JP7331807B2 - Geothermal power generation system - Google Patents

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Description

本発明は、地熱発電システムに関する。 The present invention relates to geothermal power generation systems.

地熱発電システムには、特許文献1の従来技術に例示されているように、フラッシュ式地熱発電システムとバイナリー式地熱発電システムがある。
このうち、フラッシュ式地熱発電システムは、生産井から採取された地熱流体を気水分離器で水蒸気と熱水に分離し、分離された水蒸気、及び熱水からフラッシャーで生成したフラッシュ蒸気を用いてタービンを駆動して発電するというものである。
Geothermal power generation systems include a flash geothermal power generation system and a binary geothermal power generation system, as exemplified in the prior art of Patent Document 1.
Of these, the flash geothermal power generation system separates the geothermal fluid collected from the production well into steam and hot water with a steam separator, and uses the separated steam and the flash steam generated from the hot water with a flasher. It drives a turbine to generate electricity.

また、バイナリー式地熱発電システムは、上記のフラッシュ式地熱発電システムと同様に、特許文献1の背景技術に例示されており、生産井から採取された地熱流体と低沸点媒体と熱交換し、これによって生成された蒸気を用いてバイナリータービンを駆動して発電するというものである。 A binary geothermal power generation system, like the flash geothermal power generation system described above, is exemplified in the background art of Patent Document 1, in which heat is exchanged between a geothermal fluid collected from a production well and a low-boiling-point medium. The steam generated by the steam is used to drive a binary turbine to generate electricity.

図7は、一般的なフラッシュ式の地熱発電システム49の構成を示す図である。
図7において、3は生産井から採取された地熱流体を1次蒸気と熱水に気水分離する気水分離器、5は気水分離器3で分離された熱水をフラッシュして2次蒸気を発生させるフラッシャ、7は気水分離器3で分離された1次蒸気、及び、フラッシャ5で発生した2次蒸気を導入して駆動するタービン、9はタービン7によって駆動する発電機、11はタービン7から排出される蒸気を冷却して液化する復水器、13は復水ライン15に設けられて復水器11で液化された復水を冷却塔に送液する復水ポンプ、17は復水を冷却する冷却塔、19はフラッシャ5から出てきた熱水を大気開放するフラッシュタンク、21は熱水を滞留させてシリカ成分を析出・除去させる滞留槽、23は滞留槽21を経た熱水を還元井に戻す還元水ポンプである。
FIG. 7 is a diagram showing the configuration of a general flash-type geothermal power generation system 49. As shown in FIG.
In FIG. 7, 3 is a steam-water separator that separates the geothermal fluid extracted from the production well into primary steam and hot water, and 5 flashes the hot water separated by the steam-water separator 3 to produce a secondary A flasher for generating steam, 7 a turbine driven by introducing the primary steam separated by the steam separator 3 and the secondary steam generated by the flasher 5, 9 a generator driven by the turbine 7, 11 is a condenser that cools and liquefies the steam discharged from the turbine 7; 13 is a condensate pump that is provided in the condensate line 15 and sends the condensate liquefied in the condenser 11 to the cooling tower; is a cooling tower for cooling condensate; 19 is a flash tank for releasing the hot water discharged from the flasher 5 to the atmosphere; It is a reinjection water pump that returns hot water to the reinjection well.

上記のように構成された地熱発電システム49においては、生産井から採取された地熱流体が気水分離器3で熱水と1次蒸気に気水分離され、1次蒸気はタービン7に送られ、熱水はフラッシャ5に送られる。フラッシャ5に送られた熱水はフラッシャ5によってフラッシュされ、これによって発生した2次蒸気はタービン7に導入される。
タービン7に導入された1次蒸気及び2次蒸気によってタービン7が駆動され、タービン7の駆動によって発電機9が駆動して発電される。
タービン7に供給された蒸気(1次蒸気及び2次蒸気)は復水器11で液化されて復水ポンプ13で冷却塔17に供給される。冷却塔17で冷却された復水はその一部を復水器11の冷却水として使用されるとともに、還元井に還元される。
一方、フラッシャ5から出てきた熱水はフラッシュタンク19に供給される。フラッシュタンク19から発生した蒸気は還元もしくは熱利用され、熱水は大気開放系の滞留槽21に入る。地熱流体は、一般にシリカ、カルシウム等が含まれており、滞留槽21で1時間程度滞留させることによってこれらを析出・除去し、その後還元水ポンプ23によって還元井に戻される。
In the geothermal power generation system 49 configured as described above, the geothermal fluid collected from the production well is separated into hot water and primary steam by the steam separator 3, and the primary steam is sent to the turbine 7. , the hot water is sent to the flasher 5 . The hot water sent to the flasher 5 is flashed by the flasher 5 and secondary steam generated thereby is introduced into the turbine 7 .
The turbine 7 is driven by the primary steam and the secondary steam introduced into the turbine 7, and the driving of the turbine 7 drives the generator 9 to generate electric power.
The steam (primary steam and secondary steam) supplied to the turbine 7 is liquefied by the condenser 11 and supplied to the cooling tower 17 by the condensate pump 13 . A part of the condensate cooled by the cooling tower 17 is used as cooling water for the condenser 11 and is returned to the return well.
On the other hand, hot water coming out of flasher 5 is supplied to flash tank 19 . The steam generated from the flash tank 19 is reduced or thermally utilized, and the hot water enters the retention tank 21 open to the atmosphere. Geothermal fluid generally contains silica, calcium and the like, and these are precipitated and removed by staying in the retention tank 21 for about one hour, and then returned to the reinjection well by the reinjection water pump 23 .

図7には、生産井から無次元流量(1)の地熱流体を採取した場合における、システムの途中での熱水等の流量、温度等の一例が示されている。
地熱流体は、気水分離器3で、流量(0.26)、温度160℃の1次蒸気と、流量(0.74)、温度160℃の熱水に分離される。熱水はフラッシャ5で、流量(0.051)、温度120℃の2次蒸気が発生させた後、フラッシュタンク19に供給され、フラッシュタンク19で発生する流量(0.024)、温度104℃のフラッシュ蒸気は熱利用される。その後熱水は滞留槽21を経て、流量(0.665)、温度95℃の還元水となって、還元水ポンプ23によって0.4MPaに昇圧されて還元井に戻される。
FIG. 7 shows an example of the flow rate, temperature, etc. of hot water, etc. in the middle of the system when the geothermal fluid of the dimensionless flow rate (1) is sampled from the production well.
The geothermal fluid is separated by the steam separator 3 into primary steam with a flow rate of 0.26 and a temperature of 160°C and hot water with a flow rate of 0.74 and a temperature of 160°C. The flasher 5 generates secondary steam with a flow rate (0.051) and a temperature of 120°C, and then the hot water is supplied to the flash tank 19. used for heat. After that, the hot water passes through the retention tank 21 to become reduced water having a flow rate of 0.665 and a temperature of 95° C., which is pressurized to 0.4 MPa by the reduced water pump 23 and returned to the injection well.

特開2018-53738号公報JP-A-2018-53738

上記のような地熱発電システム49においては、電動機で駆動する還元水ポンプ23の電力が必要となり、その消費電力の分だけ外部に供給する電力量が低下する。
また、一般に滞留槽21の熱水は前述したようなシリカ、カルシウム等の成分が過飽和の状態となっており、滞留後も飽和濃度までは低下しない。そのため、還元水を還元井に戻す輸送管や還元井付近に付着して流路抵抗となり、輸送動力の増大や還元井の呑み込み量の減少を生じさせる。この結果、計画通りに蒸気や熱水を生産できなくなり、発電出力の低下、地熱発電所の経済性の低下を招く。
In the geothermal power generation system 49 as described above, power is required for the reduced water pump 23 driven by the electric motor, and the amount of power supplied to the outside is reduced by the power consumption.
Generally, the hot water in the retention tank 21 is supersaturated with components such as silica and calcium as described above, and does not decrease to the saturation concentration even after retention. As a result, the reinjection water adheres to the transport pipe and the vicinity of the reinjection well, resulting in flow path resistance, resulting in an increase in transport power and a decrease in the intake amount of the reinjection well. As a result, steam and hot water cannot be produced as planned, resulting in lower power output and lower economic efficiency of the geothermal power plant.

本発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、還元水ポンプを不要あるいは還元水ポンプの電力消費量を抑制し、かつシリカ等の析出を防止できる地熱発電システムを提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve such problems, and it is an object of the present invention to provide a geothermal power generation system that eliminates the need for a reduced water pump or suppresses the power consumption of the reduced water pump and that can prevent deposition of silica and the like. and

(1)本発明に係る地熱発電システムは、生産井から採取された地熱流体を気水分離器で水蒸気と熱水に気水分離し、分離された水蒸気及び熱水の熱エネルギーを用いてタービンを駆動して発電すると共に、前記熱水を還元水として還元井に戻すものであって、前記還元水を還元井へ戻す還元水ラインに蒸気インジェクタを設け、該蒸気インジェクタに前記気水分離器で分離された水蒸気の一部と、前記還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにしたことを特徴とするものである。 (1) A geothermal power generation system according to the present invention separates a geothermal fluid collected from a production well into steam and hot water by a steam-water separator, and uses the separated steam and hot water thermal energy to produce a turbine. is driven to generate power, and the hot water is returned to the reinjection well as reinjection water, wherein a steam injector is provided in the reinjection water line for returning the reinjection water to the reinjection well, and the steam injector is provided with the steam separator Part of the steam separated in step 1 and the reduced water are introduced, the temperature and pressure of the reduced water are increased, and the reduced water is returned to the reduction well.

(2)本発明に係る地熱発電システムは、生産井から採取された地熱流体を気水分離器で1次蒸気と熱水に気水分離し、分離された1次蒸気、及び、熱水をフラッシャに導入して発生する2次蒸気を用いてタービンを駆動して発電すると共に、前記フラッシャから排出される熱水を還元水として還元井に戻すものであって、前記還元水を還元井へ戻す還元水ラインに蒸気インジェクタを設け、該蒸気インジェクタに前記気水分離器で分離された1次蒸気の一部と、前記還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにしたことを特徴とするものである。 (2) The geothermal power generation system according to the present invention separates the geothermal fluid collected from the production well into primary steam and hot water by the steam-water separator, and separates the separated primary steam and hot water. The secondary steam generated by being introduced into the flasher is used to drive a turbine to generate electricity, and the hot water discharged from the flasher is returned to the injection well as return water, wherein the return water is returned to the injection well. A steam injector is provided in the reducing water line to be returned, and part of the primary steam separated by the steam separator and the reducing water are introduced into the steam injector to increase the temperature and pressure of the reducing water. It is characterized in that it is returned to the reinjection well.

(3)また、上記(2)に記載のものにおいて、生産井から採取する地熱流体の流量を調整する第1流量調整弁と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を調整する第2流量調整弁と、前記タービンに供給する1次蒸気の流量を検知する第1流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を検知する第2流量検知装置と、前記タービンに供給する2次蒸気の流量を検知する第3流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の流量を検知する第4流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の温度を検知する第1温度検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の温度を検知する第2温度検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の温度を検知する第3温度検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の圧力を検知する第2圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の圧力を検知する第3圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタのスロート部の圧力を検知する第4圧力検知装置と、前記タービンの発電する電力を検知する電力検知装置と、気水分離機で分離された1次蒸気のうちタービン側に供給される蒸気と蒸気インジェクタに流入させる蒸気量との分配比、生産井の増産比とフラッシュ発電出力の増加割合との関係、地熱流体に含まれるシリカ濃度分析値、地熱流体の蒸気と熱水の比率、フラッシュ発電装置や蒸気インジェクタの設計仕様を格納するデータベースと、前記各検知装置の検知信号を入力して、前記データベースに格納された情報に基づいて必要とされる発電出力とするための地熱流体の流量、及び還元水でシリカを析出させないため、又は、シリカの析出を抑制するために必要とされる前記蒸気インジェクタへ供給する1次蒸気の流量を演算し、該演算値に基づいて前記第1流量調整弁及び前記第2流量調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とするものである。 (3) In addition, in the above (2), a first flow control valve for adjusting the flow rate of the geothermal fluid extracted from the production well, and a second flow control valve for adjusting the flow rate of the primary steam supplied to the steam injector. a flow control valve, a first flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the turbine, a second flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the steam injector, and a supply to the turbine a third flow rate detection device for detecting the flow rate of the secondary steam to be supplied to the steam injector; a fourth flow rate detection device for detecting the flow rate of the reduced water supplied to the steam injector; and a temperature of the primary steam supplied to the steam injector. A first temperature detection device, a second temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water supplied to the steam injector, a third temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water discharged from the steam injector, and the steam. A second pressure detection device for detecting the pressure of the reduced water supplied to the injector, a third pressure detection device for detecting the pressure of the reduced water discharged from the steam injector, and a pressure at the throat portion of the steam injector. a fourth pressure detection device, a power detection device that detects the power generated by the turbine, steam supplied to the turbine side of the primary steam separated by the steam separator, and the amount of steam that flows into the steam injector. distribution ratio of production wells, relationship between production increase ratio of production wells and flash power generation output increase rate, silica concentration analysis value contained in geothermal fluid, ratio of steam and hot water in geothermal fluid, design specifications of flash power generation equipment and steam injectors. A storage database and a detection signal of each detection device are input, and the flow rate of the geothermal fluid for obtaining the required power generation output based on the information stored in the database, and the reduced water that does not precipitate silica the flow rate of the primary steam to be supplied to the steam injector required to suppress the deposition of silica, and based on the calculated value, the first flow control valve and the second flow control valve is characterized by comprising a control device for controlling the

(4)また、上記(2)に記載のものにおいて、生産井から採取する地熱流体の流量を調整する第1流量調整弁と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を調整する第2流量調整弁と、前記タービンに供給する1次蒸気の流量を検知する第1流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を検知する第2流量検知装置と、前記タービンに供給する2次蒸気の流量を検知する第3流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の流量を検知する第4流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の温度を検知する第2温度検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の温度を検知する第3温度検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の圧力を検知する第1圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の圧力を検知する第2圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の圧力を検知する第3圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタのスロート部の圧力を検知する第4圧力検知装置と、前記タービンの発電する電力を検知する電力検知装置と、気水分離機で分離された1次蒸気のうちタービン側に供給される蒸気と蒸気インジェクタに流入させる蒸気量との分配比、生産井の増産比とフラッシュ発電出力の増加割合との関係、地熱流体に含まれるシリカ濃度分析値、地熱流体の蒸気と熱水の比率、フラッシュ発電装置や蒸気インジェクタの設計仕様を格納するデータベースと、前記各検知装置の検知信号を入力して、前記データベースに格納された情報に基づいて必要とされる発電出力とするための地熱流体の流量、及び還元水でシリカを析出させないため、又は、シリカの析出を抑制するために必要とされる前記蒸気インジェクタへ供給する1次蒸気の流量を演算し、該演算値に基づいて前記第1流量調整弁及び前記第2流量調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とするものである。 (4) In addition, in the above (2), a first flow control valve for adjusting the flow rate of the geothermal fluid extracted from the production well, and a second flow control valve for adjusting the flow rate of the primary steam supplied to the steam injector. a flow control valve, a first flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the turbine, a second flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the steam injector, and a supply to the turbine a third flow rate detection device for detecting the flow rate of the secondary steam to be supplied to the steam injector; a fourth flow rate detection device for detecting the flow rate of the reduced water supplied to the steam injector; and a fourth flow rate detection device for detecting the temperature of the reduced water supplied to the steam injector. 2 temperature detection device, a third temperature detection device for detecting the temperature of the reducing water discharged from the steam injector, a first pressure detection device for detecting the pressure of the primary steam supplied to the steam injector, and the steam. A second pressure detection device for detecting the pressure of the reduced water supplied to the injector, a third pressure detection device for detecting the pressure of the reduced water discharged from the steam injector, and a pressure at the throat portion of the steam injector. a fourth pressure detection device, a power detection device that detects the power generated by the turbine, steam supplied to the turbine side of the primary steam separated by the steam separator, and the amount of steam that flows into the steam injector. distribution ratio of production wells, relationship between production increase ratio of production wells and flash power generation output increase rate, silica concentration analysis value contained in geothermal fluid, ratio of steam and hot water in geothermal fluid, design specifications of flash power generation equipment and steam injectors. A storage database and a detection signal of each detection device are input, and the flow rate of the geothermal fluid for obtaining the required power generation output based on the information stored in the database, and the reduced water that does not precipitate silica the flow rate of the primary steam to be supplied to the steam injector required to suppress the deposition of silica, and based on the calculated value, the first flow control valve and the second flow control valve is characterized by comprising a control device for controlling the

(5)本発明に係る地熱発電システムは、生産井から採取された地熱流体である水蒸気の熱エネルギーを用いてタービンを駆動して発電すると共に、前記水蒸気の凝縮水を還元水として還元井に戻すものであって、前記還元水を還元井へ戻す還元水ラインに蒸気インジェクタを設け、該蒸気インジェクタに前記地熱流体である水蒸気の一部と、前記還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにしたことを特徴とするものである。 (5) The geothermal power generation system according to the present invention uses the thermal energy of steam, which is a geothermal fluid collected from a production well, to drive a turbine to generate power, and the condensed water of the steam is sent to the reinjection well as reinjection water. A steam injector is provided in a reducing water line for returning the reducing water to the reducing well, and a part of the steam that is the geothermal fluid and the reducing water are introduced into the steam injector to remove the reducing water. It is characterized by raising the temperature and pressure and returning it to the injection well.

(6)本発明に係る地熱発電システムは、生産井から採取された地熱流体である水蒸気を用いてタービンを駆動して発電すると共に、前記タービンから排出される水蒸気を冷却したものである複水を還元水として還元井に戻すものであって、前記還元水を還元井へ戻す還元水ラインに蒸気インジェクタを設け、該蒸気インジェクタに前記地熱流体である水蒸気の一部と、前記還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにしたことを特徴とするものである。 (6) A geothermal power generation system according to the present invention uses steam, which is a geothermal fluid collected from a production well, to drive a turbine to generate power, and cools the steam discharged from the turbine. is returned to the reinjection well as reinjection water, and a steam injector is provided in the reinjection water line for returning the reinjection water to the ininjection well, and part of the steam, which is the geothermal fluid, and the reinjection water are introduced into the steam injector. Then, the temperature and pressure of the reducing water are raised and returned to the reducing well.

本発明においては、還元水を還元井へ戻す還元水ラインに蒸気インジェクタを設け、該蒸気インジェクタに気水分離器で分離された1次蒸気と、還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにしたことにより、還元水ポンプを不要あるいは還元水ポンプの電力消費量を抑制し、かつシリカ等の析出を防止できる。 In the present invention, a steam injector is provided in a reduced water line returning reduced water to a reduced well, and primary steam separated by a steam separator and reduced water are introduced into the steam injector to increase the temperature of the reduced water. By increasing the pressure and returning it to the reinjection well, it is possible to eliminate the need for a reinjection water pump or suppress the power consumption of the reinjection water pump, and prevent precipitation of silica and the like.

本実施の形態に係る地熱発電システムの構成を説明する説明図である。1 is an explanatory diagram illustrating the configuration of a geothermal power generation system according to an embodiment; FIG. 図1に示した地熱発電システムに用いる蒸気インジェクタの説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a steam injector used in the geothermal power generation system shown in FIG. 1; 本実施の形態に係る地熱発電システムの他の態様の説明図である(その1)。FIG. 4 is an explanatory diagram of another aspect of the geothermal power generation system according to the present embodiment (No. 1); 水中シリカの溶解度曲線を示すグラフである。1 is a graph showing a solubility curve of silica in water; 本実施の形態に係る地熱発電システムの他の態様の説明図である(その2)。FIG. 2 is an explanatory diagram of another aspect of the geothermal power generation system according to the present embodiment (No. 2); 本実施の形態に係る地熱発電システムの実施例の説明図である。1 is an explanatory diagram of an example of a geothermal power generation system according to this embodiment; FIG. 従来の地熱発電システムの構成を説明する説明図である。1 is an explanatory diagram for explaining the configuration of a conventional geothermal power generation system; FIG.

本実施の形態に係る地熱発電システムについて、フラッシュ式のものを例に挙げて図1に基づいて説明する。なお、図1において、従来例を説明した図7と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。 A geothermal power generation system according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 1, taking a flash system as an example. In FIG. 1, parts common to those in FIG. 7 explaining the conventional example are denoted by the same reference numerals, and explanations thereof are omitted.

本実施の形態に係るフラッシュ式の地熱発電システム1は、生産井から採取された地熱流体を気水分離器3で1次蒸気と熱水に気水分離し、分離された1次蒸気、及び、熱水をフラッシャ5に導入して発生する2次蒸気を用いてタービン7を駆動して発電すると共に、フラッシャ5から排出される熱水を還元水として還元井に戻すものである。
そして、還元水を還元井へ戻す還元水ライン25に蒸気インジェクタ27とインジェクタ27に還元水を送水する送水ポンプ28を設け、蒸気インジェクタ27に気水分離器3で分離された1次蒸気の一部と、還元水を導入して、還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにしている。
本実施の形態においては、還元水を還元井に戻す還元水ライン25に蒸気インジェクタ27を設けた点に特徴があるので、以下においては、蒸気インジェクタ27の構成と、動作について説明する。
In the flash-type geothermal power generation system 1 according to the present embodiment, the geothermal fluid collected from the production well is separated into primary steam and hot water by the steam-water separator 3, and the separated primary steam and , hot water is introduced into the flasher 5 and secondary steam generated is used to drive the turbine 7 to generate electricity, and the hot water discharged from the flasher 5 is returned to the reinjection well as reinjection water.
A steam injector 27 and a water pump 28 for feeding the reduced water to the injector 27 are provided in the reduced water line 25 for returning the reduced water to the return well. In addition, the reduced water is introduced to raise the temperature and pressure of the reduced water and return it to the injection well.
This embodiment is characterized in that a steam injector 27 is provided in the return water line 25 for returning the return water to the return well, so the configuration and operation of the steam injector 27 will be described below.

<蒸気インジェクタ>
蒸気インジェクタ27は、一般に液流に蒸気を混合してその熱と運動量を渡し、導入された液圧より高温、高圧の噴出液を得る装置である。
蒸気インジェクタ27は、図2に示すように、還元水が供給される筒状の還元水供給部29と、還元水供給部29を覆うように設けられ、水蒸気が供給される水蒸気供給部31と、還元水と水蒸気が混合される混合部33と、混合部33の下流側で縮径されたスロート部35と、スロート部35の下流側で拡径されたディフューザ部37とを備えている。
<Steam injector>
The steam injector 27 is generally a device that mixes steam with the liquid flow and transfers its heat and momentum to obtain a jet liquid having a higher temperature and higher pressure than the introduced liquid pressure.
As shown in FIG. 2, the steam injector 27 includes a cylindrical reduced water supply portion 29 to which reduced water is supplied, and a steam supply portion 31 provided to cover the reduced water supply portion 29 and to which steam is supplied. , a mixing portion 33 where the reducing water and steam are mixed, a throat portion 35 downstream of the mixing portion 33 with a reduced diameter, and a diffuser portion 37 with an enlarged diameter downstream of the throat portion 35 .

上記のように構成された蒸気インジェクタ27において、還元水供給部29に還元水を、水蒸気供給部31に水蒸気(1次蒸気)を供給すると、混合部33において水蒸気と還元水が接触して水蒸気が凝縮する。水蒸気の凝縮によって蒸気インジェクタ27の内部(混合部33)の圧力が低下することにより、還元水と水蒸気を吸引する作用が発生する。 In the steam injector 27 configured as described above, when the reduced water is supplied to the reduced water supply section 29 and the steam (primary steam) is supplied to the steam supply section 31, the steam and the reduced water come into contact with each other in the mixing section 33 to produce steam. condenses. As the pressure inside the steam injector 27 (the mixing section 33) decreases due to the condensation of the steam, an action of sucking the reduced water and the steam occurs.

水蒸気が吸引される際に高速流となり、この運動エネルギーが、還元水に受け渡され、還元水(混合水)を加速する。また、水蒸気と還元水との接触により、還元水の温度が上昇する。そして、還元水(混合水)がスロート部35を通過後に拡径されたディフューザ部37において流速が低下し、これによって圧力回復されて、還元水(混合水)は昇圧されて吐出される。 When the water vapor is sucked, it becomes a high-speed flow, and this kinetic energy is transferred to the reduced water to accelerate the reduced water (mixed water). Also, the contact between the water vapor and the reduced water raises the temperature of the reduced water. After the reducing water (mixed water) passes through the throat portion 35, the flow velocity decreases in the diffuser portion 37 having an enlarged diameter, whereby the pressure is recovered and the reducing water (mixed water) is discharged at a raised pressure.

以上のように、還元水ライン25に蒸気インジェクタ27を設けたことにより、蒸気インジェクタ27によって還元水の水圧を高めることができるので、還元水ポンプ23が不要になるか、あるいは還元水ポンプ23の動力を低減することができる。
また、蒸気インジェクタ27によって、還元水が水蒸気(1次蒸気)と接触することで、還元水が加温されて飽和濃度を上昇するとともに、還元水が希釈されてシリカ濃度を低下させるので、シリカ等の析出を防止することもできる。
還元水の圧力上昇及び温度上昇についての具体例については、後述の実施例で説明する。
As described above, since the steam injector 27 is provided in the reduced water line 25, the water pressure of the reduced water can be increased by the steam injector 27. Power can be reduced.
In addition, the steam injector 27 brings the reduced water into contact with steam (primary steam), thereby heating the reduced water to increase the saturation concentration and diluting the reduced water to decrease the silica concentration. It is also possible to prevent precipitation of such as.
A specific example of the pressure increase and temperature increase of the reducing water will be described later in Examples.

なお、上述した蒸気インジェクタ27は、水蒸気供給部31が還元水供給部29を覆うように設けられているが、これに限定されるものではなく、供給された還元水と水蒸気が互いに接触しながら同一方向に流出する構造となっていればよい。例えば、上述したものとは逆に、還元水供給部29が筒状の水蒸気供給部31を覆うように設けても良い。 The steam injector 27 described above is provided so that the steam supply section 31 covers the reducing water supply section 29, but the present invention is not limited to this. It is sufficient that they have a structure in which they flow out in the same direction. For example, contrary to what has been described above, the reduced water supply section 29 may be provided so as to cover the cylindrical steam supply section 31 .

また、蒸気インジェクタ27の起動時に内部の流体を流出しやすくするために、スロート部35またはその上流側にドレン管39を設け、ドレン管39に蒸気インジェクタ27から流出する方向のみに流体を流すような開閉弁、例えば逆止弁41を設けるようにしてもよい。このようにすることで、蒸気インジェクタ27の起動を容易にする効果が得られる。 In addition, in order to make it easier for the fluid inside to flow out when the steam injector 27 is activated, a drain pipe 39 is provided at the throat portion 35 or its upstream side, and the fluid is made to flow only in the direction of flowing out of the steam injector 27 into the drain pipe 39. An on-off valve such as a check valve 41 may be provided. By doing so, the effect of facilitating activation of the steam injector 27 is obtained.

なお、本実施の形態では、貯留槽21から還元水を送る還元水ライン25に蒸気インジェクタ27を設けているが、冷却塔17から復水を送る復水ライン15には蒸気インジェクタ27を設けていない。これは、気水分離器3で発生する1次蒸気やフラッシャ5で発生する2次蒸気などの水蒸気はシリカ濃度が低く、それらの蒸気を復水器で液化した復水はシリカ析出を抑制する必要がないからである。
もっとも、蒸気インジェクタを設けることで、ポンプの動力を低減することができるので、復水ライン15に蒸気インジェクタを設けて、復水ポンプ13の電力消費量を抑制するようにしてもよい。
In this embodiment, the steam injector 27 is provided in the reduced water line 25 that sends the reduced water from the storage tank 21, but the steam injector 27 is provided in the condensate line 15 that sends condensate from the cooling tower 17. do not have. This is because the primary steam generated in the steam separator 3 and the secondary steam generated in the flasher 5 have a low silica concentration, and the condensed water obtained by liquefying the steam in the condenser suppresses silica precipitation. because it is not necessary.
However, since the power of the pump can be reduced by providing the steam injector, the power consumption of the condensate pump 13 may be suppressed by providing the steam injector in the condensate line 15 .

上記の実施の形態における地熱発電システム1は、気水分離器3で分離された1次蒸気の一部を蒸気インジェクタ27で利用するため、フラッシュ発電システムで利用する1次蒸気の量が減少し、その分だけ発電出力が減少する。
この点、発電出力を、蒸気インジェクタ27を用いない場合と同一にするには、生産井の増産比を制御して、増産される地熱流体からの熱エネルギーで補填するようにすればよい。
このように、発電出力は同一のまま、あるいは任意の必要とされる発電出力としつつ、1次蒸気の一部を蒸気インジェクタ27で利用する制御方法について、図3に基づいて説明する。
In the geothermal power generation system 1 according to the above embodiment, a part of the primary steam separated by the steam separator 3 is used by the steam injector 27, so the amount of primary steam used in the flash power generation system is reduced. , the power generation output decreases accordingly.
In this regard, in order to make the power output the same as when the steam injector 27 is not used, the production increase ratio of the production well may be controlled so as to compensate for the thermal energy from the increased production of geothermal fluid.
A control method for using a portion of the primary steam in the steam injector 27 while maintaining the power output at the same level or at any required power output in this manner will be described with reference to FIG.

この場合の装置構成の一例としては、図3に示すように、生産井から地熱流体を採取するラインに地熱流体の流量を調整する第1流量調整弁43を設け、また気水分離器3から蒸気インジェクタ27に蒸気を供給するラインに水蒸気(1次蒸気)量を調整する第2流量調整弁45を設け、これら第1流量調整弁43及び第2流量調整弁45を制御する制御装置47を設けるようにする。
なお、図3において、F1~F4、T1~T3、P1~P4、Wは、それぞれ流量検知装置、温度検知装置、圧力検知装置、電力検知装置、液面検知装置を示しており、各装置の検知信号は、制御装置47に入力されるようにする。
As an example of the device configuration in this case, as shown in FIG. A line for supplying steam to the steam injector 27 is provided with a second flow control valve 45 for adjusting the amount of steam (primary steam), and a control device 47 for controlling the first flow control valve 43 and the second flow control valve 45 is provided. set up.
In FIG. 3, F1 to F4, T1 to T3, P1 to P4, and W indicate the flow rate detection device, temperature detection device, pressure detection device, power detection device, and liquid level detection device, respectively. A detection signal is input to the control device 47 .

各検知装置を具体的に示すと、以下の通りである。
F1:タービン7に供給する1次蒸気の流量を検知する第1流量検知装置
F2:蒸気インジェクタ27に供給する1次蒸気の流量を検知する第2流量検知装置
F3:タービン7に供給する2次蒸気の流量を検知する第3流量検知装置
F4:蒸気インジェクタ27に供給する還元水の流量を検知する第4流量検知装置
T1:蒸気インジェクタ27に供給する1次蒸気の温度を検知する第1温度検知装置
T2:蒸気インジェクタ27に供給する還元水の温度を検知する第2温度検知装置
T3:蒸気インジェクタ27から排出された還元水の温度を検知する第3温度検知装置
P1:蒸気インジェクタ27に供給する1次蒸気の圧力を検知する第1圧力検知装置
P2:蒸気インジェクタ27に供給する還元水の圧力を検知する第2圧力検知装置
P3:蒸気インジェクタ27から排出された還元水の圧力を検知する第3圧力検知装置
P4:蒸気インジェクタ27のスロート部の圧力を検知する第4圧力検知装置
W:タービン7の発電する電力を検知する電力検知装置
L:滞留槽21の液面を検知する液面検知装置
なお、図3においてはT1とP1の両方を図示しているが、どちらか一方だけを設置すればよい。気水分離器3から分離した水蒸気は飽和蒸気であるから、飽和蒸気表を用いれば、温度と圧力のどちらか一方の検出値から他方の値を一意的に算出できるからである。
The details of each detection device are as follows.
F1: First flow rate detection device for detecting the flow rate of primary steam supplied to turbine 7 F2: Second flow rate detection device for detecting the flow rate of primary steam supplied to steam injector 27 F3: Secondary flow rate detection device for supplying to turbine 7 Third flow rate detection device for detecting the flow rate of steam F4: Fourth flow rate detection device for detecting the flow rate of the reducing water supplied to the steam injector 27 T1: First temperature for detecting the temperature of the primary steam supplied to the steam injector 27 Detection device T2: Second temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water supplied to the steam injector 27 T3: Third temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water discharged from the steam injector 27 P1: Supply to the steam injector 27 P2: A second pressure detection device that detects the pressure of the reduced water supplied to the steam injector 27 P3: Detects the pressure of the reduced water discharged from the steam injector 27 Third pressure detection device P4: Fourth pressure detection device that detects the pressure at the throat portion of the steam injector 27 W: Power detection device that detects the power generated by the turbine 7 L: Liquid level that detects the liquid level in the retention tank 21 Detecting Device Although both T1 and P1 are shown in FIG. 3, only one of them may be installed. This is because the steam separated from the steam separator 3 is saturated steam, and the saturated steam table can be used to uniquely calculate one of the detected values of temperature and pressure from the detected value of the other.

また、気水分離機3で分離された1次蒸気のうちタービン7側に供給される1次蒸気量と蒸気インジェクタ27に流入させる1次蒸気量との分配比、生産井の増産比とフラッシュ発電出力の増加割合との関係、地熱流体性状(地熱流体に含まれるシリカ濃度分析値、地熱流体の蒸気と熱水の比率、温度、圧力等)、フラッシュ発電装置や蒸気インジェクタ27の設計仕様等の制御に必要な機器等の情報は、制御装置47内にデータベースとして格納されている。
なお、蒸気インジェクタ27に設けられている圧力検知装置は、蒸気インジェクタ27ののど部(スロート部35)の圧力を検知するものである。
In addition, among the primary steam separated by the steam separator 3, the distribution ratio between the amount of primary steam supplied to the turbine 7 side and the amount of primary steam flowing into the steam injector 27, the production increase ratio of the production well and the flash Relationship with the rate of increase in power generation output, properties of geothermal fluid (analysis value of silica concentration contained in geothermal fluid, ratio of steam to hot water in geothermal fluid, temperature, pressure, etc.), design specifications of flash power generator and steam injector 27, etc. Information such as equipment required for the control of is stored in the control device 47 as a database.
Note that the pressure detection device provided in the steam injector 27 detects the pressure of the throat portion (throat portion 35 ) of the steam injector 27 .

上記のような装置構成を備えることで、各装置の検知信号が制御装置47に入力され、制御装置47は入力された検知信号とデータベースの情報に基づいて、蒸気インジェクタ27に供給するべき1次蒸気量や、必要とされる地熱流体流量を演算し、演算結果に基づいて第1流量調整弁43及び/又は第2流量調整弁45を制御する。 By providing the device configuration as described above, the detection signal of each device is input to the control device 47, and the control device 47 based on the input detection signal and the information of the database, the primary fuel to be supplied to the steam injector 27. The amount of steam and the required geothermal fluid flow rate are calculated, and the first flow control valve 43 and/or the second flow control valve 45 are controlled based on the calculation results.

このような制御の具体例を以下に説明する。この制御の目的は、還元水をシリカ等が析出しない温度に昇温すること、及び必要な発電出力となるように、第1流量調整弁43及び/又は第2流量調整弁45を制御することである。
まず、地熱流体のシリカ濃度分析値から還元水のシリカ濃度を計算する。還元水は地熱流体から水蒸気を分離したものであり、地熱流体に比べてシリカが濃縮される。そこで、流量検知装置で計測した1次蒸気、2次蒸気及び還元水の流量に基づいて地熱流体と還元水の流量比を計算し、濃縮された還元水のシリカ濃度を計算する。次に、図4に一例を示す水中シリカの溶解度曲線から還元水のシリカ濃度の飽和温度を算出し、飽和温度ならびに還元水の温度から、シリカ等が析出しないために必要な還元水の昇温量を演算する。それに基づいて蒸気インジェクタ27に供給する1次蒸気の量と、還元水流量の比率を演算する。また、この演算値と蒸気インジェクタ27の仕様に基づいて、インジェクタ出口最大吐出圧力を演算する。
A specific example of such control will be described below. The purpose of this control is to raise the temperature of the reduced water to a temperature at which silica or the like does not precipitate, and to control the first flow control valve 43 and/or the second flow control valve 45 so as to obtain the required power generation output. is.
First, the silica concentration of the reduced water is calculated from the silica concentration analysis value of the geothermal fluid. Reduced water is the separation of water vapor from the geothermal fluid and is enriched in silica relative to the geothermal fluid. Therefore, the flow ratio of the geothermal fluid and the reduced water is calculated based on the flow rates of the primary steam, the secondary steam, and the reduced water measured by the flow rate detector, and the concentration of silica in the concentrated reduced water is calculated. Next, the saturation temperature of the silica concentration in the reducing water is calculated from the solubility curve of silica in water, an example of which is shown in FIG. Calculate quantity. Based on this, the ratio between the amount of primary steam supplied to the steam injector 27 and the flow rate of the reduced water is calculated. Also, based on this calculated value and the specification of the steam injector 27, the injector outlet maximum discharge pressure is calculated.

上記のインジェクタ出口最大吐出圧力、蒸気インジェクタ27に供給する1次蒸気と還元水流量との比率、及び、生産井から生産される地熱流体の蒸気と熱水の比率から、蒸気インジェクタ27の昇圧作用で還元可能な生産井の増産可能範囲を演算する。ここで言う増産可能範囲とは、図7に示した蒸気インジェクタを使用しない場合の生産井の生産量(1)を基準として、これに対する増産量のことを意味している。 From the maximum discharge pressure of the injector outlet, the ratio of the primary steam supplied to the steam injector 27 and the flow rate of the reductive water, and the ratio of the steam and hot water of the geothermal fluid produced from the production well, the pressurizing action of the steam injector 27 Calculate the possible production increase range of production wells that can be reduced by The production increase possible range here means the increase in production relative to the production (1) of the production well when the steam injector shown in FIG. 7 is not used as a reference.

演算した生産井の増産可能範囲に基づいて発電出力可能範囲を演算し、この発電出力可能範囲内で発電出力を決定する。決定する発電出力は、例えば電力需要状況に応じて必要とされる発電出力、あるいは蒸気インジェクタ27を用いない場合の発電出力等である。
決定した発電出力となるように第1流量調整弁43を制御して、地熱流体を増産する。それと同時に、蒸気インジェクタ27の1次蒸気と還元水の流量比が前述した演算値になるように第2流量調整弁45で蒸気インジェクタ27への1次蒸気流入量を制御する。
A possible power generation output range is calculated based on the calculated possible increase in production range of the production well, and the power generation output is determined within this possible power generation output range. The power output to be determined is, for example, the power output required according to the power demand situation, the power output when the steam injector 27 is not used, or the like.
The first flow regulating valve 43 is controlled so as to achieve the determined power generation output to increase the production of geothermal fluid. At the same time, the second flow control valve 45 controls the amount of primary steam flowing into the steam injector 27 so that the flow ratio of the primary steam to the reducing water in the steam injector 27 becomes the above-described calculated value.

なお、上記は還元水のシリカ濃度を算出して、そのシリカ濃度における飽和温度まで還元水を昇温することでシリカが析出しないように制御するものであったが、ある程度の析出量が許容されるような場合には、昇温量を調整して、所定の割合だけシリカの析出を抑制するようにしてもよい。この場合における昇温量の演算方法を下記に示す。 In the above description, the silica concentration of the reduced water is calculated, and the temperature of the reduced water is raised to the saturation temperature at that silica concentration to control the silica so that it does not precipitate, but a certain amount of precipitation is allowed. In such a case, the amount of temperature rise may be adjusted to suppress silica precipitation by a predetermined ratio. A method of calculating the amount of temperature increase in this case is shown below.

シリカ析出を抑制する割合(以降、「抑制率」という)を予め設定する(例えば、シリカ析出量を3割減としたい場合には抑制率を0.3とする)。
上記抑制率を達成するために目標とするべき還元水の飽和濃度を「目標飽和濃度」とするとき、抑制率を下記式(1)で定義することができる。
抑制率=(目標飽和濃度-還元水温度における飽和濃度)
/(還元水シリカ濃度-還元水温度における飽和濃度) ・・・(1)
A ratio of suppressing silica deposition (hereinafter referred to as "suppression rate") is set in advance (for example, if the amount of silica deposition is to be reduced by 30%, the suppression rate is set to 0.3).
When the saturation concentration of the reducing water to be targeted for achieving the above suppression rate is defined as the "target saturation concentration", the suppression rate can be defined by the following equation (1).
Suppression rate = (target saturation concentration - saturation concentration at reduced water temperature)
/ (reduced water silica concentration - saturated concentration at reduced water temperature) (1)

前述のように還元水のシリカ濃度を求めたあと、水中シリカの溶解度曲線(図4参照)から、還元水温度における飽和濃度を算出し、上記式(1)に基づいて目標飽和濃度を演算する。さらに、水中シリカの溶解度曲線から、算出した目標飽和濃度を実現するのに必要な還元水の昇温量を演算する。これに基づいて蒸気インジェクタ27に供給する1次蒸気の量と、還元水流量の比率を演算する。該演算値に基づいて第2流量調整弁45で蒸気インジェクタ27への1次蒸気流入量を制御することにより、所定の割合だけシリカの析出を抑制することができる。 After obtaining the silica concentration of the reduced water as described above, the saturated concentration at the reduced water temperature is calculated from the solubility curve of silica in water (see FIG. 4), and the target saturated concentration is calculated based on the above formula (1). . Further, from the solubility curve of silica in water, the amount of temperature rise of the reduced water required to achieve the calculated target saturation concentration is calculated. Based on this, the ratio between the amount of primary steam supplied to the steam injector 27 and the flow rate of the reduced water is calculated. By controlling the amount of primary steam flowing into the steam injector 27 with the second flow control valve 45 based on the calculated value, silica deposition can be suppressed by a predetermined ratio.

なお、還元水は理論的には飽和温度で制御するのが無駄に生産増とならないので好ましい。上記の制御においては、滞留槽21に設けられている液面検知装置によって滞留槽21内の水量が検知されており、還元水の流量条件は滞留槽21のレベル制御を含むとする。 Theoretically, it is preferable to control the reducing water at the saturation temperature because it does not increase the production uselessly. In the above control, it is assumed that the liquid level detector provided in the retention tank 21 detects the amount of water in the retention tank 21 and the flow rate condition of the reducing water includes level control of the retention tank 21 .

また、図1、図3に示した例では、生産井から採取される地熱流体を気水分離器3で水蒸気と熱水に気水分離するものであったが、地熱流体が熱水を随伴せずに、ほぼ蒸気だけの場合には、図5に示すように、気水分離器3を設けることなく、水蒸気を直接タービン7及び蒸気インジェクタ27に導入してもよい。この場合、タービン7から排出される水蒸気を復水器11で液化して、その復水を還元水として還元水ライン25に導入し、還元水ライン25に設けられた蒸気インジェクタ27に地熱流体である水蒸気の一部と、還元水を導入して、還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにする。
前述したように、蒸気を液化した復水はシリカ濃度が低いので、積極的にシリカ析出を抑制する必要はないが、還元水ライン25に蒸気インジェクタ27を設けることによって、還元水の水圧を高める効果があるので、還元水ポンプ23が不要になるか、あるいは還元水ポンプ23の動力を低減することができる。
In the example shown in FIGS. 1 and 3, the geothermal fluid collected from the production well is separated into steam and hot water by the steam separator 3. 5, the steam may be introduced directly into the turbine 7 and the steam injector 27 without providing the steam separator 3, as shown in FIG. In this case, the steam discharged from the turbine 7 is liquefied in the condenser 11, the condensed water is introduced into the reduced water line 25 as reduced water, and the steam injector 27 provided in the reduced water line 25 is injected with the geothermal fluid. Part of a certain steam and reducing water are introduced to raise the temperature and pressure of the reducing water so that it is returned to the reducing well.
As described above, since the condensed water obtained by liquefying steam has a low silica concentration, it is not necessary to actively suppress silica deposition. Since it is effective, the reduced water pump 23 becomes unnecessary, or the power of the reduced water pump 23 can be reduced.

本実施の形態では、フラッシュ式の地熱発電システム1について説明したが、本発明はこの限りではなく、例えば、バイナリー式の地熱発電システムにも適用が可能である。
バイナリー式の地熱発電システムは、前述したように、生産井から採取された地熱流体を気水分離器で気水分離して、分離した水蒸気及び熱水を低沸点媒体と熱交換し、これによって生成された蒸気を用いてバイナリータービンを駆動するものである。熱交換後の還元水を還元井へ戻す還元水ラインに蒸気インジェクタを設け、蒸気インジェクタに気水分離器で分離された水蒸気の一部と、還元水を導入して、還元水の温度と圧力を上昇させて還元井に戻すようにすることで同様の効果を得ることができる。
Although the flash geothermal power generation system 1 has been described in the present embodiment, the present invention is not limited to this, and can also be applied to, for example, a binary geothermal power generation system.
As described above, the binary geothermal power generation system separates the geothermal fluid collected from the production well with a steam-water separator, and heat-exchanges the separated steam and hot water with a low-boiling-point medium, thereby The generated steam is used to drive a binary turbine. A steam injector is installed in the reduced water line that returns the reduced water after heat exchange to the reduction well. A similar effect can be obtained by raising the

図7に示したケースで、還元水をシリカ等が析出しない温度に昇温する場合の蒸気インジェクタ適用例を以下に示す。
例えば、滞留槽21の出口における還元水のシリカ濃度が480ppmの場合、その飽和温度は115℃であるので(図4参照)、蒸気インジェクタ27を適用して、還元水温を115℃まで昇温する例について図6を用いて説明する。
In the case shown in FIG. 7, an application example of the steam injector in the case of raising the temperature of the reduced water to a temperature at which silica or the like does not precipitate will be described below.
For example, when the concentration of silica in the reducing water at the outlet of the retention tank 21 is 480 ppm, the saturation temperature is 115°C (see Fig. 4). An example will be described with reference to FIG.

本例では、蒸気インジェクタ27で還元水を115℃まで昇温するために、地熱流体の生産を1割増としている。生産井増産分の1次蒸気を蒸気インジェクタ27に導入しているので、タービン7に導入される1次蒸気流量は図7に示した例と等しく、発電出力は同じである。 In this example, the production of geothermal fluid is increased by 10% in order to raise the temperature of the reducing water to 115° C. with the steam injector 27 . Since the primary steam for the increased production of the production well is introduced into the steam injector 27, the flow rate of the primary steam introduced into the turbine 7 is the same as in the example shown in FIG. 7, and the power generation output is the same.

蒸気インジェクタ27に生産井増産分である無次元流量(0.028)の1次蒸気を導入することで、還元水の温度を115℃に昇温でき、シリカ濃度が480ppm以下の場合には、蒸気インジェクタ27の適用によりシリカが析出しなくなる。 By introducing the primary steam of the non-dimensional flow rate (0.028), which is the increased production of the production well, to the steam injector 27, the temperature of the reduced water can be raised to 115 ° C. When the silica concentration is 480 ppm or less, the steam injector Application of 27 prevents precipitation of silica.

生産される地熱流体のシリカ濃度が480ppm以上の場合は、蒸気インジェクタ27を適用してもシリカは析出するが、適用前に比べて析出量が抑制されるのでポンプ交換(高圧化)など還元水配管のメンテナンス費の低減や使用期間の延長による還元井の追加掘削費が削減される。 If the silica concentration of the produced geothermal fluid is 480 ppm or more, silica will precipitate even if the steam injector 27 is applied. Additional excavation costs for reinjection wells can be reduced by reducing maintenance costs for piping and extending the period of use.

一方、地熱流体を増産することで熱水の流量も増えるので、その結果、還元水流量が多くなり、還元水を還元井へ輸送するのに必要な圧力が大きくなるが、これに関しても蒸気インジェクタ27の昇圧効果によって対応できるので、この点について以下に説明する。 On the other hand, increasing the production of geothermal fluid also increases the flow rate of hot water. This can be addressed by the boosting effect of 27, which will be explained below.

還元井へ輸送するのに必要な圧力は流量の2乗に比例するので、本例のように、還元水流量が1.14倍(0.665→0.757)になると必要な圧力は約1.3倍となる。上記インジェクタ27の昇圧効果は、図6に示す物質収支の場合だと元の還元圧より1.3倍程度増大可能であり、生産増による必要圧力増加分(1.3倍)を賄える。
このように、生産増によって必要となる圧力増加分を上回る昇圧効果を蒸気インジェクタ27によって得ることができるので、還元井へ還元水を輸送するポンプ動力が低減される。
Since the pressure required to transport water to the reinjection well is proportional to the square of the flow rate, as in this example, if the reinjected water flow rate increases by 1.14 times (0.665 → 0.757), the required pressure will increase by about 1.3 times. In the case of the mass balance shown in FIG. 6, the boosting effect of the injector 27 can be increased by about 1.3 times from the original reduction pressure, which can cover the required pressure increase (1.3 times) due to increased production.
In this way, the steam injector 27 can provide a pressurizing effect that exceeds the pressure increase required by the increase in production, so the pump power for transporting the reinjection water to the reinjection well can be reduced.

上記の実施例に示されるように、フラッシュ発電システムに蒸気インジェクタ27を適用することによって、還元水の加温による還元井でのスケール生成の抑制、還元水の昇圧によるポンプ動力削減(外部に供給できる発電量の増大)、といった効果が期待できる。 As shown in the above embodiment, by applying the steam injector 27 to the flash power generation system, it is possible to suppress scale formation in the return well by heating the return water, and reduce pump power by increasing the pressure of the return water (supply to the outside). (Increase in the amount of power that can be generated) can be expected.

1 地熱発電システム
3 気水分離器
5 フラッシャ
7 タービン
9 発電機
11 復水器
13 復水ポンプ
15 復水ライン
17 冷却塔
19 フラッシュタンク
21 滞留槽
23 還元水ポンプ
25 還元水ライン
27 蒸気インジェクタ
28 送水ポンプ
29 還元水供給部
31 水蒸気供給部
33 混合部
35 スロート部
37 ディフューザ部
39 ドレン管
41 逆止弁
43 第1流量調整弁
45 第2流量調整弁
47 制御装置
49 地熱発電システム(従来例)
F1 第1流量検知装置
F2 第2流量検知装置
F3 第3流量検知装置
F4 第4流量検知装置
T1 第1温度検知装置
T2 第2温度検知装置
T3 第3温度検知装置
P1 第1圧力検知装置
P2 第2圧力検知装置
P3 第3圧力検知装置
P4 第4圧力検知装置
W 電力検知装置
L 液面検知装置
1 geothermal power generation system 3 steam separator 5 flasher 7 turbine 9 power generator 11 condenser 13 condensate pump 15 condensate line 17 cooling tower 19 flash tank 21 retention tank 23 reduced water pump 25 reduced water line 27 steam injector 28 water supply Pump 29 Reduced water supply unit 31 Steam supply unit 33 Mixing unit 35 Throat unit 37 Diffuser unit 39 Drain pipe 41 Check valve 43 First flow control valve 45 Second flow control valve 47 Control device 49 Geothermal power generation system (conventional example)
F1 First flow detector F2 Second flow detector F3 Third flow detector F4 Fourth flow detector T1 First temperature detector T2 Second temperature detector T3 Third temperature detector P1 First pressure detector P2 2 pressure detection device P3 3rd pressure detection device P4 4th pressure detection device W power detection device L liquid level detection device

Claims (2)

生産井から採取された地熱流体を気水分離器で1次蒸気と熱水に気水分離し、分離された1次蒸気、及び、熱水をフラッシャに導入して発生する2次蒸気を用いてタービンを駆動して発電すると共に、前記フラッシャから排出される熱水を還元水として還元井に戻す地熱発電システムであって、
前記還元水を還元井へ戻す還元水ラインに設けられて、前記気水分離器で分離された1次蒸気の一部と、前記還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させ還元井に戻す蒸気インジェクタと、
生産井から採取する地熱流体の流量を調整する第1流量調整弁と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を調整する第2流量調整弁と、
前記タービンに供給する1次蒸気の流量を検知する第1流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を検知する第2流量検知装置と、前記タービンに供給する2次蒸気の流量を検知する第3流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の流量を検知する第4流量検知装置と、
前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の温度を検知する第1温度検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の温度を検知する第2温度検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の温度を検知する第3温度検知装置と、
前記蒸気インジェクタに供給する還元水の圧力を検知する第2圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の圧力を検知する第3圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタのスロート部の圧力を検知する第4圧力検知装置と、
前記タービンの発電する電力を検知する電力検知装置と、
気水分離機で分離された1次蒸気のうちタービン側に供給される蒸気と蒸気インジェクタに流入させる蒸気量との分配比、生産井の増産比とフラッシュ発電出力の増加割合との関係、地熱流体に含まれるシリカ濃度分析値、地熱流体の蒸気と熱水の比率、フラッシュ発電装置や蒸気インジェクタの設計仕様を格納するデータベースと、
前記各検知装置の検知信号を入力して、前記データベースに格納された情報に基づいて必要とされる発電出力とするための地熱流体の流量、及び還元水でシリカを析出させないため、又は、シリカの析出を抑制するために必要とされる前記蒸気インジェクタへ供給する1次蒸気の流量を演算し、該演算値に基づいて前記第1流量調整弁及び前記第2流量調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする地熱発電システム。
The geothermal fluid collected from the production well is separated into primary steam and hot water by a steam-water separator, and the separated primary steam and the secondary steam generated by introducing the hot water into the flasher are used. a geothermal power generation system that drives a turbine to generate power and returns hot water discharged from the flasher to a reinjection well as reinjection water,
A portion of the primary steam separated by the steam separator is provided in a reduced water line for returning the reduced water to the reduction well, and the reduced water is introduced to increase the temperature and pressure of the reduced water. a steam injector returning to the reduction well;
a first flow control valve that adjusts the flow rate of geothermal fluid extracted from a production well; a second flow control valve that adjusts the flow rate of primary steam supplied to the steam injector;
A first flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the turbine, a second flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the steam injector, and a secondary steam flow rate to be supplied to the turbine. a third flow rate detection device for detecting the flow rate; a fourth flow rate detection device for detecting the flow rate of the reduced water supplied to the steam injector;
a first temperature detection device for detecting the temperature of the primary steam supplied to the steam injector; a second temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water supplied to the steam injector; and the reduced water discharged from the steam injector. a third temperature detection device that detects the temperature of
a second pressure detection device for detecting the pressure of the reduced water supplied to the steam injector; a third pressure detection device for detecting the pressure of the reduced water discharged from the steam injector; a fourth pressure sensing device for sensing;
a power detection device that detects power generated by the turbine;
Among the primary steam separated by the steam separator, the distribution ratio between the steam supplied to the turbine side and the amount of steam flowing into the steam injector, the relationship between the production increase ratio of production wells and the increase ratio of flash power output, geothermal a database storing analytical values of silica concentration contained in the fluid, the ratio of steam to hot water in the geothermal fluid, design specifications of the flash power generator and the steam injector;
The flow rate of the geothermal fluid for inputting the detection signal of each detection device and obtaining the required power generation output based on the information stored in the database, and for preventing silica from being precipitated by the reduced water, or silica A control device that calculates the flow rate of the primary steam to be supplied to the steam injector required to suppress the deposition of A geothermal power generation system comprising:
生産井から採取された地熱流体を気水分離器で1次蒸気と熱水に気水分離し、分離された1次蒸気、及び、熱水をフラッシャに導入して発生する2次蒸気を用いてタービンを駆動して発電すると共に、前記フラッシャから排出される熱水を還元水として還元井に戻す地熱発電システムであって、
前記還元水を還元井へ戻す還元水ラインに設けられて、前記気水分離器で分離された1次蒸気の一部と、前記還元水を導入して、該還元水の温度と圧力を上昇させ還元井に戻す蒸気インジェクタと、
生産井から採取する地熱流体の流量を調整する第1流量調整弁と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を調整する第2流量調整弁と、
前記タービンに供給する1次蒸気の流量を検知する第1流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の流量を検知する第2流量検知装置と、前記タービンに供給する2次蒸気の流量を検知する第3流量検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の流量を検知する第4流量検知装置と、
前記蒸気インジェクタに供給する還元水の温度を検知する第2温度検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の温度を検知する第3温度検知装置と、
前記蒸気インジェクタに供給する1次蒸気の圧力を検知する第1圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタに供給する還元水の圧力を検知する第2圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタから排出された還元水の圧力を検知する第3圧力検知装置と、前記蒸気インジェクタのスロート部の圧力を検知する第4圧力検知装置と、
前記タービンの発電する電力を検知する電力検知装置と、
気水分離機で分離された1次蒸気のうちタービン側に供給される蒸気と蒸気インジェクタに流入させる蒸気量との分配比、生産井の増産比とフラッシュ発電出力の増加割合との関係、地熱流体に含まれるシリカ濃度分析値、地熱流体の蒸気と熱水の比率、フラッシュ発電装置や蒸気インジェクタの設計仕様を格納するデータベースと、
前記各検知装置の検知信号を入力して、前記データベースに格納された情報に基づいて必要とされる発電出力とするための地熱流体の流量、及び還元水でシリカを析出させないため、又は、シリカの析出を抑制するために必要とされる前記蒸気インジェクタへ供給する1次蒸気の流量を演算し、該演算値に基づいて前記第1流量調整弁及び前記第2流量調整弁を制御する制御装置を備えたことを特徴とする地熱発電システム。
The geothermal fluid collected from the production well is separated into primary steam and hot water by a steam-water separator, and the separated primary steam and the secondary steam generated by introducing the hot water into the flasher are used. a geothermal power generation system that drives a turbine to generate power and returns hot water discharged from the flasher to a reinjection well as reinjection water,
A portion of the primary steam separated by the steam separator is provided in a reduced water line for returning the reduced water to the reduction well, and the reduced water is introduced to increase the temperature and pressure of the reduced water. a steam injector returning to the reduction well;
a first flow control valve that adjusts the flow rate of geothermal fluid extracted from a production well; a second flow control valve that adjusts the flow rate of primary steam supplied to the steam injector;
A first flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the turbine, a second flow rate detection device for detecting a flow rate of primary steam supplied to the steam injector, and a secondary steam flow rate to be supplied to the turbine. a third flow rate detection device for detecting the flow rate; a fourth flow rate detection device for detecting the flow rate of the reduced water supplied to the steam injector;
a second temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water supplied to the steam injector; a third temperature detection device for detecting the temperature of the reduced water discharged from the steam injector;
a first pressure detection device for detecting pressure of primary steam supplied to the steam injector; a second pressure detection device for detecting pressure of the reduced water supplied to the steam injector; and reduced water discharged from the steam injector. a third pressure sensing device for sensing the pressure of the steam injector; a fourth pressure sensing device for sensing the pressure at the throat portion of the steam injector;
a power detection device that detects power generated by the turbine;
Among the primary steam separated by the steam separator, the distribution ratio between the steam supplied to the turbine side and the amount of steam flowing into the steam injector, the relationship between the production increase ratio of production wells and the increase ratio of flash power output, geothermal a database storing analytical values of silica concentration contained in the fluid, the ratio of steam to hot water in the geothermal fluid, design specifications of the flash power generator and the steam injector;
The flow rate of the geothermal fluid for inputting the detection signal of each detection device and obtaining the required power generation output based on the information stored in the database, and for preventing silica from being precipitated by the reduced water, or silica A control device that calculates the flow rate of the primary steam to be supplied to the steam injector required to suppress the deposition of A geothermal power generation system comprising:
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