JP2734722B2 - 地熱井二相流体の分離採取装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、地熱発電所等において、地熱井の抗井から
得られる二相流体を、熱水、蒸気およびガスに分離して
採取する時に用いる地熱井二相流体の分離採取装置に関
するものである。

［従来の技術］ 地熱発電所において、高温、高圧の熱水、蒸気および
ガスより成る二相流体は、通常複数の地熱井の抗井より
噴出し、一つの設備に合流して発電に供される。そのた
め、生産設備で採取される二相流体は、複数の抗井の試
料が混合されたものであり、一抗井毎の化学組成を把握
することはできない。

従って、一抗井毎の流体の性質を知ろうとすれば、各
抗井が合流する前の二相流管からの試料を分離、採取す
ることになる。

このような分離採取装置としては、第２図および第３
図に示すような装置が知られている。

第２図は、抗井より得られた二相流体を熱水と、蒸気
およびガスとに分離して採取する装置であり、ガラス製
の分離器１にゴム製の二相流管２が接続されていて、こ
れを通して二相流体を分離器１内に導入すると、蒸気お
よびガスは分離器１上部に設けられた排出管３より排出
されるが、熱水は分離器１下部に凝集するので、これを
分離器１下端に取り付けられた採取管４より採取し、分
析することにより、熱水および熱水中に混入している物
質の化学組成等を解析することができる。

一方、排出管３より排出された蒸気およびガスは、第
３図に示す復水器５に導入される。これは、一端面が閉
塞された円筒状のガラス製の二口吸入管６と、この吸入
管６の内周面に気密摺動可能に挿入されたピストン７
と、吸入管６内に導入された水蒸気およびガスを冷却す
る冷却水Ｃを入れるバケツ等の容器８とから構成されて
おり、吸入管６の閉塞された端面には導入管6aおよび排
出管6bが設けられている。この導入管6aに、第２図の分
離器１の排出管３に一端が接続されたゴムチューブ９の
他端を接続して、吸入管６を冷却水Ｃ中に浸漬し、導入
管6aおよび排出管6bを開放すると、吸入管６内は分離器
１より排出された蒸気およびガスによって充満し、排出
管6bの先端より気泡が発生する。この後、排出管6bを閉
鎖すると、ピストン７が後退して吸入管６内に蒸気およ
びガスが採取される。ここで、蒸気および比較的沸点の
低いガス成分は、冷却水Ｃによって冷却され、凝縮して
液体となり、ここで蒸気、酸性ガスが採取され、分析さ
れるが、その他のガス成分は気体のままであるので、こ
れに水酸化カリウム溶液等を添加すると、ガス成分中に
含まれる酸性ガスの硫化水素、二酸化炭素等はこの溶液
に吸収され、窒素ガス、水素ガス、メタンガスや空気等
が残留ガスとして残る。

このように、分離器１より排出された蒸気およびガス
は復水器５において、凝縮した蒸気とこれに混入する物
質成分、水酸化カリウム溶液に吸収される物質成分、お
よびその他のガス成分とに分離、採取されるので、これ
らと分離器１で分離された熱水の成分から、抗井より得
られる二相流体の成分を分析することができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、前記のような構成の分離採取装置で
は、分離器および復水器はともに、ガラス製であり、ま
た、分離器に二相流体を導入する二相流管、および復水
器に蒸気およびガスを導入するチューブは、その取り扱
いの簡便さから、専らゴム製のものが使用されるが、こ
れらは高い圧力が加わると容易に破損する危険性を有し
ており、特に高温、高圧の二相流体の採取中にこれらが
破損すると、ガラス片が飛散したり、破損したチューブ
から熱水や蒸気が吐出したりして、作業者が負傷するお
それがある。

また、前記のように別体構造の分離器および復水器で
は、地熱井のように比較的広範囲に広がって点在した抗
井より試料を採取して回るには多大な労力を要する。

さらに、前記のような構造の復水器では、復水器と冷
却水との接触面積が小さく、充分な冷却効率を得られな
いので、短時間で多量の復水を採取することは不可能で
あり、正確な分析に支障を来す可能性がある。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、前記の課題を解決するためになされたもの
で、地熱井より得られる二相流体を、熱水と、蒸気およ
びガスとに分離する金属製の分離器と、この分離器によ
って分離された蒸気およびガスを冷却して復水する金属
製の復水器とを、一体的に移動可能に構成し、分離器の
胴周部に二相流体を分離器内に導入する金属製の二相流
管を接続し、分離器の下部に分析される熱水を抽出する
金属製の熱水管を接続し、分離器の上部に分析される蒸
気およびガスを抽出する金属製の蒸気管の一端を接続す
るとともに、この蒸気管の他端を、復水器の冷却水を保
持する冷却槽内に設置される多数の曲折を有する金属製
の冷却管に接続したことを特徴とする。

［作用］ 本発明によれば、分離器と復水器が一体かつ移動可能
であるので、従来のようにこれらを別々に持ち歩く必要
がない。また、本発明の分離器、復水器および二相流管
等は金属製であり、圧力等に対する耐性が非常に高い構
造となっている。

さらに、本発明では、復水器の冷却管が、冷却槽内に
て多数の曲折を有する構造となっており、冷却水との接
触面積が大きく、高い冷却効果を得ることができる。

［実施例］ 第１図は、本発明の一実施例を示すものである。これ
は、金属製のフレーム11内の上部に固定された分離器12
と、フレーム11内の分離器12の下方に固定された復水器
13より構成されている。この分離器12は、両端部が凸状
に閉塞された円筒形のタンク14が、軸線が上下方向にな
るように設置されており、その外側が、二相流体がタン
ク14内で冷却されないようにグラスウール等の保温材15
で被覆されていて、さらにその外側が円筒状のケーシン
グ16で囲まれた構造となっている。このタンク14の側面
胴周部のほぼ中央部には、タンクの水平断面が形成する
円の接線方向に、金属製の二相流管17の一端が接続され
ている。この二相流管17の他端は90°継手を介して上方
へ引き出されており、導入バルブ17aを経て抗井の二相
流管の排出部（図示略）に接続されるようになってい
る。

また、分離器12の上端部には圧力計18と、蒸気管19の
一端が接続され、側面には液面計であるシートルゲージ
20が設置され、さらに、下端部には熱水管21の一端が接
続されている。この熱水管21は、90°継手を介して水平
に引き出され、その他端は熱水抽出バルブ21aを備えた
熱水抽出口21bに接続されている。

一方、前記の蒸気管19は、分離器12の上端より下方に
引き回され、二管路に分岐されている。このうち一方の
管路は蒸気抽出バルブ19aを介して蒸気抽出口19bに接続
され、他方の管路は冷却器導入バルブ19cを介して復水
器13に接続される。

復水器13は、螺旋状に巻回された冷却管22と、これを
被覆し、かつ冷却水Ｃを保持する冷却槽23とにより構成
されており、冷却管22の一端は、前記蒸気管19の他方の
管路に接続されているとともに、この他端は、復水抽出
口22aに接続されている。また、冷却槽23の下部側面お
よび上部側面には、それぞれ冷却水Ｃの注入口23aおよ
び排出口23bが設けられている。また、フレーム11の下
部には移動用のキャスタ24…が設置されている。

前記分離採取装置を構成する部材の材質は金属製であ
り、強度や腐食の問題を考慮して、SUS304等のステンレ
ス鋼が用いられ、耐圧強度は5kgf/cm²ｇ程度が適当であ
る。

このような構成の分離採取装置によって、抗井より排
出される二相流体の分離、採取を行うには、まず、冷却
槽23の注入口23aより冷却水Ｃを注入して排出口23bより
流れ出るようにして、冷却槽23内を常に冷却水Ｃが循環
している状態にした後、熱水抽出バルブ21a、蒸気抽出
バルブ19aおよび冷却器導入バルブ19cを閉じ、抗井の二
相流体排出部に接続された分離採取装置の二相流体17の
導入バルブ17aを開放し、二相流体を分離器12のタンク1
4内に導く。タンク14の内周部に接線方向より導入され
た二相流体は、タンク14内で渦巻き状の回転をしなが
ら、熱水は下方へ凝集し、蒸気およびガスは上昇するの
で、両者は分離される。タンク14下部へ凝集した熱水
は、シートルゲージ20でその液面水位が確認できるの
で、これを観察しながら、熱水抽出バルブ21aを適宜開
放すると、熱水管21を通して熱水抽出口21bより抽出さ
れるので、これを採取する。

一方、タンク14の上部へ上昇した蒸気およびガスは、
圧力計18によって圧力が計測されるとともに、蒸気管19
を通じて下方へ流入する。ここで、蒸気抽出バルブ19a
を開放すると蒸気抽出口19bより、冷却されて凝集する
前の蒸気およびガスが抽出されるので、これを採取する
ことができる。

また、この蒸気抽出バルブ19aを閉じたまま冷却器導
入バルブ19cを開放すると、蒸気およびガスは復水器13
に導入され、螺旋状の冷却管22を通るうちに冷却水Ｃに
よって冷却され、蒸気および比較的沸点の低いガス成分
が凝縮して液体となり、その他のガス成分とともに復水
抽出口22aより抽出されるので、これを採取する。さら
に、その他のガス成分に、前述のように水酸化カリウム
溶液等を添加すると、ガス成分中に含まれる酸性ガスや
硫化水素、二酸化炭素等はこの溶液に吸収されるので、
ガス中には窒素ガス、水素ガス、メタンガスや空気等が
残留する。

このように、本発明の分離採取装置では熱水抽出口21
bから熱水とこれに含有される成分とが、蒸気抽出口19b
からは冷却される前の蒸気とガスが、復水抽出口22aか
らは復水とガスが、それぞれ抽出され、採取できる。

このような構成の分離採取装置では、これを構成する
各部材が十分な耐圧性を有する金属製であるので、従来
例のように流体の圧力によって容易に破損するようなこ
とはなく、安全である。

また、本実施例では、分離器12と復水器13が一体のフ
レーム11に収納されており、さらにこのフレーム11に移
動用のキャスタ24…が備えられているので、操作が簡単
であり、移動に要する労力も少なくて済む。

さらに本発明では、冷却液との接触面積が大きいの
で、高い冷却効率を得ることができ、短時間で多量の覆
水を得ることができ、正確な分析をすることができる。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明では、分離採取装置の構成
部材が金属製であるため、容易に破損するようなことは
なく、安全であり、また、分離器と復水器が一体かつ移
動可能に構成されているので、操作が簡便で、簡単に移
動できる。

さらに、本発明の復水器では、短時間に多量の復水を
得ることができる。正確な分析をすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の分離採取装置の一実施例を示す側面
図であり、第２図および第３図は従来の分離採取装置の
一例を示す図である。 11……フレーム、12……分離器、13……復水器、14……
タンク、17……二相流管、19……蒸気管、21……熱水
管、22……冷却管、23……冷却槽、24……キャスタ、Ｃ
……冷却水。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】地熱井より得られる二相流体を、熱水と、
   蒸気およびガスとに分離する金属製の分離器と、この分
   離器によって分離された蒸気およびガスを冷却して復水
   する金属製の復水器とが、一体的に移動可能に構成され
   ており、 前記分離器の胴周部には前記二相流体を分離器内に導入
   する金属製の二相流管が接続され、前記分離器の下部に
   は分析される熱水を抽出する金属製の熱水管が接続さ
   れ、前記分離器の上部には分析される蒸気およびガスを
   抽出する金属製の蒸気管の一端が接続されており、 この蒸気管の他端は、前記復水器の冷却水を保持する冷
   却槽内に設置される多数の曲折を有する金属製の冷却管
   に接続されていることを特徴とする地熱井二相流体の分
   離採取装置。