JPH06147653A - 地熱利用システムに供給する作動流体あるいは地熱流体の温度調整方法 - Google Patents
地熱利用システムに供給する作動流体あるいは地熱流体の温度調整方法Info
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- JPH06147653A JPH06147653A JP4323681A JP32368192A JPH06147653A JP H06147653 A JPH06147653 A JP H06147653A JP 4323681 A JP4323681 A JP 4323681A JP 32368192 A JP32368192 A JP 32368192A JP H06147653 A JPH06147653 A JP H06147653A
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- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/10—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground
- F24T10/13—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes
- F24T10/17—Geothermal collectors with circulation of working fluids through underground channels, the working fluids not coming into direct contact with the ground using tube assemblies suitable for insertion into boreholes in the ground, e.g. geothermal probes using tubes closed at one end, i.e. return-type tubes
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- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 地熱利用システムから排出される低温の作動
流体の一部を地熱抽出システムから得られる高温の作動
流体と混合することにより、地熱利用システムに供給す
る作動流体温度と熱抽出量を調節する。 【構成】 熱利用システム４で熱が奪われて低温になっ
た作動流体は、循環ポンプ６により、熱利用システムの
設備容量に即した流量で、かつ所定の圧力で送り出され
る。送り出された作動流体は、配管中の分岐点Ａで分流
し、一部は三方混合弁７へ流れ、残りは地熱抽出システ
ム９に流れる。温度検出制御装置10で三方混合弁７を制
御することにより、熱利用システムに向かう作動流体の
温度を調節できる。また、これと同時に熱抽出量も調節
できる。
流体の一部を地熱抽出システムから得られる高温の作動
流体と混合することにより、地熱利用システムに供給す
る作動流体温度と熱抽出量を調節する。 【構成】 熱利用システム４で熱が奪われて低温になっ
た作動流体は、循環ポンプ６により、熱利用システムの
設備容量に即した流量で、かつ所定の圧力で送り出され
る。送り出された作動流体は、配管中の分岐点Ａで分流
し、一部は三方混合弁７へ流れ、残りは地熱抽出システ
ム９に流れる。温度検出制御装置10で三方混合弁７を制
御することにより、熱利用システムに向かう作動流体の
温度を調節できる。また、これと同時に熱抽出量も調節
できる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】地層あるいは岩体が高温であって
も、利用できる程の量の地熱流体が産出しない場合に、
高温の地層あるいは岩体が有する熱エネルギーのみを抽
出し、これを発電あるいは熱の直接利用に用いるため
に、単一坑井あるいは複数坑井による地熱抽出方法が提
案され、研究開発が行われている。また、地殻中に十分
な量の地熱流体が存在する場合に、この地熱流体を採取
してバイナリーサイクル発電方式により発電を行うこと
が既に行われている。本発明は、単一坑井あるいは複数
坑井による地熱抽出方法により地熱エネルギーを抽出
し、利用する場合および地熱流体を用いて行うバイナリ
ーサイクル発電の場合の地熱利用システムに供給する作
動流体あるいは地熱流体の温度の調整方法に関するもの
である。
も、利用できる程の量の地熱流体が産出しない場合に、
高温の地層あるいは岩体が有する熱エネルギーのみを抽
出し、これを発電あるいは熱の直接利用に用いるため
に、単一坑井あるいは複数坑井による地熱抽出方法が提
案され、研究開発が行われている。また、地殻中に十分
な量の地熱流体が存在する場合に、この地熱流体を採取
してバイナリーサイクル発電方式により発電を行うこと
が既に行われている。本発明は、単一坑井あるいは複数
坑井による地熱抽出方法により地熱エネルギーを抽出
し、利用する場合および地熱流体を用いて行うバイナリ
ーサイクル発電の場合の地熱利用システムに供給する作
動流体あるいは地熱流体の温度の調整方法に関するもの
である。
【０００２】
【従来の技術】これまで、高温の地層あるいは岩体から
熱エネルギーのみを抽出する方法として坑井内同軸熱交
換器やヒートパイプ等の単一坑井による方法（盛田,199
0,地熱; 白石,1987,地熱）や、複数の坑井を高温の地層
あるいは岩体内で人工亀裂により接続し、この人工亀裂
面を熱交換面として熱エネルギーを抽出する方法（U.S.
Patent 3,786,858) が提案されている。例として、図１
に坑井内同軸熱交換器により地熱エネルギーを抽出する
方法を示す。
熱エネルギーのみを抽出する方法として坑井内同軸熱交
換器やヒートパイプ等の単一坑井による方法（盛田,199
0,地熱; 白石,1987,地熱）や、複数の坑井を高温の地層
あるいは岩体内で人工亀裂により接続し、この人工亀裂
面を熱交換面として熱エネルギーを抽出する方法（U.S.
Patent 3,786,858) が提案されている。例として、図１
に坑井内同軸熱交換器により地熱エネルギーを抽出する
方法を示す。
【０００３】これらの地熱抽出方法において、これまで
考えられていた運転方法は、図１の例のように、地熱抽
出システムと熱利用システムを一つのループで構成する
もの（盛田他,1989;電力中央研究所,1986 ）である。こ
の場合には、地熱抽出システムと熱利用システムを流れ
る作動流体の流量は同じである。この地熱抽出システム
と熱利用システムで形成されるループ内において循環す
る作動流体の流量が時間によらず一定の場合について、
地熱抽出システムから得られる作動流体温度の経時変化
の例を図２に示す。単一坑井あるいは複数坑井による地
熱抽出システムにより熱抽出を行う場合には、この図の
例のように、熱抽出の初期には地層あるいは岩体が高温
なので、かなり高温の作動流体が得られ、熱出力も大き
なものになるが、熱抽出の進展に伴い地層あるいは岩体
が冷却するので、時間が経過するにつれて作動流体の温
度が低下し、また熱出力も低下する。地熱抽出システム
の運転は、作動流体の温度が一定値以下になった時点で
打ち切られる。
考えられていた運転方法は、図１の例のように、地熱抽
出システムと熱利用システムを一つのループで構成する
もの（盛田他,1989;電力中央研究所,1986 ）である。こ
の場合には、地熱抽出システムと熱利用システムを流れ
る作動流体の流量は同じである。この地熱抽出システム
と熱利用システムで形成されるループ内において循環す
る作動流体の流量が時間によらず一定の場合について、
地熱抽出システムから得られる作動流体温度の経時変化
の例を図２に示す。単一坑井あるいは複数坑井による地
熱抽出システムにより熱抽出を行う場合には、この図の
例のように、熱抽出の初期には地層あるいは岩体が高温
なので、かなり高温の作動流体が得られ、熱出力も大き
なものになるが、熱抽出の進展に伴い地層あるいは岩体
が冷却するので、時間が経過するにつれて作動流体の温
度が低下し、また熱出力も低下する。地熱抽出システム
の運転は、作動流体の温度が一定値以下になった時点で
打ち切られる。
【０００４】一方、発電の場合を例にとると、発電設備
の容量は一定であり、これを経時的に変化させることは
困難である。すなわち、発電設備には、その設備容量に
即した一定流量の作動流体を一定温度で供給することが
必要である。これが不可能な場合でも、流量あるいは温
度の経時変化の変動幅はできるだけ小さくすることが望
ましい。これに対して、前述のように、単一坑井あるい
は複数坑井による地熱抽出方法においては、得られる作
動流体の温度が経時的に低下することが避けられない。
この場合には、発電プラントの設計温度をどの時点の作
動流体温度に基づいて決定するかが重要な問題となる。
の容量は一定であり、これを経時的に変化させることは
困難である。すなわち、発電設備には、その設備容量に
即した一定流量の作動流体を一定温度で供給することが
必要である。これが不可能な場合でも、流量あるいは温
度の経時変化の変動幅はできるだけ小さくすることが望
ましい。これに対して、前述のように、単一坑井あるい
は複数坑井による地熱抽出方法においては、得られる作
動流体の温度が経時的に低下することが避けられない。
この場合には、発電プラントの設計温度をどの時点の作
動流体温度に基づいて決定するかが重要な問題となる。
【０００５】運転開始後比較的早い時期の作動流体温度
を設計温度とすると、発電設備の容量が大きくなるの
で、発電プラントの建設費が高くなり、償却費や維持・
管理費も高くなる。また、時間の経過につれて設計温度
と作動流体温度の差が大きくなるので、発電効率の低下
の度合いが大きくなり、発電量の低下は大きなものにな
る。その結果、発電プラントの全運転期間における合計
発電量はプラント規模の割りには小さなものになり、発
電コストは高いものになる。また、発電においては、発
電量をできるだけ一定に保つことが重要なので、この点
からも運転開始後比較的早い時期の作動流体温度を設計
温度とすることは現実的ではない。一方、発電プラント
の運転終了付近の作動流体温度を設計温度とすると、発
電設備の容量が小さなものになり、プラントの建設費や
維持・管理費も少なくてすむ。また、発電量を一定に保
持することが可能になる。しかしながら、大部分の運転
期間にわたって抽出された熱エネルギーの一部が利用さ
れずに棄てられることになる。また、借入金の金利負担
も大きなものになり、やはり発電コストが高いものにな
る。したがって、借入金の金利や投資の回収、また発電
量の経時変化を極力小さくすること等を総合的に勘案す
ると、発電プラントの設計温度は、運転開始時と運転終
了時の間の何れかの時点における作動流体温度になる。
を設計温度とすると、発電設備の容量が大きくなるの
で、発電プラントの建設費が高くなり、償却費や維持・
管理費も高くなる。また、時間の経過につれて設計温度
と作動流体温度の差が大きくなるので、発電効率の低下
の度合いが大きくなり、発電量の低下は大きなものにな
る。その結果、発電プラントの全運転期間における合計
発電量はプラント規模の割りには小さなものになり、発
電コストは高いものになる。また、発電においては、発
電量をできるだけ一定に保つことが重要なので、この点
からも運転開始後比較的早い時期の作動流体温度を設計
温度とすることは現実的ではない。一方、発電プラント
の運転終了付近の作動流体温度を設計温度とすると、発
電設備の容量が小さなものになり、プラントの建設費や
維持・管理費も少なくてすむ。また、発電量を一定に保
持することが可能になる。しかしながら、大部分の運転
期間にわたって抽出された熱エネルギーの一部が利用さ
れずに棄てられることになる。また、借入金の金利負担
も大きなものになり、やはり発電コストが高いものにな
る。したがって、借入金の金利や投資の回収、また発電
量の経時変化を極力小さくすること等を総合的に勘案す
ると、発電プラントの設計温度は、運転開始時と運転終
了時の間の何れかの時点における作動流体温度になる。
【０００６】ここで、発電プラントの設計温度を運転開
始時と運転終了時の中間時点 tm における作動流体温度
とした場合の発電量の経時変化の例を図３に示す。図３
において実線で示した発電量が実際に発電されるもので
ある。図３から明らかなように、この場合は、発電所の
運転開始時から時点 tm までの期間においては、地熱抽
出システムから得られる熱エネルギーの一部、すなわち
図３において点線で示した部分に相当する熱エネルギー
が利用されずに棄てられることになる。また、時点 tm
以後においては、作動流体温度の低下による発電量の低
下の度合いが大きいが、これは望ましことではない。こ
の低下の度合いをできるだけ低減することが望ましい。
始時と運転終了時の中間時点 tm における作動流体温度
とした場合の発電量の経時変化の例を図３に示す。図３
において実線で示した発電量が実際に発電されるもので
ある。図３から明らかなように、この場合は、発電所の
運転開始時から時点 tm までの期間においては、地熱抽
出システムから得られる熱エネルギーの一部、すなわち
図３において点線で示した部分に相当する熱エネルギー
が利用されずに棄てられることになる。また、時点 tm
以後においては、作動流体温度の低下による発電量の低
下の度合いが大きいが、これは望ましことではない。こ
の低下の度合いをできるだけ低減することが望ましい。
【０００７】なお、ここでは、発電プラントの設計温度
を運転開始時と運転終了時の中間時点の作動流体温度と
したが、この時点をより早い時点、あるいはより遅い時
点にしても、同様な問題が生じる。また、ここでは発電
の場合を例にとり説明を行ったが、熱の直接利用におい
ても基本的に同様な問題が生じる。
を運転開始時と運転終了時の中間時点の作動流体温度と
したが、この時点をより早い時点、あるいはより遅い時
点にしても、同様な問題が生じる。また、ここでは発電
の場合を例にとり説明を行ったが、熱の直接利用におい
ても基本的に同様な問題が生じる。
【０００８】一方、地熱流体を用いて行うバイナリーサ
イクル発電においては、地熱採取システムから得られた
地熱流体をそのままの温度で発電システムに供給してい
る（木崎,1992,地熱エネルギー）。このバイナリーサイ
クル発電においてできるだけ高い発電効率を達成するた
めには、地熱流体温度に適した二次媒体すなわち低沸点
媒体を選択しなければならない。一方、多くの低沸点媒
体は高温下では化学的に不安定になる。また、その安定
性は媒体の種類によって異なる。したがって、この二次
媒体の選択においては、発電効率のみならず化学的安定
性も考慮しなければならない。
イクル発電においては、地熱採取システムから得られた
地熱流体をそのままの温度で発電システムに供給してい
る（木崎,1992,地熱エネルギー）。このバイナリーサイ
クル発電においてできるだけ高い発電効率を達成するた
めには、地熱流体温度に適した二次媒体すなわち低沸点
媒体を選択しなければならない。一方、多くの低沸点媒
体は高温下では化学的に不安定になる。また、その安定
性は媒体の種類によって異なる。したがって、この二次
媒体の選択においては、発電効率のみならず化学的安定
性も考慮しなければならない。
【０００９】ここで問題になるのは、生産される地熱流
体の温度が地域あるいは坑井の深さにより大きく異なる
ことである。このため、その地域あるいは坑井の温度に
適した二次媒体の選択が常に必要になる。しかしなが
ら、環境上の制約や価格等の点から、そもそも適用可能
な二次媒体の種類が限られることもあり、適切な二次媒
体の選択には困難を伴う。また、発電システムの設計
は、地熱流体の温度のみならず用いる二次媒体の種類や
特性によっても異なるので、地熱流体を用いて行うバイ
ナリーサイクル発電においては、その地域あるいは坑井
から得られる地熱流体の温度に即して発電システムの設
計を行う必要があった。このため、発電システムの標準
化やユニット化が困難となっており、これが発電システ
ムが高価であることの一因となっている。
体の温度が地域あるいは坑井の深さにより大きく異なる
ことである。このため、その地域あるいは坑井の温度に
適した二次媒体の選択が常に必要になる。しかしなが
ら、環境上の制約や価格等の点から、そもそも適用可能
な二次媒体の種類が限られることもあり、適切な二次媒
体の選択には困難を伴う。また、発電システムの設計
は、地熱流体の温度のみならず用いる二次媒体の種類や
特性によっても異なるので、地熱流体を用いて行うバイ
ナリーサイクル発電においては、その地域あるいは坑井
から得られる地熱流体の温度に即して発電システムの設
計を行う必要があった。このため、発電システムの標準
化やユニット化が困難となっており、これが発電システ
ムが高価であることの一因となっている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】解決しようとする問題
点は、単一坑井あるいは複数坑井による地熱抽出方法に
おいて、作動流体温度と熱抽出量が経時的に減少するこ
とに伴う問題と、地熱流体を用いて行うバイナリーサイ
クル発電において、地熱採取システムから得られた地熱
流体の温度が地域あるいは坑井の深さにより大きく異な
ることに伴う問題である。
点は、単一坑井あるいは複数坑井による地熱抽出方法に
おいて、作動流体温度と熱抽出量が経時的に減少するこ
とに伴う問題と、地熱流体を用いて行うバイナリーサイ
クル発電において、地熱採取システムから得られた地熱
流体の温度が地域あるいは坑井の深さにより大きく異な
ることに伴う問題である。
【００１１】
【課題を解決するための手段】第１の発明は、単一坑井
あるいは複数坑井による地熱抽出方法において、地熱利
用システムから排出される低温の作動流体の一部を地熱
抽出システムから得られる高温の作動流体と混合するこ
とにより、地熱利用システムへ供給する作動流体の温度
を一定の値に調節すると同時に、地熱抽出システムに還
流する低温の作動流体の流量を調節することにより、地
熱抽出システムから必要に応じた量だけの熱エネルギー
を抽出することを特徴とする。第２の発明は、地熱採取
システムから得られた地熱流体を用いて行うバイナリー
サイクル発電において、発電システムから排出される低
温の地熱流体の一部を地熱採取システムから得られる高
温の地熱流体と混合することにより、発電システムに供
給する地熱流体の温度を発電システムの特性に合った温
度に調整することを特徴とする。
あるいは複数坑井による地熱抽出方法において、地熱利
用システムから排出される低温の作動流体の一部を地熱
抽出システムから得られる高温の作動流体と混合するこ
とにより、地熱利用システムへ供給する作動流体の温度
を一定の値に調節すると同時に、地熱抽出システムに還
流する低温の作動流体の流量を調節することにより、地
熱抽出システムから必要に応じた量だけの熱エネルギー
を抽出することを特徴とする。第２の発明は、地熱採取
システムから得られた地熱流体を用いて行うバイナリー
サイクル発電において、発電システムから排出される低
温の地熱流体の一部を地熱採取システムから得られる高
温の地熱流体と混合することにより、発電システムに供
給する地熱流体の温度を発電システムの特性に合った温
度に調整することを特徴とする。
【００１２】
【実施例】本発明の方法を次に図面により詳細に説明す
る。図４は第１の発明を実施するための配管系統の構成
方法の例を示すものである。作動流体として低沸点の媒
体を用いることも考えられるが、ここでは水を用いる場
合を例にとり説明を行う。図中、９は高温地層中に形成
された地熱抽出システムであり、４は熱利用システムで
ある。熱利用システム４で熱が奪われて低温になった水
すなわち作動流体は、貯留槽５に一時的に貯蔵される。
この貯留槽には液面制御装置が付加されており、水位が
一定に保たれる。このタンクの水は、循環ポンプ６によ
り、熱利用システムの設備容量に即した流量で、かつ所
定の圧力で送り出される。送り出された水は配管中の分
岐点Ａで分流し、一部は三方混合弁７へ流れ、残りは地
熱抽出システム９に流れる。地熱抽出システムに流れる
水は、その中で高温の地層あるいは岩体との間で熱交換
を行い、高温になって三方混合弁７へ向かう。なお、水
を地熱抽出システム内で循環し、かつ三方混合弁７にお
いて必要な圧力を発生させるために、図に示すように、
昇圧ポンプ８を設けることも考えられる。三方混合弁７
は、分岐点Ａより流入する低温水側の弁と、地熱抽出シ
ステムより流入する熱水側の弁の開度を同時に調節し、
低温水と熱水の混合比率を調節するためのものである。
る。図４は第１の発明を実施するための配管系統の構成
方法の例を示すものである。作動流体として低沸点の媒
体を用いることも考えられるが、ここでは水を用いる場
合を例にとり説明を行う。図中、９は高温地層中に形成
された地熱抽出システムであり、４は熱利用システムで
ある。熱利用システム４で熱が奪われて低温になった水
すなわち作動流体は、貯留槽５に一時的に貯蔵される。
この貯留槽には液面制御装置が付加されており、水位が
一定に保たれる。このタンクの水は、循環ポンプ６によ
り、熱利用システムの設備容量に即した流量で、かつ所
定の圧力で送り出される。送り出された水は配管中の分
岐点Ａで分流し、一部は三方混合弁７へ流れ、残りは地
熱抽出システム９に流れる。地熱抽出システムに流れる
水は、その中で高温の地層あるいは岩体との間で熱交換
を行い、高温になって三方混合弁７へ向かう。なお、水
を地熱抽出システム内で循環し、かつ三方混合弁７にお
いて必要な圧力を発生させるために、図に示すように、
昇圧ポンプ８を設けることも考えられる。三方混合弁７
は、分岐点Ａより流入する低温水側の弁と、地熱抽出シ
ステムより流入する熱水側の弁の開度を同時に調節し、
低温水と熱水の混合比率を調節するためのものである。
【００１３】このシステムでは、温度検出制御装置10に
より三方混合弁７を制御することにより、熱利用システ
ムに向かう熱水の温度が所定の温度に自動的に調節され
る。熱利用システムに流れる熱水の流量は一定であるの
で、本発明では、このように熱水の温度を調節すること
のみにより、熱利用システムに供給する熱エネルギー量
を一定に調節できる。また、このようにすることによ
り、地熱抽出システムに流入する低温の水の流量も、所
定の熱エネルギーを抽出するために必要なだけの流量に
調節できる。
より三方混合弁７を制御することにより、熱利用システ
ムに向かう熱水の温度が所定の温度に自動的に調節され
る。熱利用システムに流れる熱水の流量は一定であるの
で、本発明では、このように熱水の温度を調節すること
のみにより、熱利用システムに供給する熱エネルギー量
を一定に調節できる。また、このようにすることによ
り、地熱抽出システムに流入する低温の水の流量も、所
定の熱エネルギーを抽出するために必要なだけの流量に
調節できる。
【００１４】すなわち、本発明では、高温の作動流体が
得られる地熱抽出システムの運転開始直後には、地熱抽
出システムに流れる流量を小さくすることにより抽出す
る熱エネルギー量を所定の値に調節する。また、時間が
経過するにつれて地熱抽出システムからの作動流体の温
度が低下するが、この場合には地熱抽出システムに流れ
る作動流体の流量を増大させることにより、抽出する熱
エネルギー量を所定の値に保持する。このようにして、
地熱抽出システムから得られる作動流体の温度が熱利用
システムへ送り出す作動流体の設定温度と等しくなる時
点まで、必要に応じた量だけの熱エネルギーが地熱抽出
システムから抽出されると同時に、熱利用システムに供
給する作動流体の温度、流量および熱エネルギー量が一
定に保持される。この時点から以後は、熱利用システム
からの低温の作動流体の全量が地熱抽出システムに還流
されるので、熱利用システムに供給する作動流体の温度
が経時的に低下することになるが、それまで無駄に地層
を冷却していないので、従来の方法の場合に比べて温度
低下の度合いは緩やかになる。本発明では、これらの制
御が自動的に、かつ適切に行われる。
得られる地熱抽出システムの運転開始直後には、地熱抽
出システムに流れる流量を小さくすることにより抽出す
る熱エネルギー量を所定の値に調節する。また、時間が
経過するにつれて地熱抽出システムからの作動流体の温
度が低下するが、この場合には地熱抽出システムに流れ
る作動流体の流量を増大させることにより、抽出する熱
エネルギー量を所定の値に保持する。このようにして、
地熱抽出システムから得られる作動流体の温度が熱利用
システムへ送り出す作動流体の設定温度と等しくなる時
点まで、必要に応じた量だけの熱エネルギーが地熱抽出
システムから抽出されると同時に、熱利用システムに供
給する作動流体の温度、流量および熱エネルギー量が一
定に保持される。この時点から以後は、熱利用システム
からの低温の作動流体の全量が地熱抽出システムに還流
されるので、熱利用システムに供給する作動流体の温度
が経時的に低下することになるが、それまで無駄に地層
を冷却していないので、従来の方法の場合に比べて温度
低下の度合いは緩やかになる。本発明では、これらの制
御が自動的に、かつ適切に行われる。
【００１５】図５は第２の発明を実施するための配管系
統の構成方法の例を示すものである。図中、１２は地熱
流体を採取する生産井であり、１５はバイナリーサイク
ル発電システム、１９は地熱流体を地下に還元するため
の還元井である。バイナリーサイクル発電システム１５
で熱が奪われて低温になった地熱流体は、ポンプ１６に
より送り出される。送り出された地熱流体は、配管中の
分岐点Ｂで分流し、一部は三方混合弁１３へ流れ、生産
井１２から採取された高温の地熱流体と混合される。こ
の場合、バイナリーサイクル発電システム１５へ供給さ
れる地熱流体の温度は、温度検出制御装置１４により、
バイナリーサイクル発電システムの特性に適した設定温
度に調節される。バイナリーサイクル発電システム１５
から排出される低温の地熱流体の残量は還元井１９に注
入される。圧力検出制御装置１７と弁１８は、三方混合
弁１３へ流れる低温の地熱流体の圧力を調節するための
ものである。
統の構成方法の例を示すものである。図中、１２は地熱
流体を採取する生産井であり、１５はバイナリーサイク
ル発電システム、１９は地熱流体を地下に還元するため
の還元井である。バイナリーサイクル発電システム１５
で熱が奪われて低温になった地熱流体は、ポンプ１６に
より送り出される。送り出された地熱流体は、配管中の
分岐点Ｂで分流し、一部は三方混合弁１３へ流れ、生産
井１２から採取された高温の地熱流体と混合される。こ
の場合、バイナリーサイクル発電システム１５へ供給さ
れる地熱流体の温度は、温度検出制御装置１４により、
バイナリーサイクル発電システムの特性に適した設定温
度に調節される。バイナリーサイクル発電システム１５
から排出される低温の地熱流体の残量は還元井１９に注
入される。圧力検出制御装置１７と弁１８は、三方混合
弁１３へ流れる低温の地熱流体の圧力を調節するための
ものである。
【００１６】
【発明の効果】以上に説明したように、第１の発明によ
れば、地熱利用システムの運転早期から中期にかけて
は、地熱利用システムの設備容量に即した熱エネルギー
のみを抽出することが可能になり、無駄に熱エネルギー
を抽出することがない。また、地熱利用システムに供給
する作動流体の温度、流量ならびに熱エネルギー量を一
定に保持できる。さらに、地熱抽出システムに供給する
低温の作動流体の流量が従来の方法に比べて小さくなる
ので、作動流体を地熱抽出システム内で循環するために
必要なポンプ動力が小さくて済む。また、上記の結果、
運転早期から中期において無駄に地層を冷却することが
なくなるので、熱利用システムの全運転期間における地
層あるいは岩体の冷却速度を遅くすること、ひいては地
熱抽出システムから得られる作動流体の温度低下の度合
いを緩やかにすることが可能になる。このため、従来の
運転方法に比べて、より長い期間にわたって、地熱抽出
システムを運転することが可能になる。また、発電の場
合には、地熱抽出システムから得られる作動流体の温度
が発電プラントの設計温度以下になった場合でも従来の
方法に比べて発電効率の低下の度合いが低減される。す
なわち、本発明によれば、高温の地層あるいは岩体が有
する熱エネルギーを有効に利用することが可能になるに
なるばかりではなく、熱利用システムの安定的な運転が
可能になる。
れば、地熱利用システムの運転早期から中期にかけて
は、地熱利用システムの設備容量に即した熱エネルギー
のみを抽出することが可能になり、無駄に熱エネルギー
を抽出することがない。また、地熱利用システムに供給
する作動流体の温度、流量ならびに熱エネルギー量を一
定に保持できる。さらに、地熱抽出システムに供給する
低温の作動流体の流量が従来の方法に比べて小さくなる
ので、作動流体を地熱抽出システム内で循環するために
必要なポンプ動力が小さくて済む。また、上記の結果、
運転早期から中期において無駄に地層を冷却することが
なくなるので、熱利用システムの全運転期間における地
層あるいは岩体の冷却速度を遅くすること、ひいては地
熱抽出システムから得られる作動流体の温度低下の度合
いを緩やかにすることが可能になる。このため、従来の
運転方法に比べて、より長い期間にわたって、地熱抽出
システムを運転することが可能になる。また、発電の場
合には、地熱抽出システムから得られる作動流体の温度
が発電プラントの設計温度以下になった場合でも従来の
方法に比べて発電効率の低下の度合いが低減される。す
なわち、本発明によれば、高温の地層あるいは岩体が有
する熱エネルギーを有効に利用することが可能になるに
なるばかりではなく、熱利用システムの安定的な運転が
可能になる。
【００１７】第２の発明によれば、バイナリーサイクル
発電システムに供給する地熱流体の温度を、二次媒体、
さらには発電システムの特性に適した温度に調整するこ
とが可能になる。これにより、同一の二次媒体を用いる
場合でも、比較的広い範囲の原初地熱流体温度に高い効
率を保ったまま対応できるようになる。したがって、発
電システムの標準化やユニット化が可能になり、発電シ
ステムの価格の低減も可能になる。
発電システムに供給する地熱流体の温度を、二次媒体、
さらには発電システムの特性に適した温度に調整するこ
とが可能になる。これにより、同一の二次媒体を用いる
場合でも、比較的広い範囲の原初地熱流体温度に高い効
率を保ったまま対応できるようになる。したがって、発
電システムの標準化やユニット化が可能になり、発電シ
ステムの価格の低減も可能になる。
【００１８】
【図１】単一坑井による地熱抽出法と熱利用システムの
組み合わせの例を示す説明図である。
組み合わせの例を示す説明図である。
【図２】地熱抽出システムと熱利用システムで形成され
るループ内において循環する作動流体の流量が一定の場
合について、地熱抽出システムから得られる作動流体温
度の経時変化の例を示したものである。
るループ内において循環する作動流体の流量が一定の場
合について、地熱抽出システムから得られる作動流体温
度の経時変化の例を示したものである。
【図３】発電プラントの設計温度を運転開始時と運転終
了時の中間時点 tm における作動流体温度とした場合の
発電量の経時変化の例を示すものである。
了時の中間時点 tm における作動流体温度とした場合の
発電量の経時変化の例を示すものである。
【図４】第１の発明による作動流体温度および熱抽出量
の調節方法の例を示す説明図である。
の調節方法の例を示す説明図である。
【図５】第２の発明による地熱流体の温度調節方法の例
を示す説明図である。
を示す説明図である。
１ 熱利用システム ２ 断熱内管 ３ 坑井 ４ 熱利用システム ５ 貯留槽 ６ 循環ポンプ ７ 三方混合弁 ８ 昇圧ポンプ ９ 地熱抽出システム １０ 温度検出制御装置 １１ 用水 １２ 生産井 １３ 三方混合弁 １４ 温度検出制御装置 １５ バイナリーサイクル発電システム １６ ポンプ １７ 圧力検出制御装置 １８ 弁 １９ 還元井
Claims (2)
- 【請求項１】 単一坑井あるいは複数坑井による地熱抽
出方法において、地熱利用システムから排出される低温
の作動流体の一部を地熱抽出システムから得られる高温
の作動流体と混合することにより、地熱利用システムへ
供給する作動流体の温度を一定の値に調節すると同時
に、地熱抽出システムに還流する低温の作動流体の流量
を調節することにより、地熱抽出システムから必要に応
じた量だけの熱エネルギーを抽出することを特徴とする
作動流体の温度調整方法。 - 【請求項２】 地熱流体を用いて行うバイナリーサイク
ル発電において、発電システムから排出される低温の地
熱流体の一部を地熱採取システムから得られる高温の地
熱流体と混合することにより、発電システムに供給する
地熱流体の温度を発電システムの特性に合った温度に調
整することを特徴とする地熱流体の温度調整方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4323681A JPH0830614B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 地熱利用システムに供給する作動流体の温度調整方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4323681A JPH0830614B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 地熱利用システムに供給する作動流体の温度調整方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06147653A true JPH06147653A (ja) | 1994-05-27 |
| JPH0830614B2 JPH0830614B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=18157417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4323681A Expired - Lifetime JPH0830614B2 (ja) | 1992-11-09 | 1992-11-09 | 地熱利用システムに供給する作動流体の温度調整方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0830614B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017145811A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 地熱回収装置及び地熱回収装置の運転方法 |
| WO2018225753A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 株式会社エコ・プランナー | 熱交換装置の制御方法及び熱交換装置並びに水冷式ヒートポンプ装置 |
| JP2018204938A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 株式会社エコ・プランナー | 熱交換装置の制御方法及び熱交換装置並びに水冷式ヒートポンプ冷暖房装置 |
| JP2020002941A (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 株式会社東芝 | 地熱バイナリ発電システムとその運転方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110869681B (zh) * | 2018-01-30 | 2022-05-10 | 环保规划股份有限公司 | 热交换装置的控制方法、热交换装置以及水冷式热泵制冷制热装置、水冷式热泵装置 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171808A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Toshiba Corp | デユアルランキンサイクル発電プラント |
| JPS6296704A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Toshiba Corp | 温水利用タ−ビンプラント |
-
1992
- 1992-11-09 JP JP4323681A patent/JPH0830614B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61171808A (ja) * | 1985-01-28 | 1986-08-02 | Toshiba Corp | デユアルランキンサイクル発電プラント |
| JPS6296704A (ja) * | 1985-10-23 | 1987-05-06 | Toshiba Corp | 温水利用タ−ビンプラント |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2017145811A (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 地熱回収装置及び地熱回収装置の運転方法 |
| WO2017141645A1 (ja) * | 2016-02-19 | 2017-08-24 | 株式会社神戸製鋼所 | 地熱回収装置及び地熱回収装置の運転方法 |
| US20190234190A1 (en) * | 2016-02-19 | 2019-08-01 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Geothermal heat recovery device and geothermal heat recovery device operating method |
| US10794160B2 (en) | 2016-02-19 | 2020-10-06 | Kobe Steel, Ltd. | Geothermal heat recovery device and geothermal heat recovery device operating method |
| WO2018225753A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-13 | 株式会社エコ・プランナー | 熱交換装置の制御方法及び熱交換装置並びに水冷式ヒートポンプ装置 |
| JP2018204938A (ja) * | 2017-06-07 | 2018-12-27 | 株式会社エコ・プランナー | 熱交換装置の制御方法及び熱交換装置並びに水冷式ヒートポンプ冷暖房装置 |
| JP2019052845A (ja) * | 2017-06-07 | 2019-04-04 | 株式会社エコ・プランナー | 熱交換装置の制御方法及び熱交換装置並びに水冷式ヒートポンプ冷暖房装置・水冷式ヒートポンプ装置 |
| WO2019151289A1 (ja) * | 2017-06-07 | 2019-08-08 | 株式会社エコ・プランナー | 熱交換装置の制御方法及び熱交換装置並びに水冷式ヒートポンプ冷暖房装置・水冷式ヒートポンプ装置 |
| TWI686572B (zh) * | 2017-06-07 | 2020-03-01 | 日商環保規劃股份有限公司 | 熱交換裝置之控制方法及熱交換裝置暨水冷式熱泵裝置 |
| US11493241B2 (en) | 2017-06-07 | 2022-11-08 | Eco-Planner Co., Ltd. | Method of controlling heat exchange device, heat exchange device, and water-cooled type heat pump device |
| JP2020002941A (ja) * | 2018-07-02 | 2020-01-09 | 株式会社東芝 | 地熱バイナリ発電システムとその運転方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0830614B2 (ja) | 1996-03-27 |
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