、復水器１８から抽出された不凝縮ガスは、ガス冷却器３２によって冷却される。

復水器１８に溜まった不凝縮ガスｎをガス抽出装置３０で抽出することで、復水器１８の内圧が低下する。これによって、蒸気タービン１２の発電出力低下を抑制できる。また、ガス冷却器３２で冷却された不凝縮ガスｎは体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮するため、ガス冷却器３２の出口側で抽出ガス容量が減少する。従って、ガス抽出装置３０の駆動に必要な動力や蒸気量を削減できるため、プラントの効率低下を抑制できる。

一実施形態では、復水器１８に不凝縮ガスを抽出するためのガス抽出路３４が接続され、ガス抽出装置３０はガス抽出路３４に設けられると共に、復水器１８とガス抽出装置３０との間のガス抽出路３４にガス冷却器３２が設けられる。そして、ガス抽出装置３０によって復水器１８からガス抽出路３４に抽出された不凝縮ガスｎは、まず、ガス冷却器３２で冷却される。

一実施形態では、例えば、図１及び図２に示すように、ガス抽出装置３０は第１エジェクタ装置３６を含む。第１エジェクタ装置３６は、地熱蒸気によって駆動される第１エジェクタ３８と、第１エジェクタ３８により抽出された不凝縮ガスを冷却するように構成された第１冷却器４０と、を有する。また、地熱蒸気路１４から分岐した分岐路４２が第１エジェクタ３８に接続され、分岐路４２から第１エジェクタ３８に地熱蒸気Ｇｓが駆動流体として供給される。

第１エジェクタ３８によって復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎは、ガス冷却器３２で冷却され、体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮するため、第１エジェクタ３８の処理容量を低減できる。これによって、第１エジェクタ３８で駆動流体として用いられる地熱蒸気量を削減できるため、蒸気タービン１２に供給される蒸気量の減少を抑制でき、蒸気タービン１２の発電出力低下を抑制できる。第１エジェクタ３８から吐出される排気は第１冷却器４０で冷却され、不凝縮ガスｎに随伴する蒸気は凝縮して不凝縮ガスｎと分離するため、後段側ガス抽出装置の動力を削減できると共に、最終段においては、不凝縮ガスｎを大気に排出する際に白煙などの発生を抑制できる。

地熱発電プラントの規模に応じて、ガス抽出路３４に１段又は複数段のエジェクタ装置を選択的に設けることができる。図１及び図２に示す例示的な実施形態では、第１エジェクタ装置３６より下流側のガス抽出路３４に、第２エジェクタ装置４３を含んでいる。第２エジェクタ装置４３は、第２エジェクタ４４と、第２エジェクタ４４より下流側に設けられた第２冷却器４６とを備えている。また、分岐路４２からさらに分岐路４８が分岐し、分岐路４８を介して第２エジェクタ４４に駆動流体として地熱蒸気Ｇｓが供給される。第１冷却器４０で凝縮水Ｃｗと分離した不凝縮ガスｎは、さらに第２エジェクタ４４に吸引されて第２冷却器４６に送られ、第２冷却器４６で冷却されて凝縮水Ｃｗが分離し、その後、大気に放出される。

一実施形態では、例えば図３に示すように、ガス抽出装置３０は、水封式真空ポンプ５０を含む。水封式真空ポンプ５０は被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できるため、水封式真空ポンプ５０を設けることで、プラント全体の効率を向上できる。特に、水封式真空ポンプ５０の上流側に設けられたガス冷却器３２で不凝縮ガスを冷却し、不凝縮ガスｎに随伴する凝縮水の飽和水蒸気圧を低減しているため、水封式真空ポンプ５０の処理容量を削減できる。

なお、図３に示す例示的な実施形態では、水封式真空ポンプ５０の下流側にシール水セパレータ５２が設けられ、シール水セパレータ５２で水封式真空ポンプ５０のシール水Ｓｗが分離された不凝縮ガスｎが大気に放出される。

図４に示す実施形態では、第１エジェクタ装置３６の下流側のガス抽出路３４に水封式真空ポンプ５０が設けられている。第１エジェクタ装置３６と水封式真空ポンプ５０との組合せによってプラント効率を向上できる。水封式真空ポンプはエジェクタ装置より効率が良いが、代わりに到達真空度がエジェクタ装置ほど高くない性質を有している。そのため、第１エジェクタ装置３６の下流側に水封式真空ポンプ５０を配置する組合せにより、不凝縮ガスｎの抽出力を高め、かつプラント効率を高めることができる。

一実施形態では、図１～図３に示すように、ガス冷却器３２（３２ａ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成された表面式熱交換器が用いられる。ガス冷却器３２として表面式熱交換器３２（３２ａ）を用いるため、冷却水路２０を循環する冷却水ａと復水器１８から抽出された不純物を含む不凝縮ガスｎとが互いに接触しないため、冷却水ａに該不純物が混入するのを防止できる。そのため、冷却水路２０の内部で詰まりなどの不具合が発生するのを防止できる。

図１及び図３に示す例示的な実施形態では、ガス冷却器３２の内部に設けられた熱交換管５４の入口と復路配管２０ｄとを接続する配管５６が設けられ、かつ熱交換管５４の出口と往路配管２０ｃとを接続する配管５８が設けられる。これによって、ガス冷却器３２（３２ａ）では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａが配管５６を介して熱交換管５４に供給され、熱交換管５４の外側空間に存在する不凝縮ガスｎを冷却する。不凝縮ガスｎとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。こうして、ガス冷却器３２（３２ａ）で不凝縮ガスｎを冷却する冷却媒体として、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａが用いられる。

図１及び図２に示す例示的な実施形態では、第１冷却器４０（４０ａ）又は第２冷却器４６（４６ａ）も表面式熱交換器で構成されている。これらの実施形態では、配管５６が第１冷却器４０（４０ａ）及び第２冷却器４６（４６ａ）の内部に夫々設けられた熱交換管５４の入口に接続され、熱交換管５４の出口が配管５８に接続される。こうして、第１冷却器４０（４０ａ）及び第２冷却器４６（４６ａ）の内部では、熱交換管５４の外側空間に存在する不凝縮ガスｎと熱交換管５４の内部を流れる冷却水ａとで熱交換が行われ、不凝縮ガスｎが冷却される。

図１～図６において、ガス冷却器３２、第１冷却器４０、第２冷却器４６、及びシール水セパレータ５２には、夫々内部に貯留した凝縮水Ｃｗ又はシール水Ｓｗを凝縮水路２６に排出する排出路６０、６２、６４及び６６が設けられている。

一実施形態では、図２及び図４等に示すように、ガス冷却器３２（３２ｂ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが直接接触して熱交換する直接接触式熱交換器で構成されている。このように、ガス冷却器３２（３２ｂ）が表面式熱交換器より冷却効率が良い直接接触式熱交換器で構成されているため、上述のように、ガス抽出装置３０によって抽出された不凝縮ガス量をガス冷却器３２（３２ａ）より低減できる。従って、ガス冷却器３２（３２ｂ）をガス冷却器３２（３２ａ）よりコンパクト化できると共に、ガス抽出装置３０の駆動に必要な動力を低減でき、ガス抽出装置３０がエジェクタを含む場合、エジェクタに必要な地熱蒸気の削減効果をさらに高めることができる。これによって、プラントの効率低下や蒸気タービンの発電出力低下をさらに抑制できる。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、第１冷却器４０（４０ｂ）を直接接触式熱交換器で構成している。これによって、ガス冷却器３２（３２ｂ）と同様に、第１冷却器４０（４０ｂ）を第１冷却器４０（４０ａ）よりコンパクト化できると共に、ガス抽出装置３０の駆動に必要な動力をさらに低減でき、プラントの効率低下をさらに抑制できる。

図２及び図４～図６に示す例示的な実施形態では、直接接触式熱交換器の内部で、冷却媒体を導入する配管７２、８８、９０、９４等の先端付近に冷却媒体を噴霧するノズル８７が設けられ、ノズル８７から不凝縮ガスｎに冷却媒体が噴霧されるように構成される。

一実施形態では、図５に示すように、ガス冷却器３２（３２ｃ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されるとともに、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが直接接触して熱交換するハイブリッド式熱交換器で構成されている。ガス冷却器３２（３２ｃ）がハイブリッド式熱交換器で構成されているため、冷却性能の向上と還元井を介して地下に戻す凝縮水の確保とを両立させることができる。

一実施形態では、図２に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｂ）は第１凝縮水冷却器７０を備える。第１凝縮水冷却器７０は、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが、熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されている。不凝縮ガスｎとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。第１凝縮水冷却器７０で冷却された凝縮水Ｃｗが直接接触式熱交換を行うガス冷却器３２（３２ｂ）に供給される本実施形態では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａをガス冷却器３２（３２ｂ）に冷却媒体として供給される凝縮水Ｃｗを冷却する冷熱源として用いることができる。第１凝縮水冷却器７０でガス冷却器３２（３２ｂ）に供給される凝縮水Ｃｗを冷却することで、ガス冷却器３２（３２ｂ）の冷却能力を向上できる。また、第１凝縮水冷却器７０は表面式熱交換を行うため、冷却水ａと凝縮水Ｃｗとが混じり合わない。従って、冷却水ａに不純物が混入するのを防止できる。

図２に示す例示的な実施形態では、凝縮水路２６を流れる凝縮水Ｃｗの一部を第１凝縮水冷却器７０に供給する分岐路７１が設けられ、分岐路７１に流量調整弁７４が設けられている。流量調整弁７４の開度を調節することで、第１凝縮水冷却器７０に供給される凝縮水Ｃｗの流量を調節できる。第１凝縮水冷却器７０で冷却された凝縮水Ｃｗは、配管７２を介してガス冷却器３２（３２ｂ）に供給される。

一実施形態では、図３に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｃ）は第２凝縮水冷却器７６を備える。第２凝縮水冷却器７６は、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されている。不凝縮ガスｎとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。第２凝縮水冷却器７６で冷却された凝縮水Ｃｗが水封式真空ポンプ５０に封水として供給される。このように、封水として水封式真空ポンプ５０に供給される凝縮水を冷却水ａで冷却してから、水封式真空ポンプ５０に供給するために、水封式真空ポンプ５０の性能を向上できる。例えば、最高到達真空度を向上できると共に、排気量の低下を抑制できる。また、第２凝縮水冷却器７６は表面式熱交換を行うため、冷却水ａと凝縮水Ｃｗとが混じり合わない。そのため、冷却水ａに凝縮水Ｃｗに含まれる不純物が混入するのを防止できる。

図３に示す例示的な実施形態では、凝縮水路２６を流れる凝縮水Ｃｗの一部を第２凝縮水冷却器７６に供給する分岐路７８が設けられ、分岐路７８に流量調整弁８０が設けられている。流量調整弁８０の開度を調節することで、第２凝縮水冷却器７６に供給される凝縮水Ｃｗの流量を調節できる。第２凝縮水冷却器７６で冷却された凝縮水Ｃｗは、配管７９を介して水封式真空ポンプ５０に供給される。

一実施形態では、図４～図６に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ）は、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗを冷却するように構成された湿式冷却塔８２を備える。湿式冷却塔８２の内部に空気流が形成され、凝縮水路２６から供給された凝縮水Ｃｗの一部が空気流と熱交換して蒸発し、蒸発潜熱を他の凝縮水Ｃｗから奪うことで他の凝縮水Ｃｗを冷却できる。従って、乾式冷却塔のような顕熱熱交換より冷却効果を向上できる。湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１はガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）に供給される。このように、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）に供給する凝縮水Ｃｗ１を予め湿式冷却塔８２で冷却するため、凝縮水Ｃｗ１が供給されるガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）の冷却効果を向上できる。また、湿式冷却塔８２では、凝縮水Ｃｗ１は空気流との接触により凝縮水Ｃｗ１自体の蒸発潜熱で冷却されるため、空気流以外の冷熱源を必要としない。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１は、凝縮水路８４に設けられた凝縮水ポンプ８６によって、凝縮水路８４から配管８８又は９４を経てガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）に供給される。ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）の内部で配管８８及び９４の先端付近に、凝縮水Ｃｗ１を噴霧するためのノズル８７が設けられ、ノズル８７から噴霧される凝縮水Ｃｗ１によって不凝縮ガスｎが冷却される。

一実施形態では、図４～図６に示すように、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１が第１エジェクタ装置３６の第１冷却器４０（４０ｂ）に供給される。これによって、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１を第１冷却器４０（４０ｂ）の冷却媒体として用いることができ、そのため、プラント内外の他の冷熱源を必要としない。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１は、凝縮水ポンプ８６によって凝縮水路８４から配管９０を経て第１冷却器４０（４０ｂ）に供給される。第１冷却器４０（４０ｂ）の内部で配管９０に凝縮水Ｃｗ１を噴霧するためのノズル８７が設けられ、ノズル８７から噴霧される凝縮水Ｃｗ１によって不凝縮ガスｎが冷却される。

一実施形態では、図４～図６に示すように、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１は水封式真空ポンプ５０に封水として供給される。これによって、湿式冷却塔８２で予め冷却された凝縮水Ｃｗ１を水封式真空ポンプ５０の封水として用いることができるため、水封式真空ポンプ５０の性能低下をまねかない。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１は、凝縮水ポンプ８６によって凝縮水路８４及び９２を経て水封式真空ポンプ５０に供給される。

一実施形態では、図６に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｆ）は、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１を復水器１８に供給するための凝縮水路８４と、凝縮水路８４から供給された凝縮水Ｃｗ１を復水器１８の内部に噴霧するためのノズル８７と、を備える。本実施形態では、復水器１８において、冷却管群２０ａを流れる冷却水による表面式熱交換と、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１による直接接触式熱交換とを併用できるため、復水器１８における排蒸気の冷却効果を向上できる。

図６に示す例示的な実施形態では、復水器１８の内部で、ノズル８７は凝縮水Ｃｗ１を導入する配管９５の先端付近に設けられ、ノズル８７から不凝縮ガスｎに凝縮水Ｃｗ１が噴霧されるように構成される。

図４～図６に示す実施形態においては、湿式冷却塔８２と、復水器１８、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）及び第１冷却器４０（４０ｂ）を直接接触式熱交換器とすることの組合せにより、冷却性能の向上と還元井を介して地下に戻す凝縮水の確保とを両立させることができる。また、湿式冷却塔８２から凝縮水Ｃｗ１が供給される復水器１８、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）、第１冷却器４０（４０ｂ）及び水封式真空ポンプ５０は、許容される蒸散量に応じて自由な設計が可能になる。

一実施形態では、図４～図６に示すように、凝縮水路２６から分岐して復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗの一部を湿式冷却塔８２に供給する凝縮水路９６と、凝縮水路９６に設けられた流量調整弁９８と、湿式冷却塔８２に貯留された凝縮水Ｃｗ１の水位を検出する水位計１００と、水位計１００の検出値に応じて流量調整弁９８の開度を制御可能なコントローラ１０２と、を備える。本実施形態では、コントローラ１０２によって、水位計１００の検出値に応じて、流量調整弁９８の開度を調整することで、湿式冷却塔８２に貯留される凝縮水量を所望の量に調整できる。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）から凝縮水Ｃｗを排出する排出路６０に、第１冷却器４０（４０ｂ）から凝縮水Ｃｗを排出する排出路６２、及びシール水セパレータ５２から凝縮水Ｃｗを排出する排出路６６が合流するように構成されている。排出路６０に凝縮水ポンプ６８が設けられ、排出路６０は凝縮水路９６に接続されている。排出路６０、６２及び６６から排出される凝縮水Ｃｗは凝縮水路９６を介して湿式冷却塔８２に送られる。こうして、湿式冷却塔８２、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）、第１冷却器４０（４０ｂ）及びシール水セパレータ５２を含む凝縮水Ｃｗの循環系統が構成される。なお、図４～図６に示す実施形態では、復水器１８の凝縮水Ｃｗの一部を補給水として湿式冷却塔８２に配分するように構成しているが、湿式冷却塔８２の凝縮水Ｃｗ１の蒸散量によっては、凝縮水路９６から湿式冷却塔８２への補給が不要になる場合もある。

ガス抽出路３４に設けられたガス抽出装置３０を含む凝縮水Ｃｗの蒸散量は、通常、復水器１８も含めた地熱発電プラント全体の高々１０～２０％程度である。従って、一部の凝縮水の大気への蒸散が許容されるプラントの場合、ガス抽出装置３０の熱交換器をすべて直接接触式とすることができる。これによって、熱交換器の冷却性能を向上できる。また、許容される蒸散量に応じて、後段のガス抽出装置を水封式真空ポンプとすることができる。

図６に示す地熱発電プラント１０（１０Ｆ）のように、復水器１８をハイブリッド式熱交換器で構成する実施形態は、一部の凝縮水の大気への蒸散の許容条件がさらに緩和される場合に用いることができる。

図７は、一実施形態に係る地熱発電プラント１０（１０Ｇ）を示す系統図である。地熱発電プラント１０（１０Ｇ）は、地熱蒸気Ｇｓにより駆動する蒸気タービン１２を備えている。地下から蒸気井（不図示）によって採取された地熱蒸気Ｇｓは、地熱蒸気路１４から蒸気タービン１２に供給される。地熱蒸気路１４には蒸気加減弁１６が設けられ、蒸気加減弁１６で蒸気タービン１２に供給される蒸気量が調節される。蒸気タービン１２で仕事をした後の排蒸気は、蒸気タービン１２の出口から復水器１８に排出される。復水器１８の内部には冷却管群２０ａが設けられ、排蒸気は冷却管群２０ａを流れる冷却水によって冷却されて凝縮する。復水器１８の内部に貯留した凝縮水Ｃｗは、復水器１８に接続された凝縮水路２６から凝縮水ポンプ２８によって凝縮水路２６に排出し、さらに、還元井（不図示）などを介して地下に戻される。

地熱蒸気Ｇｓには、不純ガスとして硫化水素などの不凝縮ガスが含まれている。凝縮しない不凝縮ガスは、復水器１８内で次第に蓄積されて復水器１８の内圧を高める。復水器１８の内圧が増加すると、復水器１８内の圧力低下による発電出力増加効果が損なわれる。そこで、本実施形態では、復水器１８の内部から不凝縮ガスｎを外部に抽出して復水器１８の内圧を減少させるためのガス抽出装置３０を備え、ガス抽出装置３０は水封式真空ポンプ５０を有している。

復水器１８に溜まった不凝縮ガスｎをガス抽出装置３０で抽出することで、復水器１８の内圧が低下する。これによって、蒸気タービン１２の発電出力低下を抑制できる。また、ガス抽出装置３０は、被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できる水封式真空ポンプ５０を有するため、プラント全体の効率を向上できる。

一実施形態では、復水器１８に不凝縮ガスｎを抽出するためのガス抽出路３４が設けられ、水封式真空ポンプ５０を含むガス抽出装置３０はガス抽出路３４に設けられる。

一実施形態では、ガス抽出装置３０は第１エジェクタ装置３６を含む。第１エジェクタ装置３６は、地熱蒸気によって駆動される第１エジェクタ３８と、第１エジェクタ３８により抽出された不凝縮ガスを冷却するように構成された第１冷却器４０（４０ａ）と、を有する。また、地熱蒸気路１４から分岐した分岐路４２が第１エジェクタ３８に接続され、分岐路４２から第１エジェクタ３８に地熱蒸気Ｇｓが駆動流体として供給される。第１エジェクタ３８によって復水器１８内の不凝縮ガスｎが抽出され、第１エジェクタ３８から吐出される排気は第１冷却器４０（４０ａ）で冷却される。これによって、体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮するため、水封式真空ポンプ５０の被処理ガス容量を低減できる。不凝縮ガスｎに随伴する蒸気は凝縮して不凝縮ガスｎと分離するため、後段側にガス抽出装置がある場合その動力を削減できると共に、最終段においては、不凝縮ガスｎを大気に排出する際に白煙などの発生を抑制できる。なお、第１エジェクタ装置３６は２段以上設けてもよい。

図７に示す実施形態では、第１エジェクタ装置３６の下流側のガス抽出路３４に水封式真空ポンプ５０が設けられている。第１エジェクタ装置３６と水封式真空ポンプ５０との組合せによってプラント効率を向上できる。水封式真空ポンプ５０は被処理ガスの入口圧力が低いほうが到達真空度及び排気容量等を向上できるため、第１エジェクタ装置３６の下流側に水封式真空ポンプ５０を配置する組合せにより、不凝縮ガスｎの抽出力を高め、かつプラント効率を高めることができる。

図７に示す例示的な実施形態では、水封式真空ポンプ５０の下流側にシール水セパレータ５２が設けられ、シール水セパレータ５２で水封式真空ポンプ５０のシール水Ｓｗが分離された不凝縮ガスｎが大気に放出される。

一実施形態では、第１冷却器４０（４０ａ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成された表面式熱交換器が用いられる。これによって、冷却水路２０を循環する冷却水ａと不純物を含む不凝縮ガスｎとが互いに接触しないため、冷却水ａに該不純物が混入するのを防止できる。そのため、冷却水路２０の内部で詰まりなどの不具合が発生するのを防止できる。

図７に示す例示的な実施形態では、ガス冷却器３２の内部に設けられた熱交換管５４の入口と復路配管２０ｄとを接続する配管５６が設けられ、かつ熱交換管５４の出口と往路配管２０ｃとを接続する配管５８が設けられる。これによって、第１冷却器４０（４０ａ）では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａが配管５６を介して熱交換管５４に供給され、熱交換管５４の外側空間に存在する不凝縮ガスｎを冷却する。不凝縮ガスｎとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。こうして、第１冷却器４０（４０ａ）で不凝縮ガスｎを冷却する冷却媒体として、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａが用いられる。

図７に示す例示的な実施形態では、第１冷却器４０（４０ａ）及びシール水セパレータ５２には、夫々内部に貯留した凝縮水Ｃｗ又はシール水Ｓｗを凝縮水路２６に排出する排出路６２及び６６が設けられている。

一実施形態では、地熱発電プラント１０（１０Ｇ）は第２凝縮水冷却器７６を備える。第２凝縮水冷却器７６は、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが、熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されている。不凝縮ガスｎとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。第２凝縮水冷却器７６で冷却された凝縮水Ｃｗは水封式真空ポンプ５０に封水として供給される。本実施形態では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａを水封式真空ポンプ５０の封水として供給される凝縮水Ｃｗを冷却する冷熱源として用いることができる。

このように、封水として水封式真空ポンプ５０に供給される凝縮水を、冷却水ａで冷却してから水封式真空ポンプ５０に供給するために、水封式真空ポンプ５０の性能を向上できる。また、第２凝縮水冷却器７６は表面式熱交換を行うため、冷却水ａと凝縮水Ｃｗとが混じり合わない。そのため、冷却水ａに凝縮水Ｃｗに含まれる不純物が混入するのを防止できる。

図７に示す例示的な実施形態では、凝縮水路２６を流れる凝縮水Ｃｗの一部を第２凝縮水冷却器７６に供給する分岐路７８が設けられ、分岐路７８に流量調整弁８０が設けられている。流量調整弁８０の開度を調節することで、第２凝縮水冷却器７６に供給される凝縮水Ｃｗの流量を調節できる。第２凝縮水冷却器７６で冷却された凝縮水Ｃｗは、配管７９を介して水封式真空ポンプ５０に供給される。

上記各実施形態に記載の内容は、例えば以下のように把握される。

１）一態様に係る地熱発電プラントは、地熱蒸気（Ｇｓ）により駆動する蒸気タービン（１２）と、前記蒸気タービンから排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群（２０ａ）を含む復水器（１８）と、前記復水器に供給される前記冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、前記復水器で加温された前記冷却水が流れる被冷却管群を含む乾式冷却塔（２２）と、前記復水器内の不凝縮ガス（ｎ）を抽出するように構成されたガス抽出装置（３０）と、前記復水器と前記ガス抽出装置との間に配置され、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスを冷却するように構成されたガス冷却器（３２）と、を備える。

このような構成によれば、上記ガス抽出装置によって不凝縮ガスが復水器から抽出されて復水器内の圧力が低下するため、蒸気タービンの発電出力低下を抑制できる。また、復水器から抽出された不凝縮ガスは、ガス抽出装置の前段に設けられたガス冷却器で冷却されるため、体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮して不凝縮ガスから分離するため、抽出されたガスの容量が減少する。従って、ガス抽出装置の必要動力や蒸発量を削減できるため、プラントの効率低下を抑制できる。

２）別な態様に係る地熱発電プラントは、１）に記載の地熱発電プラントであって、前記ガス抽出装置（３０）は、前記地熱蒸気（Ｇｓ）によって駆動される第１エジェクタ（３８）と、前記第１エジェクタにより抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）を冷却するように構成された第１冷却器（４０）と、を有する第１エジェクタ装置（３６）を含む。

このような構成によれば、第１エジェクタによって復水器から抽出された不凝縮ガスは、ガス冷却器で冷却されるため、上述のように、第１エジェクタの抽出ガス容量を低減できる。これによって、第１エジェクタが駆動流体として用いる地熱蒸気量を削減できるため、蒸気タービンに供給される蒸気量の減少を抑制でき、蒸気タービンの発電出力低下を抑制できる。さらに、第１エジェクタから吐出される排気は第１冷却器で冷却され、この排気に含まれる蒸気は凝縮して不凝縮ガスと分離するため、後段側ガス抽出装置の動力を削減できると共に、最終段においては、不凝縮ガスを大気に排出する際に白煙などの発生を抑制できる。

３）別な態様に係る地熱発電プラントは、１）又は２）に記載された地熱発電プラントであって、前記ガス抽出装置（３０）は、水封式真空ポンプ（５０）を含む。

このような構成によれば、ガス抽出装置として、被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できる水封式真空ポンプを用いることで、プラント全体の効率を向上できる。特に、水封式真空ポンプの前段に設けられたガス冷却器で不凝縮ガスを冷却することで、随伴する凝縮水の飽和水蒸気圧を低減できるため、水封式真空ポンプの処理容量を削減できる。

４）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、１）乃至３）の何れかに記載の地熱発電プラントであって、前記ガス冷却器（３２（３２ａ））は、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された表面式熱交換器である。

このような構成によれば、ガス冷却器の冷熱源として乾式冷却塔で冷却された冷却水を用いることができる。また、表面式熱交換器を採用することで、上記冷却水と復水器から抽出された不凝縮ガスとが直接接触しないため、不凝縮ガスに含まれる不純物が冷却水に混ざって被冷却管群に詰まりなどが発生するのを防止できる。

５）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、１）乃至３）の何れかに記載の地熱発電プラントであって、前記ガス冷却器（３２（３２ｂ））は、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記復水器で凝縮した凝縮水（Ｃｗ）とが直接接触して熱交換するように構成された直接接触式熱交換器である。

このような構成によれば、ガス冷却器が表面式熱交換器より冷却効率が良い直接接触式熱交換器で構成されるため、ガス抽出装置によって抽出されたガス量が減少する。従って、ガス冷却器をコンパクト化できると共に、ガス抽出装置の必要動力や必要地熱蒸気量を削減できるため、プラントの効率低下や蒸気タービンの発電出力低下を抑制できる。

６）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、１）乃至３）の何れかに記載の地熱発電プラントであって、前記ガス冷却器（３２（３２ｃ））は、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成されるとともに、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスと、前記復水器で凝縮した凝縮水（Ｃｗ）とが直接接触して熱交換するように構成されたハイブリッド式熱交換器である。

このような構成によれば、ガス冷却器が上記ハイブリッド式熱交換器で構成されるため、冷却性能の向上と還元井を介して地下に戻す凝縮水の確保とを両立させることができる。

７）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、５）又は６）に記載の地熱発電プラントであって、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水と、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された第１凝縮水冷却器（７０）を備え、前記第１凝縮水冷却器で冷却された前記凝縮水が前記ガス冷却器（３２（３２ｂ、３２ｃ））に供給されるように構成される。

このような構成によれば、上記第１凝縮水冷却器において、不凝縮ガスを冷却するためにガス冷却器に供給される凝縮水を、ガス冷却器に供給される前に、乾式冷却塔で冷却された冷却水で冷却するため、ガス冷却器における凝縮水の冷却効果を向上できる。また、上記凝縮水冷却器は表面式熱交換を行うため、冷却水と凝縮水とが混じり合わない。そのため、冷却水に凝縮水に含まれる不純物が混入するのを防止できる。

８）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、３）に記載の地熱発電プラントであって、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水と、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された第２凝縮水冷却器（７６）を備え、前記第２凝縮水冷却器で冷却された凝縮水が前記水封式真空ポンプ（５０）に封水として供給されるように構成される。

このような構成によれば、上記第２凝縮水冷却器において、封水として水封式真空ポンプに供給される凝縮水を、水封式真空ポンプに供給される前に、乾式冷却塔で冷却された冷却水で冷却するため、水封式真空ポンプの性能を向上できる。また、上記第２凝縮水冷却器は表面式熱交換を行うため、冷却水と凝縮水とが混じり合わない。そのため、冷却水に凝縮水に含まれる不純物が混入するのを防止できる。

９）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、５）又は６）に記載の地熱発電プラントであって、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）を冷却するように構成された湿式冷却塔（８２）をさらに備え、前記湿式冷却塔で冷却された前記凝縮水が前記ガス冷却器（３２（３２ｂ、３２ｃ））に供給されるように構成される。

このような構成によれば、復水器で凝縮した凝縮水を不凝縮ガスを冷却するためにガス冷却器に供給する場合に、上記湿式冷却塔で冷却した後ガス冷却器に供給するため、凝縮水により冷却効果を向上できる。また、湿式冷却器では、凝縮水は空気流との接触により凝縮水自体の蒸発潜熱で冷却されるため、空気流以外の他の冷熱源を必要としない。

１０）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、９）に記載された地熱発電プラントであって、前記地熱蒸気（Ｇｓ）によって駆動される第１エジェクタ（３８）と、前記第１エジェクタにより抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）を冷却するように構成された第１冷却器（４０（４０ａ、４０ｂ））と、を有する第１エジェクタ装置（３６）を含み、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）が前記第１冷却器に供給されるように構成される。

このような構成によれば、復水器で凝縮した凝縮水を第１冷却器に供給される冷却媒体として用いることができ、プラント内外の他の冷熱源を必要としない。

１１）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、９）又は１０）に記載の地熱発電プラントであって、前記ガス抽出装置（３０）は、水封式真空ポンプ（５０）を含み、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）が前記水封式真空ポンプに封水として供給されるように構成される。

このような構成によれば、湿式冷却塔で冷却された凝縮水を水封式真空ポンプの封水として用いることができる。また、水封式真空ポンプに供給される凝縮水は湿式冷却塔で予め冷却されるので、水封式真空ポンプの性能低下をまねかない。

１２）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、９）乃至１１）の何れか一項に記載の地熱発電プラントであって、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）を前記復水器（１８）に供給するための凝縮水路（８４）と、前記凝縮水路により供給された前記凝縮水を前記復水器の内部に噴霧するための冷却ノズル（８７）と、を備える。

このような構成によれば、復水器において、被冷却管群を流れる冷却水による表面式熱交換と、湿式冷却塔で冷却された凝縮水による直接接触式熱交換とを併用できるため、復水器における排蒸気の冷却効果を向上できる。なお、この実施形態は、一部の凝縮水の大気への蒸散の許容条件が緩和される場合に用いることができる。

１３）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、９）乃至１２）の何れか一項に記載の地熱発電プラントであって、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水を前記湿式冷却塔（８２）に供給する凝縮水路（２６，９６）と、前記凝縮水路に設けられた流量調整弁）９８）と、前記湿式冷却塔に貯留された前記凝縮水（Ｃｗ）の水位を検出する水位計（１００）と、前記水位計の検出値に応じて前記流量調整弁の開度を制御可能なコントローラ（１０２）と、を備える。

このような構成によれば、上記コントローラによって、水位計の検出値に応じて、流量調整弁の開度を調整することで、湿式冷却器に貯留される凝縮水量を所望の量に調整できる。

１４）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、地熱蒸気により駆動する蒸気タービン（１２）と、前記蒸気タービンから排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群（２０ａ）を含む復水器（１８）と、前記復水器に供給される前記冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、前記復水器で加温された前記冷却水が流れる被冷却管群を含む乾式冷却塔（２２）と、前記復水器内の不凝縮ガス（ｎ）を抽出するように構成されたガス抽出装置（３０）と、を備え、前記ガス抽出装置は、水封式真空ポンプ（５０）を含む。

このような構成によれば、復水器に溜まった不凝縮ガスをガス抽出装置で抽出することで、復水器の内圧が低下する。これによって、蒸気タービンの発電出力低下を抑制できる。また、ガス抽出装置は、被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できる水封式真空ポンプを有するため、プラント全体の効率を向上できる。

１５）さらに別な態様に係る地熱発電プラントは、１４）に記載の地熱発電プラントであって、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水（ａ）と、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された第２凝縮水冷却器（７６）を備え、前記第２凝縮水冷却器で冷却された前記凝縮水が、前記水封式真空ポンプ（５０）に封水として供給されるように構成される。

このような構成によれば、封水として水封式真空ポンプに供給される凝縮水を、第２凝縮水冷却器で冷却された冷却水で冷却してから水封式真空ポンプに供給するために、水封式真空ポンプの性能を向上できる。また、第２凝縮水冷却器は表面式熱交換を行うため、冷却水と凝縮水とが混じり合わない。そのため、冷却水に凝縮水に含まれる不純物が混入するのを防止できる。

１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｅ、１０Ｆ、１０Ｇ）地熱発電プラント
１２蒸気タービン
１４地熱蒸気路
１６蒸気加減弁
１８復水器
２０冷却水路
２０ａ冷却管群
２０ｂ被冷却管群
２０ｃ往路配管
２０ｄ復路配管
２２乾式冷却塔
２４冷却水ポンプ
２６、６０、６２、６４、６６、８４、９２、９６凝縮水路
２８、６８、８６凝縮水ポンプ
３０ガス抽出装置
３２（３２ａ、３２ｂ、３２ｃ）ガス冷却器
３２ａ表面式熱交換器
３２ｂ直接接触式熱交換器
３２ｃハイブリッド式熱交換器
３４ガス抽出路
３６第１エジェクタ装置
３８第１エジェクタ
４０（４０ａ、４０ｂ）第１冷却器
４２、４８、７１、７８分岐路
４３第２エジェクタ装置
４４第２エジェクタ
４６（４６ａ）第２冷却器
５０水封式真空ポンプ
５２シール水セパレータ
５４熱交換管
５６、５８、７２、７９、８８、９０、９４、９５配管
６０、６２、６４、６６排出路
７０第１凝縮水冷却器
７４、８０、９８流量調整弁
７６第２凝縮水冷却器
８２湿式冷却塔
８７ノズル
１００水位計
１０２コントローラ
Ｃｗ、Ｃｗ１凝縮水
Ｇｓ地熱蒸気
Ｓｗシール水
ａ冷却水
ｂ温水
ｎ不凝縮ガス

本開示は、地熱発電プラントに関する。

特開平０６－０５８１０７号公報

本開示に係る地熱発電プラントによれば、ガス抽出装置によって復水器内の不凝縮ガスを抽出することで、復水器内の圧力上昇を抑制できるため、蒸気タービンの発電出力低下を抑制しながら、復水器内の圧力上昇を抑制できる。また、ガス冷却器によって抽出ガス容量が減少するため、ガス抽出装置の駆動に必要な動力を削減でき、これによって、プラントの効率低下を抑制できる。

地熱蒸気Ｇｓには、不純ガスとして硫化水素などの不凝縮ガスが含まれている。凝縮しない不凝縮ガスは、復水器１８内で次第に蓄積されて復水器１８の内圧を高める。復水器１８の内圧が増加すると、復水器１８内の圧力低下によって得られる発電出力増加効果が損なわれる。そこで、本実施形態では、復水器１８の内部から不凝縮ガスｎを外部に抽出して復水器１８の内圧を減少させるためのガス抽出装置３０を備えている。さらに、復水器１８とガス抽出装置３０との間には、ガス冷却器３２が設けられ、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎは、ガス冷却器３２によって冷却される。

復水器１８に溜まった不凝縮ガスｎをガス抽出装置３０で抽出することで、復水器１８の内圧が低下する。これによって、蒸気タービン１２の発電出力低下を抑制しながら、復水器１８内の圧力上昇を抑制できる。また、ガス冷却器３２で冷却された不凝縮ガスｎは体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮するため、ガス冷却器３２の出口側で抽出ガス容量が減少する。従って、ガス抽出装置３０の駆動に必要な動力や蒸気量を削減できるため、プラントの効率低下を抑制できる。

一実施形態では、復水器１８に不凝縮ガスｎを抽出するためのガス抽出路３４が接続され、ガス抽出装置３０はガス抽出路３４に設けられると共に、復水器１８とガス抽出装置３０との間のガス抽出路３４にガス冷却器３２が設けられる。そして、ガス抽出装置３０によって復水器１８からガス抽出路３４に抽出された不凝縮ガスｎは、まず、ガス冷却器３２で冷却される。

一実施形態では、例えば図３に示すように、ガス抽出装置３０は、水封式真空ポンプ５０を含む。水封式真空ポンプ５０は被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できるため、水封式真空ポンプ５０を設けることで、プラント全体の効率を向上できる。特に、水封式真空ポンプ５０の上流側に設けられたガス冷却器３２で不凝縮ガスｎを冷却し、不凝縮ガスｎに随伴する凝縮水の飽和水蒸気圧を低減しているため、水封式真空ポンプ５０の処理容量を削減できる。

図４に示す実施形態では、第１エジェクタ装置３６の下流側のガス抽出路３４に水封式真空ポンプ５０が設けられている。第１エジェクタ装置３６と水封式真空ポンプ５０との組合せによってプラント効率を向上できる。水封式真空ポンプ５０はエジェクタ装置より効率が良いが、代わりに到達真空度がエジェクタ装置ほど高くない性質を有している。そのため、第１エジェクタ装置３６の下流側に水封式真空ポンプ５０を配置する組合せにより、不凝縮ガスｎの抽出力を高め、かつプラント効率を高めることができる。

一実施形態では、図１及び図３に示すように、ガス冷却器３２（３２ａ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成された表面式熱交換器が用いられる。ガス冷却器３２として表面式熱交換器３２（３２ａ）を用いるため、冷却水路２０を循環する冷却水ａと復水器１８から抽出された不純物を含む不凝縮ガスｎとが互いに接触しないため、冷却水ａに該不純物が混入するのを防止できる。そのため、冷却水路２０の内部で詰まりなどの不具合が発生するのを防止できる。

一実施形態では、図２及び図４等に示すように、ガス冷却器３２（３２ｂ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが直接接触して熱交換する直接接触式熱交換器で構成されている。このように、ガス冷却器３２（３２ｂ）が表面式熱交換器より冷却効率が良い直接接触式熱交換器で構成されているため、上述のように、ガス抽出装置３０によって抽出された不凝縮ガスｎ量をガス冷却器３２（３２ａ）より低減できる。従って、ガス冷却器３２（３２ｂ）をガス冷却器３２（３２ａ）よりコンパクト化できると共に、ガス抽出装置３０の駆動に必要な動力を低減でき、ガス抽出装置３０がエジェクタを含む場合、エジェクタに必要な地熱蒸気Ｇｓの削減効果をさらに高めることができる。これによって、プラントの効率低下や蒸気タービン１２の発電出力低下をさらに抑制できる。

一実施形態では、図５に示すように、ガス冷却器３２（３２ｃ）は、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されるとともに、復水器１８から抽出された不凝縮ガスｎと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが直接接触して熱交換するハイブリッド式熱交換器で構成されている。ガス冷却器３２（３２ｃ）がハイブリッド式熱交換器で構成されているため、冷却性能の向上と還元井を介して地下に戻す凝縮水Ｃｗの確保とを両立させることができる。

一実施形態では、図２に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｂ）は第１凝縮水冷却器７０を備える。第１凝縮水冷却器７０は、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが、熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されている。復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。第１凝縮水冷却器７０で冷却された凝縮水Ｃｗが直接接触式熱交換を行うガス冷却器３２（３２ｂ）に供給される本実施形態では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａをガス冷却器３２（３２ｂ）に冷却媒体として供給される凝縮水Ｃｗを冷却する冷熱源として用いることができる。第１凝縮水冷却器７０でガス冷却器３２（３２ｂ）に供給される凝縮水Ｃｗを冷却することで、ガス冷却器３２（３２ｂ）の冷却能力を向上できる。また、第１凝縮水冷却器７０は表面式熱交換を行うため、冷却水ａと凝縮水Ｃｗとが混じり合わない。従って、冷却水ａに不純物が混入するのを防止できる。

一実施形態では、図３に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｃ）は第２凝縮水冷却器７６を備える。第２凝縮水冷却器７６は、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されている。復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。第２凝縮水冷却器７６で冷却された凝縮水Ｃｗが水封式真空ポンプ５０に封水として供給される。このように、封水として水封式真空ポンプ５０に供給される凝縮水Ｃｗを冷却水ａで冷却してから、水封式真空ポンプ５０に供給するために、水封式真空ポンプ５０の性能を向上できる。例えば、最高到達真空度を向上できると共に、排気量の低下を抑制できる。また、第２凝縮水冷却器７６は表面式熱交換を行うため、冷却水ａと凝縮水Ｃｗとが混じり合わない。そのため、冷却水ａに凝縮水Ｃｗに含まれる不純物が混入するのを防止できる。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１は、凝縮水路８４（第１凝縮水路）に設けられた凝縮水ポンプ８６によって、凝縮水路８４から配管８８又は９４を経てガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）に供給される。ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）の内部で配管８８及び９４の先端付近に、凝縮水Ｃｗ１を噴霧するためのノズル８７が設けられ、ノズル８７から噴霧される凝縮水Ｃｗ１によって不凝縮ガスｎが冷却される。

一実施形態では、図６に示すように、地熱発電プラント１０（１０Ｆ）は、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１を復水器１８に供給するための凝縮水路８４と、配管９５から供給された凝縮水Ｃｗ１を復水器１８の内部に噴霧するためのノズル８７と、を備える。本実施形態では、復水器１８において、冷却管群２０ａを流れる冷却水ａによる表面式熱交換と、湿式冷却塔８２で冷却された凝縮水Ｃｗ１による直接接触式熱交換とを併用できるため、復水器１８における排蒸気の冷却効果を向上できる。

図４～図６に示す実施形態においては、湿式冷却塔８２と、復水器１８、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）及び第１冷却器４０（４０ｂ）を直接接触式熱交換器とすることの組合せにより、冷却性能の向上と還元井を介して地下に戻す凝縮水Ｃｗの確保とを両立させることができる。また、湿式冷却塔８２から凝縮水Ｃｗ１が供給される復水器１８、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）、第１冷却器４０（４０ｂ）及び水封式真空ポンプ５０は、許容される蒸散量に応じて自由な設計が可能になる。

一実施形態では、図４～図６に示すように、凝縮水路２６（第２凝縮水路）から分岐して復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗの一部を湿式冷却塔８２に供給する凝縮水路９６（第２凝縮水路）と、凝縮水路９６に設けられた流量調整弁９８と、湿式冷却塔８２に貯留された凝縮水Ｃｗの水位を検出する水位計１００と、水位計１００の検出値に応じて流量調整弁９８の開度を制御可能なコントローラ１０２と、を備える。本実施形態では、コントローラ１０２によって、水位計１００の検出値に応じて、流量調整弁９８の開度を調整することで、湿式冷却塔８２に貯留される凝縮水Ｃｗ量を所望の量に調整できる。

図４～図６に示す例示的な実施形態では、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）から凝縮水Ｃｗを排出する排出路６０に、第１冷却器４０（４０ｂ）から凝縮水Ｃｗを排出する排出路６２、及びシール水セパレータ５２から凝縮水Ｃｗを排出する排出路６６が合流するように構成されている。排出路６０に凝縮水ポンプ６８が設けられ、排出路６０は凝縮水路９６に接続されている。排出路６０、６２及び６６から排出される凝縮水Ｃｗは凝縮水路９６を介して湿式冷却塔８２に送られる。こうして、湿式冷却塔８２、ガス冷却器３２（３２ｂ、３２ｃ）、第１冷却器４０（４０ｂ）及びシール水セパレータ５２を含む凝縮水Ｃｗの循環系統が構成される。なお、図４～図６に示す実施形態では、復水器１８の凝縮水Ｃｗの一部を補給水として湿式冷却塔８２に配分するように構成しているが、湿式冷却塔８２の凝縮水Ｃｗの蒸散量によっては、凝縮水路９６から湿式冷却塔８２への補給が不要になる場合もある。

ガス抽出路３４に設けられたガス抽出装置３０を含む凝縮水Ｃｗの蒸散量は、通常、復水器１８も含めた地熱発電プラント全体の高々１０～２０％程度である。従って、一部の凝縮水の大気への蒸散が許容されるプラントの場合、ガス抽出装置３０の熱交換器をすべて直接接触式とすることができる。これによって、熱交換器の冷却性能を向上できる。また、許容される蒸散量に応じて、後段のガス抽出装置３０を水封式真空ポンプ５０とすることができる。

図６に示す地熱発電プラント１０（１０Ｆ）のように、復水器１８をハイブリッド式熱交換器で構成する実施形態は、一部の凝縮水Ｃｗの大気への蒸散の許容条件がさらに緩和される場合に用いることができる。

図７は、一実施形態に係る地熱発電プラント１０（１０Ｇ）を示す系統図である。地熱発電プラント１０（１０Ｇ）は、地熱蒸気Ｇｓにより駆動する蒸気タービン１２を備えている。地下から蒸気井（不図示）によって採取された地熱蒸気Ｇｓは、地熱蒸気路１４から蒸気タービン１２に供給される。地熱蒸気路１４には蒸気加減弁１６が設けられ、蒸気加減弁１６で蒸気タービン１２に供給される蒸気量が調節される。蒸気タービン１２で仕事をした後の排蒸気は、蒸気タービン１２の出口から復水器１８に排出される。復水器１８の内部には冷却管群２０ａが設けられ、排蒸気は冷却管群２０ａを流れる冷却水ａによって冷却されて凝縮する。復水器１８の内部に貯留した凝縮水Ｃｗは、復水器１８に接続された凝縮水路２６から凝縮水ポンプ２８によって凝縮水路２６に排出し、さらに、還元井（不図示）などを介して地下に戻される。

復水器１８と乾式冷却塔２２とに跨って設けられる冷却水路２０は、復水器１８の内部に設けられる冷却管群２０ａと、乾式冷却塔２２の内部に設けられる被冷却管群２０ｂと、冷却管群２０ａと被冷却管群２０ｂとを接続する往路配管２０ｃ及び復路配管２０ｄとを含み、ループ状の閉回路を構成する。乾式冷却塔２２は、冷却媒体として空気流のみを使用し、冷却水を使用しない。また、乾式冷却塔２２は、被冷却管群２０ｂを流れる冷却水ａが空気流と直接接触せず、熱交換管の管壁を介して接触するように構成されている。従って、冷却水を必要とせず、かつ外気に含まれるごみ、埃等の不純物が冷却水ａに混入しない。冷却管群２０ａ及び被冷却管群２０ｂ内の冷却水ａは、冷却水ポンプ２４によって循環する。冷却水ａは、乾式冷却塔２２で冷却された後、復水器１８で排蒸気を冷却して凝縮させる。

地熱蒸気Ｇｓには、不純ガスとして硫化水素などの不凝縮ガスｎが含まれている。凝縮しない不凝縮ガスｎは、復水器１８内で次第に蓄積されて復水器１８の内圧を高める。復水器１８の内圧が増加すると、復水器１８内の圧力低下による発電出力増加効果が損なわれる。そこで、本実施形態では、復水器１８の内部から不凝縮ガスｎを外部に抽出して復水器１８の内圧を減少させるためのガス抽出装置３０を備え、ガス抽出装置３０は水封式真空ポンプ５０を有している。

一実施形態では、ガス抽出装置３０は第１エジェクタ装置３６を含む。第１エジェクタ装置３６は、地熱蒸気Ｇｓによって駆動される第１エジェクタ３８と、第１エジェクタ３８により抽出された不凝縮ガスｎを冷却するように構成された第１冷却器４０（４０ａ）と、を有する。また、地熱蒸気路１４から分岐した分岐路４２が第１エジェクタ３８に接続され、分岐路４２から第１エジェクタ３８に地熱蒸気Ｇｓが駆動流体として供給される。第１エジェクタ３８によって復水器１８内の不凝縮ガスｎが抽出され、第１エジェクタ３８から吐出される排気は第１冷却器４０（４０ａ）で冷却される。これによって、体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮するため、水封式真空ポンプ５０の被処理ガス容量を低減できる。不凝縮ガスｎに随伴する蒸気は凝縮して不凝縮ガスｎと分離するため、後段側にガス抽出装置３０がある場合その動力を削減できると共に、最終段においては、不凝縮ガスｎを大気に排出する際に白煙などの発生を抑制できる。なお、第１エジェクタ装置３６は２段以上設けてもよい。

図７に示す例示的な実施形態では、第１冷却器４０（４０ａ）の内部に設けられた熱交換管５４の入口と復路配管２０ｄとを接続する配管５６が設けられ、かつ熱交換管５４の出口と往路配管２０ｃとを接続する配管５８が設けられる。これによって、第１冷却器４０（４０ａ）では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａが配管５６を介して熱交換管５４に供給され、熱交換管５４の外側空間に存在する不凝縮ガスｎを冷却する。不凝縮ガスｎとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。こうして、第１冷却器４０（４０ａ）で不凝縮ガスｎを冷却する冷却媒体として、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａが用いられる。

一実施形態では、地熱発電プラント１０（１０Ｇ）は第２凝縮水冷却器７６を備える。第２凝縮水冷却器７６は、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａと、復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとが、熱交換管５４の管壁を介して熱交換するように構成されている。復水器１８で凝縮した凝縮水Ｃｗとの熱交換後に熱交換管５４から排出される温水ｂは、配管５８を介して往路配管２０ｃに戻される。第２凝縮水冷却器７６で冷却された凝縮水Ｃｗは水封式真空ポンプ５０に封水として供給される。本実施形態では、乾式冷却塔２２で冷却された冷却水ａを水封式真空ポンプ５０の封水として供給される凝縮水Ｃｗを冷却する冷熱源として用いることができる。

このように、封水として水封式真空ポンプ５０に供給される凝縮水Ｃｗを、冷却水ａで冷却してから水封式真空ポンプ５０に供給するために、水封式真空ポンプ５０の性能を向上できる。また、第２凝縮水冷却器７６は表面式熱交換を行うため、冷却水ａと凝縮水Ｃｗとが混じり合わない。そのため、冷却水ａに凝縮水Ｃｗに含まれる不純物が混入するのを防止できる。

１）一態様に係る地熱発電プラント（１０）は、地熱蒸気（Ｇｓ）により駆動する蒸気タービン（１２）と、前記蒸気タービン（１２）から排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群（２０ａ）を含む復水器（１８）と、前記復水器（１８）に供給される前記冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、前記復水器（１８）で加温された前記冷却水が流れる被冷却管群（２０ｂ）を含む乾式冷却塔（２２）と、前記復水器（１８）内の不凝縮ガス（ｎ）を抽出するように構成されたガス抽出装置（３０）と、前記復水器（１８）と前記ガス抽出装置（３０）との間に配置され、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）を冷却するように構成されたガス冷却器（３２）と、を備える。

このような構成によれば、上記ガス抽出装置（３０）によって不凝縮ガス（ｎ）が復水器（１８）から抽出されて復水器内の圧力が低下するため、蒸気タービン（１２）の発電出力低下を抑制しながら、復水器（１８）内の圧力上昇を抑制できる。また、復水器（１８）から抽出された不凝縮ガス（ｎ）は、ガス抽出装置（３０）の前段に設けられたガス冷却器（３２）で冷却されるため、体積が縮小すると共に、随伴する蒸気が凝縮して不凝縮ガス（ｎ）から分離するため、抽出されたガスの容量が減少する。従って、ガス抽出装置（３０）の必要動力や蒸発量を削減できるため、プラントの効率低下を抑制できる。

２）別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、１）に記載の地熱発電プラントであって、前記ガス抽出装置（３０）は、前記地熱蒸気（Ｇｓ）によって駆動される第１エジェクタ（３８）と、前記第１エジェクタ（３８）により抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）を冷却するように構成された第１冷却器（４０）と、を有する第１エジェクタ装置（３６）を含む。

このような構成によれば、第１エジェクタ（３８）によって復水器（１８）から抽出された不凝縮ガス（ｎ）は、ガス冷却器（３２）で冷却されるため、上述のように、第１エジェクタ（３８）の抽出ガス容量を低減できる。これによって、第１エジェクタ（３８）が駆動流体として用いる地熱蒸気（Ｇｓ）量を削減できるため、蒸気タービン（１２）に供給される蒸気量の減少を抑制でき、蒸気タービン（１２）の発電出力低下を抑制できる。さらに、第１エジェクタ（３８）から吐出される排気は第１冷却器（４０）で冷却され、この排気に含まれる蒸気は凝縮して不凝縮ガス（ｎ）と分離するため、後段側ガス抽出装置（３０）の動力を削減できると共に、最終段においては、不凝縮ガス（ｎ）を大気に排出する際に白煙などの発生を抑制できる。

３）別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、１）又は２）に記載された地熱発電プラントであって、前記ガス抽出装置（３０）は、水封式真空ポンプ（５０）を含む。

このような構成によれば、ガス抽出装置（３０）として、被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できる水封式真空ポンプ（５０）を用いることで、プラント全体の効率を向上できる。特に、水封式真空ポンプ（５０）の前段に設けられたガス冷却器（３２）で不凝縮ガス（ｎ）を冷却することで、随伴する凝縮水（Ｃｗ）の飽和水蒸気圧を低減できるため、水封式真空ポンプ（５０）の処理容量を削減できる。

４）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、１）乃至３）の何れかに記載の地熱発電プラントであって、前記ガス冷却器（３２（３２ａ））は、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水（ａ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された表面式熱交換器である。

このような構成によれば、ガス冷却器（３２（３２ａ））の冷熱源として乾式冷却塔（２２）で冷却された冷却水（ａ）を用いることができる。また、表面式熱交換器を採用することで、上記冷却水（ａ）と復水器（１８）から抽出された不凝縮ガス（ｎ）とが直接接触しないため、不凝縮ガス（ｎ）に含まれる不純物が冷却水（ａ）に混ざって被冷却管群（２０ｂ）に詰まりなどが発生するのを防止できる。

５）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、１）乃至３）の何れかに記載の地熱発電プラントであって、前記ガス冷却器（３２（３２ｂ））は、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記復水器（１８）で凝縮した凝縮水（Ｃｗ）とが直接接触して熱交換するように構成された直接接触式熱交換器である。

このような構成によれば、ガス冷却器（３２（３２ｂ））が表面式熱交換器より冷却効率が良い直接接触式熱交換器で構成されるため、ガス抽出装置（３０）によって抽出されたガス量が減少する。従って、ガス冷却器（３２（３２ｂ））をコンパクト化できると共に、ガス抽出装置（３０）の必要動力や必要地熱蒸気（Ｇｓ）量を削減できるため、プラントの効率低下や蒸気タービン（１２）の発電出力低下を抑制できる。

６）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、１）乃至３）の何れかに記載の地熱発電プラントであって、前記ガス冷却器（３２（３２ｃ））は、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水（ａ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成されるとともに、前記復水器（１８）から抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）と、前記復水器（１８）で凝縮した凝縮水（Ｃｗ）とが直接接触して熱交換するように構成されたハイブリッド式熱交換器である。

このような構成によれば、ガス冷却器（３２（３２ｃ））が上記ハイブリッド式熱交換器で構成されるため、冷却性能の向上と還元井を介して地下に戻す凝縮水（Ｃｗ）の確保とを両立させることができる。

７）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、５）又は６）に記載の地熱発電プラントであって、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水（ａ）と、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された第１凝縮水冷却器（７０）を備え、前記第１凝縮水冷却器（７０）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）が前記ガス冷却器（３２（３２ｂ、３２ｃ））に供給されるように構成される。

このような構成によれば、上記第１凝縮水冷却器（７０）において、不凝縮ガス（ｎ）を冷却するためにガス冷却器（３２（３２ｂ））に供給される凝縮水（Ｃｗ）を、ガス冷却器（３２（３２ｂ））に供給される前に、乾式冷却塔（２０）で冷却された冷却水（ａ）で冷却するため、ガス冷却器（３２（３２ｂ））における凝縮水（Ｃｗ）の冷却効果を向上できる。また、上記第１凝縮水冷却器（７０）は表面式熱交換を行うため、冷却水（ａ）と凝縮水（Ｃｗ）とが混じり合わない。そのため、冷却水（ａ）に凝縮水（Ｃｗ）に含まれる不純物が混入するのを防止できる。

８）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、３）に記載の地熱発電プラントであって、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水（ａ）と、前記復水器（１８）で凝縮した凝縮水（Ｃｗ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された第２凝縮水冷却器（７６）を備え、前記第２凝縮水冷却器（７６）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）が前記水封式真空ポンプ（５０）に封水として供給されるように構成される。

このような構成によれば、上記第２凝縮水冷却器（７６）において、封水として水封式真空ポンプ（５０）に供給される凝縮水（Ｃｗ）を、水封式真空ポンプ（５０）に供給される前に、乾式冷却塔（２２）で冷却された冷却水（ａ）で冷却するため、水封式真空ポンプ（５０）の性能を向上できる。また、上記第２凝縮水冷却器（７６）は表面式熱交換を行うため、冷却水（ａ）と凝縮水（Ｃｗ）とが混じり合わない。そのため、冷却水（ａ）に凝縮水（Ｃｗ）に含まれる不純物が混入するのを防止できる。

９）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、５）又は６）に記載の地熱発電プラントであって、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）を冷却するように構成された湿式冷却塔（８２）をさらに備え、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ１）が前記ガス冷却器（３２（３２ｂ、３２ｃ））に供給されるように構成される。

このような構成によれば、復水器（１８）で凝縮した凝縮水（Ｃｗ１）を不凝縮ガス（ｎ）を冷却するためにガス冷却器（３２（３２ｂ、３２ｃ））に供給する場合に、上記湿式冷却塔（８２）で冷却した後ガス冷却器（３２（３２ｂ、３２ｃ））に供給するため、凝縮水（Ｃｗ）により冷却効果を向上できる。また、湿式冷却器（８２）では、凝縮水（Ｃｗ）は空気流との接触により凝縮水（Ｃｗ）自体の蒸発潜熱で冷却されるため、空気流以外の他の冷熱源を必要としない。

１０）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、９）に記載された地熱発電プラントであって、前記地熱蒸気（Ｇｓ）によって駆動される第１エジェクタ（３８）と、前記第１エジェクタ（３８）により抽出された前記不凝縮ガス（ｎ）を冷却するように構成された第１冷却器（４０（４０ａ、４０ｂ））と、を有する第１エジェクタ装置（３６）を含み、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）が前記第１冷却器（４０（４０ａ、４０ｂ））に供給されるように構成される。

このような構成によれば、復水器（１８）で凝縮した凝縮水（Ｃｗ）を第１冷却器（４０（４０ｂ））に供給される冷却媒体として用いることができ、プラント内外の他の冷熱源を必要としない。

１１）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、９）又は１０）に記載の地熱発電プラント（１０）であって、前記ガス抽出装置（３０）は、水封式真空ポンプ（５０）を含み、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ１）が前記水封式真空ポンプ（５０）に封水として供給されるように構成される。

このような構成によれば、湿式冷却塔（８２）で冷却された凝縮水（Ｃｗ１）を水封式真空ポンプ（５０）の封水として用いることができる。また、水封式真空ポンプ（５０）に供給される凝縮水（Ｃｗ１）は湿式冷却塔（８２）で予め冷却されるので、水封式真空ポンプ（５０）の性能低下をまねかない。

１２）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、９）乃至１１）の何れか一項に記載の地熱発電プラントであって、前記湿式冷却塔（８２）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ１）を前記復水器（１８）に供給するための第１凝縮水路（８４）と、前記第１凝縮水路（８４）により供給された前記凝縮水（Ｃｗ１）を前記復水器（１８）の内部に噴霧するためのノズル（８７）と、を備える。

このような構成によれば、復水器（１８）において、被冷却管群（２０ａ）を流れる冷却水（ａ）による表面式熱交換と、湿式冷却塔（８２）で冷却された凝縮水（Ｃｗ１）による直接接触式熱交換とを併用できるため、復水器（１８）における排蒸気の冷却効果を向上できる。なお、この実施形態は、一部の凝縮水（Ｃｗ）の大気への蒸散の許容条件が緩和される場合に用いることができる。

１３）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、９）乃至１２）の何れか一項に記載の地熱発電プラントであって、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）を前記湿式冷却塔（８２）に供給する第２凝縮水路（２６、９６）と、前記第２凝縮水路（２６、９６）に設けられた流量調整弁（９８）と、前記湿式冷却塔（８２）に貯留された前記凝縮水（Ｃｗ）の水位を検出する水位計（１００）と、前記水位計（１００）の検出値に応じて前記流量調整弁（９８）の開度を制御可能なコントローラ（１０２）と、を備える。

このような構成によれば、上記コントローラ（１０２）によって、水位計（１００）の検出値に応じて、流量調整弁（９８）の開度を調整することで、湿式冷却器（８２）に貯留される凝縮水（Ｃｗ）量を所望の量に調整できる。

１４）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、地熱蒸気により駆動する蒸気タービン（１２）と、前記蒸気タービン（１２）から排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群（２０ａ）を含む復水器（１８）と、前記復水器（１８）に供給される前記冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、前記復水器（１８）で加温された前記冷却水が流れる被冷却管群（２０ｂ）を含む乾式冷却塔（２２）と、前記復水器（１８）内の不凝縮ガス（ｎ）を抽出するように構成されたガス抽出装置（３０）と、を備え、前記ガス抽出装置（３０）は、水封式真空ポンプ（５０）を含む。

このような構成によれば、復水器（１８）に溜まった不凝縮ガス（ｎ）をガス抽出装置（３０）で抽出することで、復水器（１８）の内圧が低下する。これによって、蒸気タービン（１２）の発電出力低下を抑制できる。また、ガス抽出装置（３０）は、被処理気体が蒸気を含む場合に高性能を発揮できる水封式真空ポンプ（５０）を有するため、プラント全体の効率を向上できる。

１５）さらに別な態様に係る地熱発電プラント（１０）は、１４）に記載の地熱発電プラントであって、前記乾式冷却塔（２２）で冷却された前記冷却水（ａ）と、前記復水器（１８）で凝縮した前記凝縮水（Ｃｗ）とが熱交換管（５４）の管壁を介して熱交換するように構成された第２凝縮水冷却器（７６）を備え、前記第２凝縮水冷却器（７６）で冷却された前記凝縮水（Ｃｗ）が、前記水封式真空ポンプ（５０）に封水として供給されるように構成される。

このような構成によれば、封水として水封式真空ポンプ（５０）に供給される凝縮水（Ｃｗ）を、第２凝縮水冷却器（７６）で冷却された冷却水（ａ）で冷却してから水封式真空ポンプ（５０）に供給するために、水封式真空ポンプ（５０）の性能を向上できる。また、第２凝縮水冷却器（７６）は表面式熱交換を行うため、冷却水（ａ）と凝縮水（Ｃｗ）とが混じり合わない。そのため、冷却水（ａ）に凝縮水（Ｃｗ）に含まれる不純物が混入するのを防止できる。

Claims

地熱蒸気により駆動する蒸気タービンと、
前記蒸気タービンから排出される排蒸気を凝縮するための冷却水が流れる冷却管群を含む復水器と、
前記復水器に供給される前記冷却水を冷却するように構成された乾式冷却塔であって、前記復水器で加温された前記冷却水が流れる被冷却管群を含む乾式冷却塔と、
前記復水器内の不凝縮ガスを抽出するように構成されたガス抽出装置と、
前記復水器と前記ガス抽出装置との間に配置され、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスを冷却するように構成されたガス冷却器と、
を備える地熱発電プラント。
前記ガス抽出装置は、
前記地熱蒸気によって駆動される第１エジェクタと、
前記第１エジェクタにより抽出された前記不凝縮ガスを冷却するように構成された第１冷却器と、を有する第１エジェクタ装置を含む請求項１に記載の地熱発電プラント。
前記ガス抽出装置は、水封式真空ポンプを含む請求項１又は２に記載の地熱発電プラント。
前記ガス冷却器は、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスと、前記乾式冷却塔で冷却された前記冷却水とが熱交換管の管壁を介して熱交換するように構成された表面式熱交換器である請求項１乃至３の何れか一項に記載の地熱発電プラント。
前記ガス冷却器は、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスと、前記復水器で凝縮した凝縮水とが直接接触して熱交換するように構成された直接接触式熱交換器である請求項１乃至３の何れか一項に記載の地熱発電プラント。
前記ガス冷却器は、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスと、前記乾式冷却塔で冷却された前記冷却水とが熱交換管の管壁を介して熱交換するように構成されるとともに、前記復水器から抽出された前記不凝縮ガスと、前記復水器で凝縮した凝縮水とが直接接触して熱交換するように構成されたハイブリッド式熱交換器である請求項１乃至３の何れか一項に記載の地熱発電プラント。
前記乾式冷却塔で冷却された前記冷却水と、前記復水器で凝縮した前記凝縮水とが熱交換管の管壁を介して熱交換するように構成された第１凝縮水冷却器を備え、
前記第１凝縮水冷却器で冷却された前記凝縮水が前記ガス冷却器に供給されるように構成された請求項５又は６に記載の地熱発電プラント。
前記乾式冷却塔で冷却された前記冷却水と、前記復水器で凝縮した前記凝縮水とが熱交換管の管壁を介して熱交換するように構成された第２凝縮水冷却器を備え、
前記第２凝縮水冷却器で冷却された凝縮水が前記ガス冷却器に供給されるように構成された請求項３に記載の地熱発電プラント。
前記復水器で凝縮した前記凝縮水を冷却するように構成された湿式冷却塔をさらに備え、
前記湿式冷却塔で冷却された前記凝縮水が前記ガス冷却器に供給されるように構成された請求項５又は６に記載の地熱発電プラント。
前記ガス抽出装置は、
前記地熱蒸気によって駆動される第１エジェクタと、
前記第１エジェクタにより抽出された前記不凝縮ガスを冷却するように構成された第１冷却器と、を有する第１エジェクタ装置を含み、
前記湿式冷却塔で冷却された前記凝縮水が前記第１冷却器に供給されるように構成された請求項９に記載の地熱発電プラント。
前記ガス抽出装置は、水封式真空ポンプを含み、
前記湿式冷却塔で冷却された前記凝縮水が前記水封式真空ポンプに封水として供給されるように構成された請求項９又は１０に記載の地熱発電プラント。
前記湿式冷却塔で冷却された前記凝縮水を前記復水器に供給するための凝縮水路と、
前記凝縮水路により供給された前記凝縮水を前記復水器の内部に噴霧するための冷却ノズルと、
を備える請求項９乃至１１の何れか１項に記載の地熱発電プラント。
前記復水器で凝縮した前記凝縮水を前記湿式冷却塔に供給する凝縮水路と、
前記凝縮水路に設けられた流量調整弁と、
前記湿式冷却塔に貯留された前記凝縮水の水位を検出する水位計と、
前記水位計の検出値に応じて前記流量調整弁の開度を制御可能なコントローラと、
を備える請求項９乃至１２の何れか１項に記載の地熱発電プラント。