JP2622843B2 - エネルギー損失を最小限とした地熱蒸気の湿式清浄方法 - Google Patents

エネルギー損失を最小限とした地熱蒸気の湿式清浄方法

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Description

【発明の詳細な説明】 「発明の目的」 (産業上の利用分野) 本発明は、天然蒸気型地熱発電プラントにおいて、産
出される蒸気に随伴される微細粉粒物を系外に除去する
湿式清浄方法に関するものである。
(従来の技術) 従来、地熱発電に際して、天然の地熱蒸気、特に過熱
蒸気中の微細ダストがタービンノズルおよびタービンブ
レードに固着し、タービン出力が急速に低下すると云う
現象が知られている。そのため蒸気中のダストを除去す
る方法として、ダストサイクロンを利用することが実施
されている。しかし微細なダストの除去には不充分なた
め小型サイクロンとしてのマルチサイクロンが使用され
ているが、閉塞の懸念もあり余り普及していない。又、
ダストの慣性力を利用したルーバタイプ乾式セパレータ
も使用されている。
(発明が解決しようとする問題点) 元来、サイクロンタイプによる除塵は、気体に旋回流
を起させダストに遠心力を与えてこれを分離することが
その原理であり、ダストの除去される最小分離限界の粒
径は、サイクロンの胴径により決められるから、数μm
〜数十μmの超微粒ダストには、小型サイクロンの利用
が必須とされ、蒸気の処理量が多い場合はマルチサイク
ロンを使用せざる得ないことになる。しかし微細ダスト
は固着性があり、多数のサイクロンの内面、隙間、あら
ゆる所に付着し、メインテナンスの頻度は多く、最悪の
場合には閉塞し使用不能となる危険があり普遍的な方法
ではない。一方、ルーバタイプ乾式セパレータはダスト
の慣性を利用するものであり、その分離能は粒子の大き
さ、密度、流速、障害物の形状にもよるが、サイクロン
よりも劣っているのが実状で、分離限界は粒径数十μm
以上であり除去は不充分である。本発明は、このような
現状に鑑み創案されたものであり、エネルギー損失を最
小限とし、しかも簡単な湿式の設備を使用し、タービン
の長期安定運転を可能とする、地熱蒸気の清浄方法を提
供することを目的とする。
「発明の構成」 (問題点を解決するための手段) 前述の目的を達成するために、本発明者等は、 (1) 地熱蒸気を蒸気洗浄用スプレー塔において加圧
状態の熱水をスプレーすることにより、蒸気に随伴され
るダストを系外に除去すると共に、上記スプレー塔から
スプレーした前記熱水は循環使用せしめ、かつ前記熱水
の一部を上記スプレー塔からの熱排水を熱交換して供給
する; (2) 地熱蒸気を注水により減温せしめて過熱度を制
御し、次いで蒸気洗浄用スプレー塔へ導き水をスプレー
し、蒸気に随伴されるダストを系外に除去し、更に ミストセパレーターによりミストを除去するに当たり、
前記蒸気洗浄用スプレー水は上記スプレー塔および前記
ミストセパレーターからの熱排水を熱交換した高温水を
供給する; を茲に提案する。
(作用) 本発明の最大の特徴は、従来採用されてきた乾式除塵
を湿式除塵に切り換え、しかも簡単な設備を使用し、エ
ネルギー損失を最小限として、タービンの長期安定操業
を可能としたことである。
発明の構成要件となっている処理工程について記載す
る。
a) 蒸気洗浄用スプレー塔における水による蒸気の洗
浄 従来の乾式除塵と異なる最大のポイントである。適当
な散水機構を使用し、スプレー塔を通過する蒸気に均一
に散水する必要があるから、複数段のスプレー装置、水
ミストの発生装置等の水フィルターに蒸気をパスさせる
必要がある。ここで数μmの超微細ダストも除去され
る。
b) 加湿注水もしくは熱交換による蒸気の減温 生産井から産出される蒸気性状は、各地熱フィールド
において異なり、過熱度の高い蒸気、低い蒸気がある。
過熱度の高い場合には次工程における蒸気の洗浄を略一
定の平衡状態条件で行うには、事前に減温し過熱度を制
御し蒸気温度を一定にする必要がある。注水によるとき
は水の量で制御し、熱交換によるときは温度制御は水の
流速等により行うことができる。
c) ミストセパレーターによる水分の分離 乾き度の高い蒸気を得る必要があるときは、必須の工
程となる。
d) 蒸気洗浄用スプレー塔における高温スプレー水の
循環使用 これは除塵効率を狙ったものではないが、湿式清浄処
理において避けられない原蒸気の持つエネルギー損失
(蒸気エンタルピーの損失)を、可能な限り低減せしめ
るには不可欠の要件である。
e) 蒸気洗浄用スプレー塔およびミストセパレーター
からの熱排水のエネルギー回収 これも除塵効率には影響はないが、蒸気の洗浄過程に
おけるエネルギー損失を少なくし、蒸気洗浄を経済的に
実施するために必要なことである。水−水熱交換器を使
用する。熱交換されるのは蒸気温度調整用の注水用の
水、洗浄スプレー塔における高温スプレー水等の補給用
の水である。
以上説明の順序として発明の構成上の主要な順に記載
したが、蒸気の流れに沿って記載すれば、注水等による
減温、洗浄スプレー、ミストセパレーターの順序とな
り、スプレー水の循環、排熱回収はラインの本流に関す
るものではなく、エネルギー損失を最小とするための手
段である。
尚、後述する実施例は、本発明の1実施例に過ぎず、
温度、圧力、設備的な諸事項が、この実施例に限定され
ないことは云うまでもない。
(実施例) 第1図に本発明による清浄方法の実施例を蒸気の流れ
に沿って説明する。
生産井1からの蒸気(約190℃)は、蒸気管路2を経
て移送され、加湿注水器3の所で、蒸気温度は所定の温
度(163℃)に制御され、次いで蒸気洗浄用スプレー塔
4に導入される。該スプレー塔内には、複数段のスプレ
ー装置、水ミスト、水柱等の水フィルターを設け、微細
ダストの殆んどを熱水の液滴の表面に付着せしめ除去す
るようになっている。処理された蒸気は更にミストセパ
レーター5に導入され、ここでミストが分離され、乾き
度99.99%程度の蒸気が得られた。この蒸気は最終的に
約150℃の蒸気としてタービン9に供給された。蒸気洗
浄用スプレー塔には、スプレー水循環用ポンプ7を付設
して、高温水(加圧状態・約150℃)を循環使用し、不
必要に蒸気の温度を低下せしめることのないように配慮
した。又、ダストを多く含み蒸気洗浄用スプレー塔4か
ら排出する熱排水およびミストセパレーター5から分離
される熱排水は、水−水熱交換器6において、加湿注水
器3もしくは前記スプレー塔4へ送給される給水用ポン
プ8からの水(複水器からの水を利用する)と熱交換さ
れるようになっており、補給水は約20℃昇温された。
以上、1系統について生産井1からタービン9までの
処理方法について記載したが、実設備としては蒸気発生
群から生産される200T/hの処理において、加湿後2系統
に分け、各100T/hで運転している。本発明方法の採用に
より、タービンノズルおよびタービンブレードへのスケ
ーリングによる約5%/月の出力ダウンを1/4以下に低
減させることが可能となった。尚、従来のダストサイク
ロンによる除塵率が略42%であるのに対し、本発明方法
による場合は98%もしくはそれ以上の結果が得られてい
る。第2図は、本発明方法を蒸気処理量5T/hのラインで
実証実験を行った際の結果であって、トレーサーとして
Na+、K+を用いた時の数値を示し、第3図はトレーサー
としてSS(非可溶成分)を用いた時の数値を示すもので
あるが、本発明方法により蒸気中のダストが殆んど0に
近くなっていることが判る。
「発明の効果」 以上詳細に説明したように、地熱蒸気の清浄方法に本
発明方法を使用する際には、蒸気中に含まれる数μmの
超微細なダストも含めて殆んどその全量近くを除去でき
るので、タービンの長期安定運転が可能となり、タービ
ンノズルおよびタービンブレードに付着するダストに起
因する、出力の低下等を阻止することができる。又、従
来法のマルチサイクロンもしくはルーバタイプ乾式セパ
レータと比較しても、装置の内面もしくは隙間等にダス
トが閉塞することの危険、又は超微粒子の捕獲の不完全
さによる諸トラブルとは無縁になり、メインテナンスが
極めて楽になる。又、本発明において最も懸念されてい
る、注水もしくはスプレーによる蒸気の比エンタルピー
の減少については、熱排水と熱交換による注水用もしく
は補給水の加熱スプレー水の循環使用等により、最小限
にすることが可能であり、又注水等により若干の蒸気の
増量も見込まれるので、エネルギー損失は殆んどない。
しかも、前述したような水の循環利用により、溶存酸
素量も最小限に維持されるから、本発明方法は設備保全
の見地からも優れた蒸気の清浄方法であると云うことが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の蒸気清浄法を蒸気および処理水の流れ
によるブロック図で説明したもの、第2図〜第3図は本
発明方法を適用する前後の蒸気中のダスト量を比較して
表示した図表であって第2図はトレーサーをNa+、K+
としたもの、第3図はSS(非可溶成分)をトレーサーと
したものである。 1:生産井、2:蒸気管路 3:加湿注水器、4:蒸気洗浄用スプレー塔 5:ミストセパレーター、6:水−水熱交換器 7:スプレー水循環用ポンプ 8:給水用ポンプ、9:タービン
フロントページの続き (72)発明者 松村 忠彦 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 松浦 重富 東京都千代田区丸の内1丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 大山 孝 岩手県岩手郡滝沢村大字鵜飼第24地割字 笹森72―2 日本重化学工業株式会社盛 岡工業所内 (72)発明者 山田 晴雄 岩手県岩手郡滝沢村大字鵜飼第24地割字 笹森72―2 日本重化学工業株式会社盛 岡工業所内 (72)発明者 丹野 修 岩手県岩手郡滝沢村大字鵜飼第24地割字 笹森72―2 日本重化学工業株式会社盛 岡工業所内 (72)発明者 佐藤 公彦 岩手県岩手郡滝沢村大字鵜飼第24地割字 笹森72―2 日本重化学工業株式会社盛 岡工業所内 (56)参考文献 特開 昭61−97014(JP,A) 特開 昭57−209622(JP,A) 実開 昭60−52314(JP,U) 実開 昭51−49758(JP,U) 実開 昭57−35728(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地熱蒸気を蒸気清浄用スプレー塔において
    加圧状態の熱水をスプレーすることにより、蒸気に随伴
    されるダクトを系外に除去すると共に、上記スプレー塔
    からスプレーした前記熱水は循環使用せしめ、かつ前記
    熱水の一部を上記スプレー塔からの熱排水を熱交換して
    供給することを特徴とするエネルギー損失を最小限とし
    た地熱蒸気の湿式清浄方法。
  2. 【請求項2】地熱蒸気を注水により減温せしめて加熱度
    を制御し、次いで蒸気洗浄用スプレー塔へ導き水をスプ
    レーし、蒸気に随伴させるダクトを系外に除去し、さら
    にミストセパレーターによりミストを除去するに当た
    り、前記蒸気洗浄用スプレー水は蒸気スプレー塔および
    前記ミストセパレーターからの熱排水を熱交換した高温
    水を供給することを特徴とするエネルギー損失を最小限
    とした地熱蒸気の湿式清浄方法。
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