JP2875422B2 - 地熱水からの熱回収装置 - Google Patents

地熱水からの熱回収装置

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JP2875422B2 JP3269287A JP26928791A JP2875422B2 JP 2875422 B2 JP2875422 B2 JP 2875422B2 JP 3269287 A JP3269287 A JP 3269287A JP 26928791 A JP26928791 A JP 26928791A JP 2875422 B2 JP2875422 B2 JP 2875422B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地中における高温の地
熱水が有する熱を、例えば、発電所とか、又は地域暖房
とか、或いは農業用温室等における熱源として回収する
ようにした熱回収装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、地中における高温の地熱水に
は、酸化珪素等の結晶性無機化合物を含むと共に、硫化
水素等の腐食成分をも含んでいるので、この地熱水を、
そのまま、発電所とか、又は地域暖房とか、或いは農業
用温室等における熱源として使用すると、その配管類や
熱交換器等に酸化珪素等の結晶がスケールとして析出し
て付着することにより、当該配管類等に詰まりが発生す
るばかりか、前記配管類等が硫化水素等の腐食成分によ
って腐食することになる。
【0003】そこで、従来は、このことを防止するため
に、地中から汲み上げた地熱水を、一旦、蒸発室内にお
いてフラッシュ蒸発させ、この蒸発室で発生した蒸気を
間接加熱式の加熱器に導いて、当該加熱器と発電所等の
熱使用箇所との間を循環する清水等の熱媒体を加熱する
一方、前記蒸発室においてフラシュ蒸発した後の地熱水
は、沈澱槽に導き、ここで適宜の薬剤の注入等によっ
て、酸化珪素等の結晶性無機化合物を析出し、この析出
物を沈澱・分離したのち、再び地中に戻すように構成し
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】そして、前記沈澱槽に
おける析出物の沈澱・分離に際して、当該沈澱槽に流入
する地熱水の温度が変動すると、沈澱槽内に温度差にて
対流が発生して、析出物の沈澱・分離が阻害されること
になるから、蒸発室から排出されて沈澱槽に流入する地
熱水は、出来るだけ一定の温度に保つことが必要であ
る。
【0005】しかし、熱回収装置が、前記のように、地
中から汲み上げた地熱水を、一旦、蒸発室においてフラ
ッシュ蒸発させ、この蒸発室で発生した蒸気を間接加熱
式の加熱器に導いて、当該加熱器と発電所等の熱使用箇
所との間を循環する清水等の熱媒体を加熱する構成であ
る場合において、前記熱使用箇所に供給する熱媒体の温
度を略一定にするためには、熱使用箇所における熱負荷
の変動に応じて、加熱器に戻る熱媒体の流量を増減する
必要があるが、前記のように、熱使用箇所における熱負
荷の減少に応じて熱媒体の流量を減らすことは、蒸発室
内で発生する蒸気の温度を低下させ、結局、当該蒸発室
より排出される地熱水温度が低下する。一方、熱使用箇
所における熱負荷の増加に応じて熱媒体の流量を増加さ
せると、蒸発室内で発生する蒸気温度を上昇させ、当該
蒸発室から排出される地熱水温度が上昇する。
【0006】このように、熱使用箇所における熱負荷に
応じて加熱器に戻る熱媒体の流量を増減することは、蒸
発室から沈澱槽へ導入される地熱水の温度が、熱使用箇
所における熱負荷の増減に応じて直接的に変化するため
に、前記沈澱槽での析出物の沈澱・分離操作が著しく不
安定になるのであった。本発明は、このように熱使用箇
所における熱負荷の変動によって、沈澱槽での析出物の
沈澱・分離が不安定なると言う問題を解消することを技
術的課題とするものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】この技術的課題を達成す
るため本発明は、地中から汲み上げた地熱水をフラッシ
ュ蒸発する蒸発室と、該蒸発室で発生した蒸気を熱源と
する間接加熱式の加熱器と、該加熱器と熱使用箇所との
間を熱媒体が循環するように構成した熱媒体循環管路
と、前記蒸発室から排出される地熱水に対する沈澱槽と
から成り、前記熱媒体循環管路に、当該熱媒体循環管路
における前記加熱器への入口側と加熱器からの出口側と
を接続するバイパス管路を設け、該バイパス管路中に、
流量制御弁を設ける構成にした。
【0008】
【発明の作用・効果】このように構成すると、加熱器に
おける出口から送出される高い温度の熱媒体の一部は、
バイパス管路を介して、熱使用箇所からの戻り熱媒体に
混合されることになり、この場合において、前記バイパ
ス管路中における流量制御弁の開度を大きくすると、熱
使用箇所からの戻り熱媒体に対する高い温度の熱媒体の
混合比率が大きくなって、加熱器に戻る熱媒体の温度が
上昇することになり、また、前記流量制御弁の開度を小
さくすると、熱使用箇所からの戻り熱媒体に対する高い
温度の熱媒体の混合比率が小さくなって、加熱器に戻る
熱媒体の温度が下降することになると言うように、前記
バイパス管路中における流量制御弁を適宜開閉作動する
ことにより、加熱器に戻る熱媒体の温度を、前記熱使用
箇所における熱負荷の変動に応じて適宜変えることがで
きるから、蒸発室より排出される地熱水の温度を、前記
熱使用箇所における熱負荷の変動に対して、略一定の温
度に保つことができるのである。
【0009】なお、この場合において、前記流量制御弁
を、前記熱使用箇所における熱負荷、又は前記熱使用箇
所から前記加熱器に戻る熱媒体の温度に応じて自動的に
開閉作動するように構成することにより、加熱器に戻る
熱媒体の温度を略一定に保持する制御を自動化できるの
である。従って、本発明によると、蒸発室から排出され
る地熱水を、沈澱槽に送出し、この沈澱槽において、当
該地熱水中の酸化珪素等の結晶性無機化合物を沈澱・分
離するに際して、この沈澱槽における沈澱・分離操作
を、熱使用箇所における熱負荷の変動に対して、安定化
することができる効果を有する。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面について説明す
る。図において符号1は補助蒸発室を、符号2は第1段
蒸発室を、符号3は第2段蒸発室を、符号4は第3段蒸
発室を、そして、符号5は沈澱槽を各々示し、地中から
汲み上げられた地熱水は、地熱水供給管路6を介して前
記補助蒸発室1内に噴出して、フラッシュ蒸発し、この
補助蒸発室1内でフラッシュ蒸発した後の地熱水は管路
7を介して前記第1段蒸発室2内に噴出して、フラッシ
ュ蒸発し、この第1段蒸発室2内でフラッシュ蒸発した
後の地熱水は、管路8を介して前記第2段蒸発室3内に
噴出して、フラッシュ蒸発し、この第2段蒸発室3内で
フラッシュ蒸発した後の地熱水は、管路9を介して前記
第3段蒸発室4内に噴出して、フラッシュ蒸発し、この
第3段蒸発室4内でフラッシュ蒸発した後の地熱水は、
ポンプ10付き管路11を介して前記沈澱槽5内に流入
するように構成されている。
【0011】符号12は、伝熱管13を内蔵した補助加
熱器を示し、該補助加熱器12に、前記補助蒸発室1内
で発生した蒸気を蒸気ダクト14を介して導入する一
方、この伝熱管13内に、前記沈澱槽5における上澄の
地熱水を、ポンプ15を備えた地熱水排出管路16を介
して導入することにより、前記沈澱槽5における上澄の
地熱水を当該補助加熱器12にて加熱したのち、管路1
7を介して再び地中に戻すように構成されている。
【0012】符号18は伝熱管19を内蔵した第1段加
熱器を、符号20は伝熱管21を内蔵した第2段加熱器
を、符号22は伝熱管23を内蔵した第3段加熱器を各
々示し、前記第1段蒸発室2内で発生した蒸気を蒸気ダ
クト24を介して前記第1段加熱器18に、前記第2段
蒸発室3内で発生した蒸気を蒸気ダクト25を介して前
記第2段加熱器20に、そして、前記第3段蒸発室4内
で発生した蒸気を蒸気ダクト26を介して前記第3段加
熱器22に各々導入するように構成する。
【0013】また、前記補助加熱器12内における不凝
縮性ガスはガス抜き管路27を介して第1段加熱器18
に流入し、この第1段加熱器18内における不凝縮性ガ
スはガス抜き管路28を介して第2段加熱器20に流入
し、この第2段加熱器22内における不凝縮性ガスはガ
ス抜き管路29を介して第3段加熱器22に流入し、こ
の第3段加熱器22内の不凝縮性ガスは、真空ポンプ3
0、又は前記補助蒸発室1で発生する蒸気によって駆動
される蒸気エゼクター31にて抽出するように構成され
ている。この場合において、正常な運転状態に入るまで
の間は、真空ポンプ30を駆動し、一方の切換弁32を
開き他方の切換弁33を閉じることにより、不凝縮性ガ
スを、前記真空ポンプ30にて抽出し、正常な運転状態
に入ると、前記真空ポンプ30を停止し、一方の切換弁
32を閉じ他方の切換弁33を開くことにより、不凝縮
性ガスを、前記蒸気エゼクター31にて抽出するように
操作するのである。なお、符号34は、前記蒸気エゼク
ター31からの蒸気を大気中に放出する場合における消
音器である。
【0014】前記第3段加熱器22における伝熱管23
の出口23aを前記第2段加熱器20における伝熱管2
1の入口21bに、第2段加熱器20における伝熱管2
1の出口21aを前記第1段加熱器18における伝熱管
19の入口19bに各々接続する一方、前記第1段加熱
器18における伝熱管19の出口19aを、供給側管路
35を介して供給タンク36に接続し、この供給タンク
36を、循環ポンプ37付き管路38を介して発電所等
の熱使用箇所39に接続し、この熱使用箇所39を、管
路40を介して戻りタンク41に接続し、この戻りタン
ク41を、循環ポンプ42付き戻り側管路43を介して
前記第3段加熱器22における伝熱管23の入口23b
に接続することにより、清水等の熱媒体が、各加熱器1
8,20,22と、前記熱使用箇所39との間を循環す
る熱媒体循環管路44を構成する。
【0015】なお、この場合において、供給側管路35
と循環ポンプ37付き管路38とを、図面に二点鎖線で
示すように、通路36aにて直接的に接続するように構
成したり、或いは、管路40と循環ポンプ42付き戻り
側管路43とを、図面に二点鎖線で示すように、通路4
1aにて直接的に接続するように構成するようにしても
良い。
【0016】そして、前記熱媒体循環管路44における
供給側管路35と、前記戻り側管路43との間を、バイ
パス管路45にて接続して、このバイパス管路45中
に、流量制御弁46を設ける。なお、前記沈澱槽5に
は、地熱水中における結晶性成分を析出するための適宜
の薬剤が管路47より供給される一方、この沈澱槽5に
おける沈澱物は、スラリーポンプ48にて排出するよう
に構成されている。
【0017】この構成において、地中から汲み上げられ
た地熱水は、先づ補助蒸発室1内においてフラッシュ蒸
発し、次いで第1段蒸発室2内でフラッシュ蒸発し、更
に、第2段蒸発室3内でフラッシュ蒸発し、第3段蒸発
室4でフラッシュ蒸発したのち、沈澱槽5に流入し、こ
の沈澱槽5において、適宜薬剤の注入等によって、酸化
珪素等の結晶性無機化合物を析出して沈澱・分離する。
【0018】この沈澱槽5において析出物を沈澱・分離
した後の上澄の地熱水は、補助加熱器12において、前
記補助蒸発室1で発生した蒸気によって加熱されたの
ち、管路17を介して再び地中に戻される。一方、戻り
タンク41内の熱媒体は、第3段加熱器22において第
3段蒸発室4で発生した蒸気によって加熱され、次い
で、第2段加熱器20において第2段蒸発室3で発生し
た蒸気によって加熱され、更に、第1段加熱器18にお
いて第1段蒸発室2で発生した蒸気によって加熱された
のち、供給タンク36に送られたのち、熱使用箇所39
を経て戻りタンク41に戻る循環を繰り返すのである。
【0019】また、前記補助加熱器12における凝縮水
は、凝縮水管路49を介して前記第1段加熱器18内に
入り、この第1段加熱器18における凝縮水と一緒に、
凝縮水管路50を介して前記第2段加熱器20に入り、
この第2段加熱器22における凝縮水と一緒に、凝縮水
管路51を介して前記第3段加熱器22に入り、この第
3段加熱器22における凝縮水と一緒にして、凝縮水排
出管路52を介して前記沈澱槽5からの上澄の地熱水に
混合されるのである。
【0020】この場合において、第1段加熱器18にお
ける伝熱管19の出口19aから送出される高い温度の
熱媒体の一部は、バイパス管路45を介して、熱使用箇
所39から第3段加熱器22における伝熱管23に戻る
熱媒体に混合されることになる。そこで、前記バイパス
管路45中における流量制御弁46の開度を大きくする
と、熱使用箇所39からの戻り熱媒体に対する高い温度
の熱媒体の混合比率が大きくなって、第3段加熱器22
における伝熱管23に戻る熱媒体の温度が上昇すること
になり、また、前記流量制御弁46の開度を小さくする
と、熱使用箇所39から第3段加熱器22における伝熱
管23に戻る熱媒体に対する高い温度の熱媒体の混合比
率が小さくなって、第3段加熱器22における伝熱管2
3に戻る熱媒体の温度が下降することになると言うよう
に、前記バイパス管路45中における流量制御弁46を
適宜開閉作動することにより、第3段加熱器22に戻る
熱媒体の温度を、前記熱使用箇所39における熱負荷の
変動に応じて適宜変えることができるから、第3段蒸発
室4より沈澱槽5に排出される地熱水の温度を、前記熱
使用箇所39における熱負荷の変動に対して、略一定の
温度に保つことができるのである。
【0021】なお、前記流量制御弁46を、熱使用箇所
における熱負荷に応じて自動的に開閉作動するか、或い
は、第3段加熱器22への戻り側管路43における熱媒
体の温度に応じて自動的に開閉作動するように構成する
ことにより、前記の制御を自動化できるのである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例を示す図である。
【符号の説明】
1 補助蒸発室 2,3,4 蒸発室 5 沈澱槽 6 地熱水供給管路 13 補助加熱器 18,20,22 加熱器 19,21,23 伝熱管 36 供給タンク 39 熱使用箇所 41 戻りタンク 44 熱媒体循環管路 45 バイパス管路 46 流量制御弁
フロントページの続き (72)発明者 柏木 博 大阪市西淀川区御幣島6丁目7番5号 株式会社笹倉機械製作所 内 (72)発明者 沢田 磐雄 大阪市西淀川区御幣島6丁目7番5号 株式会社笹倉機械製作所 内 (72)発明者 松浦 重富 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社 内 (56)参考文献 特開 昭62−111095(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F24J 3/08 F01K 21/06 F03G 4/00 531 F03G 4/00 551

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】地中から汲み上げた地熱水をフラッシュ蒸
    発する蒸発室と、該蒸発室で発生した蒸気を熱源とする
    間接加熱式の加熱器と、該加熱器と熱使用箇所との間を
    熱媒体が循環するように構成した熱媒体循環管路と、前
    記蒸発室から排出される地熱水に対する沈澱槽とから成
    り、前記熱媒体循環管路に、当該熱媒体循環管路におけ
    る前記加熱器への入口側と加熱器からの出口側とを接続
    するバイパス管路を設け、該バイパス管路中に、流量制
    御弁を設けたことを特徴とする地熱水からの熱回収装
    置。
  2. 【請求項2】前記流量制御弁を、前記熱使用箇所におけ
    る熱負荷、又は前記熱使用箇所から前記加熱器に戻る熱
    媒体の温度に応じて開閉するようにした手段を設けたこ
    とを特徴とする特許請求の範囲の第1項に記載した地熱
    水からの熱回収装置。
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