JPH0355762Y2 - - Google Patents

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JPH0355762Y2
JPH0355762Y2 JP16329686U JP16329686U JPH0355762Y2 JP H0355762 Y2 JPH0355762 Y2 JP H0355762Y2 JP 16329686 U JP16329686 U JP 16329686U JP 16329686 U JP16329686 U JP 16329686U JP H0355762 Y2 JPH0355762 Y2 JP H0355762Y2
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steam
hot water
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turbine
gas
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Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は地熱発電プラントに係り、特に、地熱
二相流が有する熱エネルギーを軸動力に変換して
発電するに好適なトータルフローシステムの地熱
発電プラントに関する。
[Detailed description of the invention] [Field of industrial application] The present invention relates to a geothermal power generation plant, and in particular to a geothermal power generation plant in a total flow system suitable for converting the thermal energy of a geothermal two-phase flow into shaft power to generate electricity. Regarding power plants.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来、地熱発電プラントの発電システムとして
は、生産井から取り出した地熱二相流を気水分離
器で熱水と蒸気とに分離し、この蒸気を蒸気ター
ビンに送給して蒸気タービンの駆動によつて発電
機を駆動するようにしたものや、第2図に示され
るように、気水分離器10と蒸気タービン12と
の間にトータルフロータービン14を設け、気水
分離器10から排出される熱水をノズル16に導
入し、ノズル16で導入された熱水を減圧・膨張
して加速し、熱水の熱エネルギーを二相流の運動
エネルギーに変換し、さらにこの二相流の運動エ
ネルギーを軸動力に変換し、回転軸18を駆動す
るようにしたものが知られている。このトータル
フロータービン14を用いたシステムによれば、
蒸気タービン12は気水分離器10からの高圧蒸
気とトータルフロータービン14からの低圧蒸気
とによつて回転すると共に、回転軸18からの駆
動力によつて回転するため、蒸気のみで蒸気ター
ビン12を駆動するものよりもプラントの出力を
高めることができる。
Conventionally, the power generation system of a geothermal power plant uses a steam separator to separate the geothermal two-phase flow extracted from a production well into hot water and steam, and then feeds this steam to a steam turbine to drive the steam turbine. Therefore, as shown in FIG. 2, a total flow turbine 14 is provided between the steam separator 10 and the steam turbine 12 to reduce the amount of water discharged from the steam separator 10. The hot water introduced through the nozzle 16 is depressurized and expanded to be accelerated, converting the thermal energy of the hot water into kinetic energy of a two-phase flow, and further increasing the kinetic energy of this two-phase flow. A device that converts energy into shaft power and drives the rotating shaft 18 is known. According to the system using this total flow turbine 14,
The steam turbine 12 is rotated by high-pressure steam from the steam separator 10 and low-pressure steam from the total flow turbine 14, and is also rotated by the driving force from the rotating shaft 18, so that the steam turbine 12 is rotated by only steam. It is possible to increase the output of the plant compared to the one that drives it.

〔考案が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention attempts to solve]

しかしながら、第2図に示すシステムにおいて
は、ノズル16に供給される熱水は単相流である
ため、この熱水の熱エネルギーが比較的に小さい
場合には流路の短かいノズル16内で熱水を減圧
膨張させても、ノズル16から噴射される気液二
相流の速度を十分高めることができず、トータル
フロータービン14の軸動力変換効率を高めるに
は十分ではなかつた。このため熱水の熱エネルギ
ーが比較的に小さい場合にはトータルフローター
ビン14の出力を十分に高めることができないと
いう不具合があつた。
However, in the system shown in FIG. 2, the hot water supplied to the nozzle 16 is a single-phase flow, so if the thermal energy of this hot water is relatively small, it will not be possible to Even if the hot water was expanded under reduced pressure, the speed of the gas-liquid two-phase flow injected from the nozzle 16 could not be sufficiently increased, and this was not sufficient to increase the shaft power conversion efficiency of the total flow turbine 14. For this reason, there has been a problem in that the output of the total flow turbine 14 cannot be sufficiently increased when the thermal energy of the hot water is relatively small.

なお、ノズル16に地熱二相流を供給するため
に、気水分離器10からの高圧蒸気の一部をノズ
メ16に供給してノズル16から噴射される気液
二相流の速度を十分に高めトータルフロータービ
ン14の軸動力変換効率を高めることも考えられ
るが、この場合トータルフロータービン14の軸
動力変換効率が高くなつても蒸気タービン12に
供給される高圧蒸気量が減少し、蒸気タービン1
2の出力が低下するので全体として軸動力の変換
効率を高めることができなかつた。
In order to supply the geothermal two-phase flow to the nozzle 16, a portion of the high-pressure steam from the steam-water separator 10 is supplied to the nozzle 16 to sufficiently increase the speed of the gas-liquid two-phase flow injected from the nozzle 16. It is also possible to increase the shaft power conversion efficiency of the total flow turbine 14, but in this case, even if the shaft power conversion efficiency of the total flow turbine 14 becomes high, the amount of high-pressure steam supplied to the steam turbine 12 decreases, and the steam turbine 1
Since the output of No. 2 decreases, it is not possible to increase the conversion efficiency of the shaft power as a whole.

本考案は前記従来の課題に鑑みて為されたもの
であり、その目的は、地熱二相流から分離された
熱水をこの熱水が有する熱エネルギーで気液二相
流に変換し、この気液二相流の有する熱エネルギ
ーをトータルフロータービンで軸動力に変換する
ことができる地熱発電プラントを提供することに
ある。
The present invention was developed in view of the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to convert the hot water separated from the geothermal two-phase flow into a gas-liquid two-phase flow using the thermal energy of this hot water, and to convert this into a gas-liquid two-phase flow. It is an object of the present invention to provide a geothermal power generation plant capable of converting thermal energy possessed by a gas-liquid two-phase flow into shaft power using a total flow turbine.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

前記目的を達成するために、本考案は、地熱二
相流を取り入れて蒸気と熱水とに分離する気水分
離器と、気水分離器からの熱水を導入して減圧・
膨張する膨張弁と、膨張弁により減圧・膨張され
た熱水を取り入れ該熱水の一部を蒸気に変換する
蒸発器と、蒸発器から蒸発残留熱水と蒸気とを導
入して混合し熱水と蒸気の気液二相流を生成する
混合器と、混合器からの気液二相流を導入して気
液二相流の熱エネルギーを運動エネルギーに変換
するノズルを有し、ノズルから噴射する流体の運
動エネルギーを軸動力に変換するトータルフロー
タービンと、トータルフロータービンの軸動力に
より回転すると共に、少なくとも気水分離器から
の蒸気により回転し、この回転により発電機を駆
動する蒸気タービンと、を含む地熱発電プラン
ト。
In order to achieve the above object, the present invention includes a steam-water separator that takes in geothermal two-phase flow and separates it into steam and hot water, and a steam-water separator that introduces hot water from the steam-water separator to reduce pressure and
An expansion valve that expands, an evaporator that takes in the hot water that has been depressurized and expanded by the expansion valve and converts a part of the hot water into steam, and introduces the evaporated residual hot water and steam from the evaporator and mixes it to generate heat. It has a mixer that generates a gas-liquid two-phase flow of water and steam, and a nozzle that introduces the gas-liquid two-phase flow from the mixer and converts the thermal energy of the gas-liquid two-phase flow into kinetic energy. A total flow turbine that converts the kinetic energy of the fluid to be injected into shaft power, and a steam turbine that is rotated by the shaft power of the total flow turbine and also rotated by at least steam from a steam separator, and this rotation drives a generator. and geothermal power plants, including.

〔作用〕[Effect]

生産井から取り出された地熱二相流は気水分離
器によつて蒸気と熱水とに分離され、該蒸気が高
圧蒸気として蒸気タービンに供給され、熱水が膨
張弁を介して蒸発器に供給される。膨張弁により
減圧・膨張された熱水が蒸発器に供給されると、
蒸発器内で膨張し、熱水が沸騰してその一部が蒸
発する。そして、蒸発器から流出される熱水と蒸
気とがそれぞれ混合器で気液二相流として混合さ
れ、トータルフロータービンのノズルへ供給され
る。ノズルに導入された気液二相流はノズル内で
減圧膨張して加速され、気液二相流の有する熱エ
ネルギーが運動エネルギーに変換される。そし
て、ノズルから噴射された気液二相流の運動エネ
ルギーは軸動力に変換され、蒸気タービンへ伝達
される。蒸気タービンはトータルフロータービン
から伝達された軸動力と共に少なくとも気水分離
器からの蒸気の熱エネルギーを蒸気タービンで変
換して発生する軸動力で発電機を駆動する。
The geothermal two-phase flow extracted from the production well is separated into steam and hot water by a steam separator, and the steam is supplied as high-pressure steam to a steam turbine, and the hot water is sent to an evaporator via an expansion valve. Supplied. When the hot water that has been depressurized and expanded by the expansion valve is supplied to the evaporator,
Expanding in the evaporator, the hot water boils and some of it evaporates. Then, the hot water and steam flowing out from the evaporator are mixed in a mixer as a gas-liquid two-phase flow, and the mixture is supplied to the nozzle of the total flow turbine. The gas-liquid two-phase flow introduced into the nozzle is expanded under reduced pressure within the nozzle and accelerated, and the thermal energy of the gas-liquid two-phase flow is converted into kinetic energy. Then, the kinetic energy of the gas-liquid two-phase flow injected from the nozzle is converted into shaft power and transmitted to the steam turbine. The steam turbine drives a generator using the shaft power transmitted from the total flow turbine and the shaft power generated by converting at least the thermal energy of the steam from the steam/water separator in the steam turbine.

〔考案の実施例〕[Example of idea]

以下、本考案の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail based on the drawings.

第1図には、本考案の好適な実施例の構成が示
されている。第1図において、生産井から取り出
された地熱二相流は気水分離器に供給され高圧蒸
気と高圧・高温熱水とに分離される。高圧蒸気は
蒸気タービン12に送給され、熱水はパイプ2
0、膨張弁22を介して蒸発器(フラツシヤ)2
4に送給されるようになつている。膨張弁22
は、気水分離器10からの熱水を減圧・膨張して
蒸発器24へ送給するようになつている。
FIG. 1 shows the configuration of a preferred embodiment of the present invention. In FIG. 1, a geothermal two-phase flow taken out from a production well is supplied to a steam-water separator and separated into high-pressure steam and high-pressure/high-temperature hot water. The high pressure steam is fed to the steam turbine 12, and the hot water is fed to the pipe 2.
0, evaporator (flashure) 2 via expansion valve 22
4 is now being sent. Expansion valve 22
is designed to reduce the pressure and expand the hot water from the steam-water separator 10, and then feed it to the evaporator 24.

蒸発器24は膨張弁22によつて減圧・膨張さ
れた熱水を取り入れ、熱水を貯留すると共に熱水
の一部を蒸気に変換して流出するようになつてい
る。即ち、蒸発器24内に導入された熱水は蒸発
器24内で膨張し、熱水が沸騰してその一部が蒸
発するようになつている。そして、この蒸発はパ
イプ24を介して混合器26に送給されると共に
蒸発残留熱水がパイプ28を介して混合器26へ
送給されるこようになつている。混合器26は蒸
気と熱水とを導入して混合し、熱水と蒸気の気液
二相流を生成するようになつている。そして気液
二相流がトータルフロータービン14のノズル1
6に送給される。
The evaporator 24 takes in the hot water that has been depressurized and expanded by the expansion valve 22, stores the hot water, and converts a portion of the hot water into steam before flowing out. That is, the hot water introduced into the evaporator 24 expands within the evaporator 24, the hot water boils, and a portion of the hot water evaporates. The evaporated water is sent to the mixer 26 via the pipe 24, and the residual hot water from the evaporation is sent to the mixer 26 via the pipe 28. The mixer 26 is adapted to introduce and mix steam and hot water to produce a gas-liquid two-phase flow of hot water and steam. Then, the gas-liquid two-phase flow flows through the nozzle 1 of the total flow turbine 14.
6.

ノズル16内に導入された気液二相流はノズル
16内で減圧膨張して加速され、トータルフロー
タービン14内に噴射される。このとき、気液二
相流の有する熱エネルギーが気液二相流の運動エ
ネルギーに変換される。そしてこの気液二相流の
運動エネルギーはトータルフロータービン14内
で軸動力に変換され、回転軸18を介して蒸気タ
ービン12へ伝達される。一方、軸動力に変換さ
れた気液二相流はトータルフロータービン14内
で分離して流出し、流出した低圧蒸気は蒸気ター
ビン12へ送給される。
The gas-liquid two-phase flow introduced into the nozzle 16 is expanded under reduced pressure within the nozzle 16, accelerated, and injected into the total flow turbine 14. At this time, the thermal energy of the gas-liquid two-phase flow is converted into the kinetic energy of the gas-liquid two-phase flow. The kinetic energy of this gas-liquid two-phase flow is converted into shaft power within the total flow turbine 14 and transmitted to the steam turbine 12 via the rotating shaft 18. On the other hand, the gas-liquid two-phase flow converted into shaft power is separated within the total flow turbine 14 and flows out, and the low pressure steam that flows out is sent to the steam turbine 12.

蒸気タービン12は気水分離器10からの高圧
蒸気とトータルフロータービン14からの低圧蒸
気の熱エネルギーを軸動力に変換し、この軸動力
と回転軸18からの軸動力によつて発電機が駆動
される。
The steam turbine 12 converts the thermal energy of high-pressure steam from the steam separator 10 and low-pressure steam from the total flow turbine 14 into shaft power, and this shaft power and the shaft power from the rotating shaft 18 drive a generator. be done.

このように、本実施例においては、気水分離器
10から流出される熱水を、熱水と蒸気との気液
二相流に変換し、この気液二相流をノズル16へ
送給するようにしたため、ノズル16の流路が短
い場合でも、ノズル16内に単相流が導入された
ときよりも気液二相流のミスト粒径を小さくして
加速しやすくすることができ、ノズル16から噴
射される気液二相流の速度を高めることができ
る。この結果、熱水の熱エネルギーが比較的に小
さい場合であつてもノズル16に導入される二相
流の有する熱エネルギーを運動エネルギーに変換
するエネルギーの変換効率を高めることができ、
蒸気タービン12の出力低下を招くことなくトー
タルフロータービン14の高出力化が可能とな
る。
As described above, in this embodiment, hot water flowing out from the steam separator 10 is converted into a gas-liquid two-phase flow of hot water and steam, and this gas-liquid two-phase flow is sent to the nozzle 16. Therefore, even if the flow path of the nozzle 16 is short, the mist particle size of the gas-liquid two-phase flow can be made smaller and accelerated more easily than when a single-phase flow is introduced into the nozzle 16. The speed of the gas-liquid two-phase flow injected from the nozzle 16 can be increased. As a result, even when the thermal energy of the hot water is relatively small, it is possible to increase the energy conversion efficiency of converting the thermal energy of the two-phase flow introduced into the nozzle 16 into kinetic energy,
It is possible to increase the output of the total flow turbine 14 without causing a decrease in the output of the steam turbine 12.

〔考案の効果〕[Effect of idea]

以上説明したように、本考案によれば、地熱二
相流から分離された熱水を蒸気と熱水との気液二
相流に変換し、この気液二相流をトータルフロー
タービンのノズルに送給するようにしたため、ノ
ズルから噴射される二相流の速度を高くすること
ができ、熱水の熱エネルギーが比較的に小さい場
合であつてもトータルフロータービンのエネルギ
ー変換効率を高めることができ、トータルフロー
タービンと蒸気タービンの総合の高出力化に寄与
することができる。
As explained above, according to the present invention, hot water separated from a geothermal two-phase flow is converted into a gas-liquid two-phase flow of steam and hot water, and this gas-liquid two-phase flow is sent to the nozzle of a total flow turbine. This makes it possible to increase the speed of the two-phase flow injected from the nozzle, increasing the energy conversion efficiency of the total flow turbine even when the thermal energy of the hot water is relatively small. This can contribute to increasing the overall output of the total flow turbine and steam turbine.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本考案の一実施例を示す構成図、第2
図は従来例の構成図である。 10……気水分離機、12……蒸気タービン、
14……トータルフロータービン、16……ノズ
ル、22……膨張弁、24……蒸発器、26……
混合器。
Fig. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention;
The figure is a configuration diagram of a conventional example. 10... Steam water separator, 12... Steam turbine,
14... Total flow turbine, 16... Nozzle, 22... Expansion valve, 24... Evaporator, 26...
mixer.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】[Scope of utility model registration request] 地熱二相流を取り入れて蒸気と熱水とに分離す
る気水分離器と、気水分離器からの熱水を導入し
て減圧・膨張する膨張弁と、膨張弁により減圧・
膨張された熱水を取り入れ該熱水の一部を蒸気に
変換する蒸発器と、蒸発器から蒸発残留熱水と蒸
気とを導入して混合し熱水と蒸気の気液二相流を
生成する混合器と、混合器からの気液二相流を導
入して気液二相流の熱エネルギーを運動エネルギ
ーに変換するノズルを有し、ノズルから噴射する
流体の運動エネルギーを軸動力に変換するトータ
ルフロータービンと、トータルフロータービンの
軸動力により回転すると共に、少なくとも気水分
離器からの蒸気により回転し、この回転により発
電機を駆動する蒸気タービンと、を含むことを特
徴とする地熱発電プラント。
A steam-water separator that takes in geothermal two-phase flow and separates it into steam and hot water; an expansion valve that introduces hot water from the steam-water separator to reduce pressure and expand;
An evaporator that takes in the expanded hot water and converts a part of the hot water into steam; and an evaporator that introduces and mixes the evaporated residual hot water and steam to generate a gas-liquid two-phase flow of hot water and steam. It has a mixer that introduces a gas-liquid two-phase flow from the mixer and a nozzle that converts the thermal energy of the gas-liquid two-phase flow into kinetic energy, and converts the kinetic energy of the fluid injected from the nozzle into shaft power. A geothermal power generation system characterized by comprising: a total flow turbine that rotates by shaft power of the total flow turbine, and a steam turbine that is rotated by at least steam from a steam separator and drives a generator by this rotation. plant.
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