JPH06341367A - 高圧地熱流体に対して動作する地熱電力プラント - Google Patents
高圧地熱流体に対して動作する地熱電力プラントInfo
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- JPH06341367A JPH06341367A JP5247758A JP24775893A JPH06341367A JP H06341367 A JPH06341367 A JP H06341367A JP 5247758 A JP5247758 A JP 5247758A JP 24775893 A JP24775893 A JP 24775893A JP H06341367 A JPH06341367 A JP H06341367A
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
- F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
- F24T10/00—Geothermal collectors
- F24T10/20—Geothermal collectors using underground water as working fluid; using working fluid injected directly into the ground, e.g. using injection wells and recovery wells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高圧地熱流体において動作可能な地熱電力プ
ラントを提供する。 【構成】 地熱流体を高圧蒸気用の経路１５と高圧液体
用の経路１６に分離する第１分離装置１４を含む。高圧
蒸気経路の第１蒸気タービン１８は高圧蒸気に応じて電
気と放熱した高圧蒸気を生じる。第２分離装置２１は放
熱高圧蒸気を蒸気成分と液体成分に分離する。第１熱交
換器２３は蒸気成分に熱を移し、低圧蒸気と冷却された
高圧液体とを生成する。モジュール２７Ａは、低圧蒸気
に応じて電気と放熱した低圧蒸気を生成する蒸気タービ
ン３０Ａと、放熱低圧蒸気を凝縮液に変換して有機性流
体を気化する冷却器／気化器３４と、冷却器／気化器で
生成された有機性流体蒸気に応じて電気と放熱した有機
性流体を生成する有機性蒸気タービン４０と、放熱有機
性蒸気を凝縮して液体にする冷却器４２と、予熱器３７
と、予熱器で加熱された液体を冷却器／気化器に帰還さ
せるポンプ４３とを含む。
ラントを提供する。 【構成】 地熱流体を高圧蒸気用の経路１５と高圧液体
用の経路１６に分離する第１分離装置１４を含む。高圧
蒸気経路の第１蒸気タービン１８は高圧蒸気に応じて電
気と放熱した高圧蒸気を生じる。第２分離装置２１は放
熱高圧蒸気を蒸気成分と液体成分に分離する。第１熱交
換器２３は蒸気成分に熱を移し、低圧蒸気と冷却された
高圧液体とを生成する。モジュール２７Ａは、低圧蒸気
に応じて電気と放熱した低圧蒸気を生成する蒸気タービ
ン３０Ａと、放熱低圧蒸気を凝縮液に変換して有機性流
体を気化する冷却器／気化器３４と、冷却器／気化器で
生成された有機性流体蒸気に応じて電気と放熱した有機
性流体を生成する有機性蒸気タービン４０と、放熱有機
性蒸気を凝縮して液体にする冷却器４２と、予熱器３７
と、予熱器で加熱された液体を冷却器／気化器に帰還さ
せるポンプ４３とを含む。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は高圧地熱流体に対して動
作する地熱電力プラントに関する。
作する地熱電力プラントに関する。
【０００２】
【従来の技術】現在研究開発されている多くの地熱源は
１５０ｐｓｉａ程度の圧力で熱塩水を大量に生じてお
り、このうちの幾つかの地熱源では、例えば、８００ｐ
ｓｉａの高圧で蒸気と塩水の混合流体が生じる。そし
て、後者のような場合、塩水は通常きわめて腐食性が高
く、このような塩水を使用し取り扱う場合に種々の問題
が発生する。例えば、最近ハワイに地熱井が掘られて、
約８０％の蒸気と２０％の塩水とを含む高圧流体が取り
出されているが、この蒸気は、通常、飽和蒸気のみであ
り、このような井戸が、多年にわたる連続的な使用にお
いて、８００ｐｓｉａもの圧力を維持し得るかどうかと
いう問題が生じている。
１５０ｐｓｉａ程度の圧力で熱塩水を大量に生じてお
り、このうちの幾つかの地熱源では、例えば、８００ｐ
ｓｉａの高圧で蒸気と塩水の混合流体が生じる。そし
て、後者のような場合、塩水は通常きわめて腐食性が高
く、このような塩水を使用し取り扱う場合に種々の問題
が発生する。例えば、最近ハワイに地熱井が掘られて、
約８０％の蒸気と２０％の塩水とを含む高圧流体が取り
出されているが、この蒸気は、通常、飽和蒸気のみであ
り、このような井戸が、多年にわたる連続的な使用にお
いて、８００ｐｓｉａもの圧力を維持し得るかどうかと
いう問題が生じている。
【０００３】このような不確実性に対処するために、当
該井戸から得られる流体に減圧弁を備えて、上述のよう
な高い圧力を減少し得る低圧蒸気システムを使用するこ
とが従来から行われている。しかしながら、このような
従来の構成は、プラントの寿命や損失する電力量の点
で、コスト高であり、不効率である。
該井戸から得られる流体に減圧弁を備えて、上述のよう
な高い圧力を減少し得る低圧蒸気システムを使用するこ
とが従来から行われている。しかしながら、このような
従来の構成は、プラントの寿命や損失する電力量の点
で、コスト高であり、不効率である。
【０００４】そこで、発電機を駆動する背圧蒸気タービ
ンが、井戸から得られる高圧蒸気をタービンにより低圧
蒸気に変換できる点や、低圧蒸気により動作可能な多く
のモジュールに同時に供給できる点で、この代替法とし
て考えられている。この場合、各モジュールは低圧蒸気
ターボジェネレータや有機蒸気ターボジェネレータ用の
気化器として作用する冷却器を利用することができる。
しかしながら、当該地熱流体が高圧の飽和蒸気のみを生
成すると、タービン内の蒸気の膨張が温度−エントロピ
ー図の湿潤領域において起こるため、水滴を含む水蒸気
が放出されて、種々のモジュール内の低圧蒸気タービン
における投入ステージへの供給に適さなくなる。
ンが、井戸から得られる高圧蒸気をタービンにより低圧
蒸気に変換できる点や、低圧蒸気により動作可能な多く
のモジュールに同時に供給できる点で、この代替法とし
て考えられている。この場合、各モジュールは低圧蒸気
ターボジェネレータや有機蒸気ターボジェネレータ用の
気化器として作用する冷却器を利用することができる。
しかしながら、当該地熱流体が高圧の飽和蒸気のみを生
成すると、タービン内の蒸気の膨張が温度−エントロピ
ー図の湿潤領域において起こるため、水滴を含む水蒸気
が放出されて、種々のモジュール内の低圧蒸気タービン
における投入ステージへの供給に適さなくなる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上述の従来技術における不都合を伴うことな
く、高圧地熱流体に対して動作可能な新規の改良された
地熱電力プラントを提供することである。
目的は、上述の従来技術における不都合を伴うことな
く、高圧地熱流体に対して動作可能な新規の改良された
地熱電力プラントを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高圧地
熱流体を使用する地熱電力プラントは、地熱流体を、高
圧蒸気を含む経路と高圧液体を含む経路から成る二つの
経路に分離する第１分離装置を含む。高圧蒸気は、発電
しかつ相当量の水分を含有する放熱処理された高圧排出
蒸気を生成するための第１タービン中において膨張す
る。このように放熱処理された高圧蒸気は、前記排出蒸
気を蒸気成分と液体成分とに分離する第２分離装置に供
給される。さらに、上記第１分離装置により生成された
高圧液体は第１熱交換器に供給され、これとともに、前
記熱交換器には、蒸気成分に対する熱移動を行うため
に、第２分離装置から蒸気成分が供給される。すなわ
ち、第１熱交換器は、蒸気成分を乾燥し、かつ、可能な
限り過熱して、低圧で乾燥飽和していて可能な限り過熱
された蒸気と冷却された高圧液体とを生じるべく作用す
る。
熱流体を使用する地熱電力プラントは、地熱流体を、高
圧蒸気を含む経路と高圧液体を含む経路から成る二つの
経路に分離する第１分離装置を含む。高圧蒸気は、発電
しかつ相当量の水分を含有する放熱処理された高圧排出
蒸気を生成するための第１タービン中において膨張す
る。このように放熱処理された高圧蒸気は、前記排出蒸
気を蒸気成分と液体成分とに分離する第２分離装置に供
給される。さらに、上記第１分離装置により生成された
高圧液体は第１熱交換器に供給され、これとともに、前
記熱交換器には、蒸気成分に対する熱移動を行うため
に、第２分離装置から蒸気成分が供給される。すなわ
ち、第１熱交換器は、蒸気成分を乾燥し、かつ、可能な
限り過熱して、低圧で乾燥飽和していて可能な限り過熱
された蒸気と冷却された高圧液体とを生じるべく作用す
る。
【０００７】この場合、少なくとも一つの電力プラント
モジュールが、低圧蒸気に応じて電気を生じ、かつ、有
機性流体を含む冷却器／気化器に供給される放熱された
低圧蒸気に応じて動作する低圧蒸気タービンを含んだ状
態で、付設されている。冷却器／気化器においては、放
熱された低圧蒸気は有機性流体の気化にともなって凝縮
液となる。その後、気化した有機性流体は有機性蒸気タ
ービンに供給され、タービンは電気を発生し、かつ、放
熱した有機性蒸気を生成する。さらに、当該放熱した有
機性蒸気は冷却器により液体に凝縮され、当該液体はポ
ンプ処理により上記の冷却器／気化器に予熱器を介して
帰還する。また、有機蒸気冷却器からの凝縮液も予熱器
に移されて冷却され、その後、廃棄井戸に廃棄される。
モジュールが、低圧蒸気に応じて電気を生じ、かつ、有
機性流体を含む冷却器／気化器に供給される放熱された
低圧蒸気に応じて動作する低圧蒸気タービンを含んだ状
態で、付設されている。冷却器／気化器においては、放
熱された低圧蒸気は有機性流体の気化にともなって凝縮
液となる。その後、気化した有機性流体は有機性蒸気タ
ービンに供給され、タービンは電気を発生し、かつ、放
熱した有機性蒸気を生成する。さらに、当該放熱した有
機性蒸気は冷却器により液体に凝縮され、当該液体はポ
ンプ処理により上記の冷却器／気化器に予熱器を介して
帰還する。また、有機蒸気冷却器からの凝縮液も予熱器
に移されて冷却され、その後、廃棄井戸に廃棄される。
【０００８】なお、上記第１分離装置により生成した高
圧液体は通常腐食性が強くたいていの用途において使用
することができないが、第１熱交換器においては、各モ
ジュールの蒸気タービンにおいて使用するために上記第
２分離装置により生成される蒸気成分を乾燥し、かつ、
可能な限り過熱する目的のために使用することができ
る。さらに、モジュール中の上記冷却器／気化器により
生成した凝縮液は相当量の熱を含有しており、廃棄井戸
に直接転送するのではなく、予熱処理のために利用する
ことができる。
圧液体は通常腐食性が強くたいていの用途において使用
することができないが、第１熱交換器においては、各モ
ジュールの蒸気タービンにおいて使用するために上記第
２分離装置により生成される蒸気成分を乾燥し、かつ、
可能な限り過熱する目的のために使用することができ
る。さらに、モジュール中の上記冷却器／気化器により
生成した凝縮液は相当量の熱を含有しており、廃棄井戸
に直接転送するのではなく、予熱処理のために利用する
ことができる。
【０００９】また、この種の複数のモジュールを利用す
ると、上記の低圧蒸気をモジュールの各々における蒸気
タービンに平行に供給できる。この場合、第２分離装置
からの凝縮液は上記高圧蒸気タービンの排出温度に相当
する温度となるため、これもまた予熱処理の目的で使用
することができる。この結果、第２分離装置により生成
される液体成分を各モジュールの予熱装置に平行に供給
することができる。
ると、上記の低圧蒸気をモジュールの各々における蒸気
タービンに平行に供給できる。この場合、第２分離装置
からの凝縮液は上記高圧蒸気タービンの排出温度に相当
する温度となるため、これもまた予熱処理の目的で使用
することができる。この結果、第２分離装置により生成
される液体成分を各モジュールの予熱装置に平行に供給
することができる。
【００１０】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。
する。
【００１１】図１において、参照符号１０は高圧地熱流
体に対して動作する本発明に基づく地熱電力プラントを
示している。この地熱流体は供給井戸１２から供給さ
れ、通常は、約８０％の飽和蒸気と２０％の塩水の混合
体から成る約８００ｐｓｉａの圧力の地熱流体を生成す
る。このようにして井戸１２により生成された流体組成
物はまず第１分離装置１４に供給され、当該分離装置で
二つの経路、すなわち、参照符号１５で示される蒸気を
含む経路と、参照符号１６により示される高圧液体を含
む経路とに分離される。その後、経路１５における高圧
の飽和蒸気は、高圧蒸気タービン１８に供給される。な
お、タービン１８は発電器１９に直接連結されており、
タービン１８における高圧蒸気の膨張により発電器１９
が駆動して、電気グリッド（図示せず）に供給されるべ
き電気が発生するようになっている。
体に対して動作する本発明に基づく地熱電力プラントを
示している。この地熱流体は供給井戸１２から供給さ
れ、通常は、約８０％の飽和蒸気と２０％の塩水の混合
体から成る約８００ｐｓｉａの圧力の地熱流体を生成す
る。このようにして井戸１２により生成された流体組成
物はまず第１分離装置１４に供給され、当該分離装置で
二つの経路、すなわち、参照符号１５で示される蒸気を
含む経路と、参照符号１６により示される高圧液体を含
む経路とに分離される。その後、経路１５における高圧
の飽和蒸気は、高圧蒸気タービン１８に供給される。な
お、タービン１８は発電器１９に直接連結されており、
タービン１８における高圧蒸気の膨張により発電器１９
が駆動して、電気グリッド（図示せず）に供給されるべ
き電気が発生するようになっている。
【００１２】高圧放熱蒸気はタービン１８から参照符号
２０に示すように排出されて第２分離装置２１に供給さ
れ、ここで蒸気成分と液体成分とに分離することができ
る。この場合、蒸気成分は参照符号２７Ａ、２７Ｂ等で
示される複数の電力プラントモジュールの各々に平行に
供給される。また、配管２０を介してタービン１８から
排出された高圧の放熱蒸気は導管２２を介して第１熱交
換器２３に送られる。なお、熱交換器２３には配管１６
中の高圧液体も供給される。第１熱交換器２３における
熱交換処理では、ウェルヘッド部における温度及び圧力
を有する高圧液体が冷却されて、導管２４を介して廃棄
井戸２５に送られる。この際、この高圧液体に含まれる
熱が配管２２中の蒸気成分に移って蒸気成分を過熱し、
低圧の乾燥蒸気を生成する。その後、低圧蒸気は導管２
６を介して参照符号２７Ａ、２７Ｂ等で示される複数の
電力プラントモジュールの各々に平行に供給される。
２０に示すように排出されて第２分離装置２１に供給さ
れ、ここで蒸気成分と液体成分とに分離することができ
る。この場合、蒸気成分は参照符号２７Ａ、２７Ｂ等で
示される複数の電力プラントモジュールの各々に平行に
供給される。また、配管２０を介してタービン１８から
排出された高圧の放熱蒸気は導管２２を介して第１熱交
換器２３に送られる。なお、熱交換器２３には配管１６
中の高圧液体も供給される。第１熱交換器２３における
熱交換処理では、ウェルヘッド部における温度及び圧力
を有する高圧液体が冷却されて、導管２４を介して廃棄
井戸２５に送られる。この際、この高圧液体に含まれる
熱が配管２２中の蒸気成分に移って蒸気成分を過熱し、
低圧の乾燥蒸気を生成する。その後、低圧蒸気は導管２
６を介して参照符号２７Ａ、２７Ｂ等で示される複数の
電力プラントモジュールの各々に平行に供給される。
【００１３】すなわち、導管２６中の低圧乾燥飽和蒸気
若しくは過熱処理された蒸気は電力プラントモジュール
２７Ａ、２７Ｂ等の蒸気タービン３０Ａ、３０Ｂ等の各
投入ステージに供給される。図１においては二つのモジ
ュールのみが示されているが、実際には、１０個または
それ以上の数のモジュールを使用することを企図してい
る。ここでは、本発明の説明を簡単にするために、モジ
ュール２７Ａについてのみ詳述する。
若しくは過熱処理された蒸気は電力プラントモジュール
２７Ａ、２７Ｂ等の蒸気タービン３０Ａ、３０Ｂ等の各
投入ステージに供給される。図１においては二つのモジ
ュールのみが示されているが、実際には、１０個または
それ以上の数のモジュールを使用することを企図してい
る。ここでは、本発明の説明を簡単にするために、モジ
ュール２７Ａについてのみ詳述する。
【００１４】蒸気タービン３０Ａの投入ステージに供給
された低圧蒸気は当該タービン中において膨張し、当該
蒸気エネルギーの一部が蒸気タービン３０Ａと発電器３
２との間の連結により電気に変換される際に、放熱した
低圧蒸気を生成する。その後、タービン３０Ａから排出
された放熱低圧蒸気は冷却器／気化器３４に供給されて
凝縮され、配管３５中に凝縮液を生成する。この凝縮液
は、好ましくは第２分離装置２１により生成された液体
成分の一部とともに、電力プラントモジュールの予熱器
３７に供給される。このようにして、凝縮液と好ましく
は液体成分とが当該予熱器において放熱した後、冷却さ
れた液体は混合されて廃棄井戸３８に廃棄される。
された低圧蒸気は当該タービン中において膨張し、当該
蒸気エネルギーの一部が蒸気タービン３０Ａと発電器３
２との間の連結により電気に変換される際に、放熱した
低圧蒸気を生成する。その後、タービン３０Ａから排出
された放熱低圧蒸気は冷却器／気化器３４に供給されて
凝縮され、配管３５中に凝縮液を生成する。この凝縮液
は、好ましくは第２分離装置２１により生成された液体
成分の一部とともに、電力プラントモジュールの予熱器
３７に供給される。このようにして、凝縮液と好ましく
は液体成分とが当該予熱器において放熱した後、冷却さ
れた液体は混合されて廃棄井戸３８に廃棄される。
【００１５】上記の冷却器／気化器３４は、周囲の諸条
件に従って、有機性の流体、好ましくはペンタン若しく
はイソペンタン、を含んでおり、当該流体は冷却器の一
方の側において上記低圧蒸気の凝縮により気化する。そ
の後、このようにして冷却器／気化器により生成された
有機性流体の蒸気は有機性蒸気タービン４０に供給され
て膨張し、放熱した有機性蒸気が配管４１中に生成され
るとともに、有機性蒸気タービン４０が発電器３２を駆
動する。
件に従って、有機性の流体、好ましくはペンタン若しく
はイソペンタン、を含んでおり、当該流体は冷却器の一
方の側において上記低圧蒸気の凝縮により気化する。そ
の後、このようにして冷却器／気化器により生成された
有機性流体の蒸気は有機性蒸気タービン４０に供給され
て膨張し、放熱した有機性蒸気が配管４１中に生成され
るとともに、有機性蒸気タービン４０が発電器３２を駆
動する。
【００１６】次いで、冷却器４２がタービン４０から排
出された有機性の放熱蒸気を受け取り、冷却器４２中の
冷却液によって、当該有機性放熱蒸気が凝縮されて液体
となる。この有機性液体はポンプ４３の作用により予熱
器３７を介して上記冷却器／気化器３４に戻され、冷却
器／気化器３４に供給される前に予熱される。なお、冷
却器４２中の冷却液は空気若しくは水などの液体でよ
い。
出された有機性の放熱蒸気を受け取り、冷却器４２中の
冷却液によって、当該有機性放熱蒸気が凝縮されて液体
となる。この有機性液体はポンプ４３の作用により予熱
器３７を介して上記冷却器／気化器３４に戻され、冷却
器／気化器３４に供給される前に予熱される。なお、冷
却器４２中の冷却液は空気若しくは水などの液体でよ
い。
【００１７】さらに、当該モジュール２７Ａの蒸気ター
ビン３０Ａにはバイパス配管３１が取り付けられてお
り、モジュールの有機蒸気タービン４０の動作に支障を
来すことなく、蒸気タービン３０Ａを保守点検のために
取り出すことを可能にしている。
ビン３０Ａにはバイパス配管３１が取り付けられてお
り、モジュールの有機蒸気タービン４０の動作に支障を
来すことなく、蒸気タービン３０Ａを保守点検のために
取り出すことを可能にしている。
【００１８】図１は二つの廃棄井戸、すなわち井戸２５
と３８を示しているが、単一の廃棄井戸を用いることも
可能である。このような構成は、当該電力プラントの配
管２４における冷却された液体が冷却処理中に沈澱を生
じ得るような場合に特に望ましい。すなわち、このよう
な場合には、電力プラントモジュールの予熱器３７によ
り生成されたほとんど純粋な水が、塩水を希釈するため
に、配管２４中の冷却された液体と混合することができ
るので、当該冷却された液体を廃棄井戸に移送する間に
沈澱の発生を阻止することができる。
と３８を示しているが、単一の廃棄井戸を用いることも
可能である。このような構成は、当該電力プラントの配
管２４における冷却された液体が冷却処理中に沈澱を生
じ得るような場合に特に望ましい。すなわち、このよう
な場合には、電力プラントモジュールの予熱器３７によ
り生成されたほとんど純粋な水が、塩水を希釈するため
に、配管２４中の冷却された液体と混合することができ
るので、当該冷却された液体を廃棄井戸に移送する間に
沈澱の発生を阻止することができる。
【００１９】保守点検と供給井戸１２により生成される
地熱源流体の圧力および温度の偶然の減少に備えるべ
く、図１に示す地熱電力プラントの動作に融通性を付与
するために、タービン１８はバイパス配管５０によりバ
イパス処理されており、当該供給井戸１２からの地熱流
体が各電力プラントモジュールの分離装置５２Ａ、５２
Ｂに直接供給されるようになっている。また、井戸１２
の高圧に対処するために、配管５０中の減圧装置５３が
使用される。したがって、電力プラントモジュール２７
Ａにおける分離装置５２Ａに供給される地熱流体の圧力
は当該モジュールの蒸気タービン３０Ａに対応する投入
口側動作圧力と同一である。
地熱源流体の圧力および温度の偶然の減少に備えるべ
く、図１に示す地熱電力プラントの動作に融通性を付与
するために、タービン１８はバイパス配管５０によりバ
イパス処理されており、当該供給井戸１２からの地熱流
体が各電力プラントモジュールの分離装置５２Ａ、５２
Ｂに直接供給されるようになっている。また、井戸１２
の高圧に対処するために、配管５０中の減圧装置５３が
使用される。したがって、電力プラントモジュール２７
Ａにおける分離装置５２Ａに供給される地熱流体の圧力
は当該モジュールの蒸気タービン３０Ａに対応する投入
口側動作圧力と同一である。
【００２０】配管５０の動作時には、蒸気タービン１８
が閉じて分離装置１４が不動作状態になる。その結果、
配管２６は低圧の蒸気を何ら送通しなくなる。一方、分
離装置５２Ａおよび５２Ｂは、第１分離装置１４が蒸気
タービン１８と連携して機能するのと同様に、地熱流体
を二つの蒸気流に分割する。従って、低圧蒸気が分離装
置５２Ａから蒸気タービン３０Ａに供給される。
が閉じて分離装置１４が不動作状態になる。その結果、
配管２６は低圧の蒸気を何ら送通しなくなる。一方、分
離装置５２Ａおよび５２Ｂは、第１分離装置１４が蒸気
タービン１８と連携して機能するのと同様に、地熱流体
を二つの蒸気流に分割する。従って、低圧蒸気が分離装
置５２Ａから蒸気タービン３０Ａに供給される。
【００２１】各モジュールの主要部分は前述の如く動作
するが、通常、冷却器／気化器により生成される凝縮液
のみが予熱器３７に利用できる。たいていの場合、配管
５０における地熱流体の塩水成分は濃縮されかつ腐食性
が高いため、これを予熱器に適用することは実用的でな
いと考えられている。しかしながら、適当な諸条件下に
おいては、当該塩水成分を予熱器に供給することが可能
であり、冷却器／気化器により生成された凝縮液が塩水
を希釈して予熱器中の沈澱の発生を回避する。
するが、通常、冷却器／気化器により生成される凝縮液
のみが予熱器３７に利用できる。たいていの場合、配管
５０における地熱流体の塩水成分は濃縮されかつ腐食性
が高いため、これを予熱器に適用することは実用的でな
いと考えられている。しかしながら、適当な諸条件下に
おいては、当該塩水成分を予熱器に供給することが可能
であり、冷却器／気化器により生成された凝縮液が塩水
を希釈して予熱器中の沈澱の発生を回避する。
【００２２】上述の如く、バイパス配管５０を実際のプ
ラント中に備えることにより、蒸気タービン１８の保守
点検中の動作に関する融通性が得られる。したがって、
バイパス配管を開放にしてタービンを動作系統から取り
出せば、当該電力プラントモジュールの動作を続行しか
つオンラインの状態に保つことができる。それゆえ、こ
の電力プラントより取得できる全電力は発電器１９をオ
フラインとすることにより減少するが、電力プラントは
相当量の電気を依然として生成することが可能である。
勿論、当該電力プラントのモジュール上の特性により、
電力プラントの出力の減少を小さなものに押さえたま
ま、モジュール２７Ａ、２７Ｂ等を保守点検のためにラ
インから個々に取り外すことが可能である。
ラント中に備えることにより、蒸気タービン１８の保守
点検中の動作に関する融通性が得られる。したがって、
バイパス配管を開放にしてタービンを動作系統から取り
出せば、当該電力プラントモジュールの動作を続行しか
つオンラインの状態に保つことができる。それゆえ、こ
の電力プラントより取得できる全電力は発電器１９をオ
フラインとすることにより減少するが、電力プラントは
相当量の電気を依然として生成することが可能である。
勿論、当該電力プラントのモジュール上の特性により、
電力プラントの出力の減少を小さなものに押さえたま
ま、モジュール２７Ａ、２７Ｂ等を保守点検のためにラ
インから個々に取り外すことが可能である。
【００２３】図２は、モジュール中の発電器３２と蒸気
タービン３０Ａおよび有機性蒸気タービン４０との好ま
しい連結状態を示している。すなわち、この好ましい配
列構成においては、フォルクディスク（Ｆａｌｋ ｄｉ
ｓｃ）連結機構が各タービン３０Ａおよび４０の出力軸
に参照符号６０に示す如く固着されている。他方、図２
の参照符号６１により示すように、発電器３２の対向出
力軸には同種の連結機構が付設されている。これらの連
結機構の間には減速ギアユニット６２（Ｌｕｆｋｉｎ社
製）が配され、発電器３２がこれらのタービンの回転速
度よりも幾分遅い速度で動作するようになっている。
タービン３０Ａおよび有機性蒸気タービン４０との好ま
しい連結状態を示している。すなわち、この好ましい配
列構成においては、フォルクディスク（Ｆａｌｋ ｄｉ
ｓｃ）連結機構が各タービン３０Ａおよび４０の出力軸
に参照符号６０に示す如く固着されている。他方、図２
の参照符号６１により示すように、発電器３２の対向出
力軸には同種の連結機構が付設されている。これらの連
結機構の間には減速ギアユニット６２（Ｌｕｆｋｉｎ社
製）が配され、発電器３２がこれらのタービンの回転速
度よりも幾分遅い速度で動作するようになっている。
【００２４】図３は図１に示す実施例の一変更態様を示
しており、ここでは、閉じた動作サイクル型の高圧蒸気
タービンが、図１の開放した動作サイクル型の蒸気ター
ビンの代わりに用いられている。図３の電力プラント６
０においては、供給井戸１２Ａからの高圧地熱流体が熱
交換器６１に送り込まれて、水との熱交換処理により、
配管６２中に蒸気が生成され、さらに、蒸気は蒸気ター
ビン６３に供給されて発電器６４を駆動する。その後、
タービン６３から排出された放熱蒸気が冷却器６５に供
給されて凝縮処理が行われた後、凝縮液がポンプ（図示
せず）を介して熱交換器６１に帰還する。この場合、冷
却器６５は水冷式でも空冷式でもよい。
しており、ここでは、閉じた動作サイクル型の高圧蒸気
タービンが、図１の開放した動作サイクル型の蒸気ター
ビンの代わりに用いられている。図３の電力プラント６
０においては、供給井戸１２Ａからの高圧地熱流体が熱
交換器６１に送り込まれて、水との熱交換処理により、
配管６２中に蒸気が生成され、さらに、蒸気は蒸気ター
ビン６３に供給されて発電器６４を駆動する。その後、
タービン６３から排出された放熱蒸気が冷却器６５に供
給されて凝縮処理が行われた後、凝縮液がポンプ（図示
せず）を介して熱交換器６１に帰還する。この場合、冷
却器６５は水冷式でも空冷式でもよい。
【００２５】熱交換器６１に存する地熱流体は蒸気と塩
水との混合流体となり、井戸１２Ａからの塩水よりは冷
却されているが、その圧力は比較的高い。この圧力は、
図１に示す実施例における供給源からの塩水に対して動
作する減圧装置５３と多分に同様に、減圧装置６６にお
いて減少される。このようにして圧力が減少された後、
流体は分離装置６７に送られ、蒸気の部分が液体の部分
から分離される。なお、蒸気は実質的に飽和しており、
導管６８を介してモジュール６９Ａ、６９Ｂ等に送られ
る。これらのモジュールは前述のモジュール２７Ａ、２
７Ｂ等と同等である。
水との混合流体となり、井戸１２Ａからの塩水よりは冷
却されているが、その圧力は比較的高い。この圧力は、
図１に示す実施例における供給源からの塩水に対して動
作する減圧装置５３と多分に同様に、減圧装置６６にお
いて減少される。このようにして圧力が減少された後、
流体は分離装置６７に送られ、蒸気の部分が液体の部分
から分離される。なお、蒸気は実質的に飽和しており、
導管６８を介してモジュール６９Ａ、６９Ｂ等に送られ
る。これらのモジュールは前述のモジュール２７Ａ、２
７Ｂ等と同等である。
【００２６】モジュール６９Ａ、６９Ｂ等のデミスター
７０Ａ、７０Ｂ等は、蒸気がこれらモジュールの蒸気タ
ービンに供給される前に、蒸気中の水分を分離するべく
作用する。その後、これらモジュール中の蒸気タービン
から排出された蒸気は、上述のモジュールの場合と同様
に有機性蒸気タービンに供給された有機性流体を気化す
るための冷却器／気化器に供給される。さらに、図３に
示すモジュールにおける冷却器／気化器からの蒸気の凝
縮液もまた図１の場合と同様に予熱処理に利用される。
加えて、減圧装置６６に存する流体は分離装置７２Ａお
よび７２Ｂに平行に直接供給することができる。
７０Ａ、７０Ｂ等は、蒸気がこれらモジュールの蒸気タ
ービンに供給される前に、蒸気中の水分を分離するべく
作用する。その後、これらモジュール中の蒸気タービン
から排出された蒸気は、上述のモジュールの場合と同様
に有機性蒸気タービンに供給された有機性流体を気化す
るための冷却器／気化器に供給される。さらに、図３に
示すモジュールにおける冷却器／気化器からの蒸気の凝
縮液もまた図１の場合と同様に予熱処理に利用される。
加えて、減圧装置６６に存する流体は分離装置７２Ａお
よび７２Ｂに平行に直接供給することができる。
【００２７】さらに、電力プラント６０には、図１のも
のと同様のタービン６３のバイパスが付設されている。
すなわち、減圧装置７１は、各モジュールの分離装置７
２Ａ、７２Ｂに供給井戸１２Ａから塩水を直接供給する
べく、高圧塩水を熱交換器６１に対して選択的にバイパ
ス処理することができる。これらの分離装置は流体の流
れを蒸気経路と液体経路とに分離し、次いで、各モジュ
ールの蒸気経路は当該モジュールの蒸気タービンに蒸気
を供給する。一方、液体経路は相当の熱量を有している
井戸１２Ａから供給された塩水を含んでおり、当該塩水
は、各モジュールの冷却器／気化器により生成され、か
つ、それらの予熱器に供給された凝縮蒸気と混合するこ
とができる。したがって、タービン６３、あるいは、こ
れに付属する部品のいずれかが定期的な点検のために閉
塞されると、バイパス減圧装置７１が開放されて各モジ
ュールをオンライン状態にする。
のと同様のタービン６３のバイパスが付設されている。
すなわち、減圧装置７１は、各モジュールの分離装置７
２Ａ、７２Ｂに供給井戸１２Ａから塩水を直接供給する
べく、高圧塩水を熱交換器６１に対して選択的にバイパ
ス処理することができる。これらの分離装置は流体の流
れを蒸気経路と液体経路とに分離し、次いで、各モジュ
ールの蒸気経路は当該モジュールの蒸気タービンに蒸気
を供給する。一方、液体経路は相当の熱量を有している
井戸１２Ａから供給された塩水を含んでおり、当該塩水
は、各モジュールの冷却器／気化器により生成され、か
つ、それらの予熱器に供給された凝縮蒸気と混合するこ
とができる。したがって、タービン６３、あるいは、こ
れに付属する部品のいずれかが定期的な点検のために閉
塞されると、バイパス減圧装置７１が開放されて各モジ
ュールをオンライン状態にする。
【００２８】図４は本発明のさらに他の実施例を示して
おり、当該実施例は、図３に示すような閉じた動作サイ
クルの高圧蒸気タービンが使用され、さらに、減圧装置
の代わりに図１に示すような蒸気タービンが使用されて
いる点で、図１および図３の実施例の組み合わせと考え
られる。図４に示すように、実施例８０は供給井戸１２
Ｂからの高圧塩水を受け取る高圧熱交換器８１を含む。
この塩水の熱は水と交換されて、高圧蒸気タービン８２
に供給されて発電器８３を駆動するための蒸気を生成す
る。また、タービン８２により生成された放熱蒸気は冷
却器８３に供給されて凝縮され、この凝縮液はポンプ
（図示せず）を介して熱交換器８１に帰還する。
おり、当該実施例は、図３に示すような閉じた動作サイ
クルの高圧蒸気タービンが使用され、さらに、減圧装置
の代わりに図１に示すような蒸気タービンが使用されて
いる点で、図１および図３の実施例の組み合わせと考え
られる。図４に示すように、実施例８０は供給井戸１２
Ｂからの高圧塩水を受け取る高圧熱交換器８１を含む。
この塩水の熱は水と交換されて、高圧蒸気タービン８２
に供給されて発電器８３を駆動するための蒸気を生成す
る。また、タービン８２により生成された放熱蒸気は冷
却器８３に供給されて凝縮され、この凝縮液はポンプ
（図示せず）を介して熱交換器８１に帰還する。
【００２９】さらに、熱交換器８１に存する冷却された
蒸気と塩水との混合流体は分離装置８４に供給されて、
蒸気成分と液体成分とに分離される。次いで、この蒸気
成分は蒸気タービン８５に供給されて膨張し、発電器を
駆動するとともに、熱交換器８６に供給される放熱蒸気
を生成する。熱交換器８６には、分離装置８４からの液
体成分もまた供給され、液体成分とタービン８５からの
放熱蒸気との間の熱交換処理が行われる。この結果、蒸
気が乾燥されかつ可能な限り過熱されて、図１に示すよ
うなモジュールに供給されるような低圧で乾燥飽和し
た、すなわち、過熱処理された蒸気が生成される。さら
に、熱交換器８６からの冷却された塩水は、好ましくは
廃棄井戸を介して、廃棄処理される。
蒸気と塩水との混合流体は分離装置８４に供給されて、
蒸気成分と液体成分とに分離される。次いで、この蒸気
成分は蒸気タービン８５に供給されて膨張し、発電器を
駆動するとともに、熱交換器８６に供給される放熱蒸気
を生成する。熱交換器８６には、分離装置８４からの液
体成分もまた供給され、液体成分とタービン８５からの
放熱蒸気との間の熱交換処理が行われる。この結果、蒸
気が乾燥されかつ可能な限り過熱されて、図１に示すよ
うなモジュールに供給されるような低圧で乾燥飽和し
た、すなわち、過熱処理された蒸気が生成される。さら
に、熱交換器８６からの冷却された塩水は、好ましくは
廃棄井戸を介して、廃棄処理される。
【００３０】この実施例においては、タービン８２に存
する放熱蒸気が冷却器８３に供給される。さらに、所望
に応じて、放熱蒸気は、冷却器／気化器３４に存する蒸
気凝縮液とともに冷却器／気化器に供給することがで
き、予熱器３７に供給して熱交換器８１に帰還すること
ができる。
する放熱蒸気が冷却器８３に供給される。さらに、所望
に応じて、放熱蒸気は、冷却器／気化器３４に存する蒸
気凝縮液とともに冷却器／気化器に供給することがで
き、予熱器３７に供給して熱交換器８１に帰還すること
ができる。
【００３１】本発明の方法および装置により供されるこ
ととなる利点および改良点は上記における本発明の好ま
しい実施例についての説明により明らかとなる。なお、
本明細書中の特許請求の範囲に記載される本発明の精神
および範囲に逸脱することなく種々の変更並びに変形を
行うことが可能である。
ととなる利点および改良点は上記における本発明の好ま
しい実施例についての説明により明らかとなる。なお、
本明細書中の特許請求の範囲に記載される本発明の精神
および範囲に逸脱することなく種々の変更並びに変形を
行うことが可能である。
【図１】高圧地熱流体を用いて動作する本発明による地
熱電力プラントのブロック図である。
熱電力プラントのブロック図である。
【図２】図１に示す電力プラントの一部を成すモジュー
ルにおける蒸気タービンと有機性蒸気タービンとの出力
に単一の発電器を連結するための連結手段を示す概略図
である。
ルにおける蒸気タービンと有機性蒸気タービンとの出力
に単一の発電器を連結するための連結手段を示す概略図
である。
【図３】本発明の他の実施例のブロック図である。
【図４】本発明のさらに他の実施例の一部を示すブロッ
ク図である。
ク図である。
１０ 地熱電力プラント １２ 供給井戸 １４ 第１分離装置 １５ 蒸気経路 １６ 液体経路 １８ 高圧蒸気タービン １９ 発電器 ２１ 第２分離装置 ２３ 第１熱交換器 ２５ 廃棄井戸 ２７Ａ、２７Ｂ 電力プラントモジュール ３０Ａ、３０Ｂ 蒸気タービン ３２ 発電器 ３４ 冷却器／気化器 ３７ 予熱器 ３８ 廃棄井戸 ４０ 有機性蒸気タービン ４２ 冷却器 ４３ ポンプ ５０ バイパス配管 ５２Ａ、５２Ｂ 分離装置 ５３ 減圧装置
フロントページの続き (72)発明者 ナダヴ アミール イスラエル国 レホヴォト ハシムリム ストリート 40
Claims (10)
- 【請求項１】 （ａ）高圧の地熱流体を、高圧蒸気を含
む一つの経路と高圧液体を含む他の一つの経路とから成
る二経路に分離するための第１分離装置と、 （ｂ）前記高圧蒸気経路内に配置され、高圧蒸気に応じ
て動作して、電気を発生しかつ放熱した高圧蒸気を生じ
る第１蒸気タービンと、 （ｃ）前記放熱高圧蒸気を蒸気成分と液体成分とに分離
するための第２分離装置と、 （ｄ）前記高圧の液体成分および蒸気成分に応じて動作
して、蒸気成分に熱を移し、低圧蒸気と冷却された高圧
液体とを生成するための第１熱交換器とから成り、 （ｅ）少なくとも一つの電力プラントモジュールが、前
記低圧蒸気に応じて動作して電気と放熱した低圧蒸気と
を生成するための低圧蒸気タービンと、有機性流体を含
んでいて前記放熱低圧蒸気を受け取りかつこれを凝縮液
に変換し、さらに、前記有機性流体を気化するための冷
却器／気化器と、前記冷却器／気化器により生成された
有機性流体の蒸気に応じて動作して、電気を発生しかつ
放熱した有機性流体を生じるための有機性蒸気タービン
と、放熱した有機性蒸気を凝縮して液体にするための冷
却器と、前記液体を加熱するための予熱器と、前記予熱
器で加熱された液体を前記冷却器／気化器に帰還するた
めのポンプと、前記冷却器から予熱器に凝縮液を送るた
めの手段とを含むことを特徴とする高圧地熱流体に対し
て動作する地熱電力プラント。 - 【請求項２】 前記第２分離装置により生成された液体
成分を前記凝縮液と混合して前記予熱器に供給するため
の手段を含むことを特徴とする請求項１に記載の地熱電
力プラント。 - 【請求項３】 前記冷却された高圧液体が廃棄井戸に廃
棄されることを特徴とする請求項１に記載の地熱電力プ
ラント。 - 【請求項４】 前記予熱器に存する凝縮液における液体
成分が注入井戸に廃棄されることを特徴とする請求項２
に記載の地熱電力プラント。 - 【請求項５】 請求項１の（ｅ）に記載の電力プラント
モジュールを複数個含む地熱電力プラントにおいて、前
記低圧蒸気が複数の電力プラントモジュール内の各低圧
蒸気タービンに平行して供給されることを特徴とする地
熱電力プラント。 - 【請求項６】 前記モジュールがモジュール分離装置を
含み、また、前記地熱電力プラントがバイパス配管を含
んでおり、前記バイパス配管が減圧装置を備え、かつ、
前記第１分離装置と蒸気タービンとを分岐して高圧の地
熱流体を前記モジュール分離装置に直接供給するように
なっており、前記モジュール分離装置が低圧蒸気と低圧
液体とを生成し、さらに、前記地熱電力プラントが前記
モジュール分離装置により生成された低圧蒸気を前記モ
ジュールの低圧蒸気タービンに供給するための手段を含
んでいることを特徴とする請求項１に記載の地熱電力プ
ラント。 - 【請求項７】 前記低圧液体が前記モジュールの予熱器
に供給されることを特徴とする請求項６に記載の地熱電
力プラント。 - 【請求項８】 前記モジュールの各々が、その蒸気ター
ビンと有機性蒸気タービンとの間に配される単一の発電
器と、前記単一発電器を前記蒸気タービンに連結するた
めの連結機構と、前記単一発電器を前記有機性蒸気ター
ビンに連結するための連結機構とを含むことを特徴とす
る請求項１に記載の地熱電力プラント。 - 【請求項９】 （ａ）前記電気と放熱蒸気を生成するた
めの蒸気に応じて動作する蒸気タービンと、 （ｂ）有機性流体を含んでいて、熱を有機性流体に移す
ことにより放熱蒸気を凝縮して凝縮液を生成し、このこ
とにより、有機性流体を気化する冷却器／気化器と、 （ｃ）前記冷却器／気化器により生成された有機性流体
の蒸気に応じて動作して、電気を生じ、かつ、放熱した
有機性の蒸気を生成する有機性蒸気タービンと、 （ｄ）前記有機性蒸気を受け取って液状の有機性流体を
生成する有機性蒸気冷却器と、 （ｅ）前記液状の有機性流体を前記冷却器／気化器に返
還するためのポンプと、 （ｆ）前記液状の有機性流体が冷却器／気化器に返還さ
れる前にこれを予熱するための予熱器とから成り、前記
予熱器が冷却器／気化器から凝縮液を供給されることを
特徴とする蒸気の処理機能を含む地熱電力プラント用の
電力プラントモジュール。 - 【請求項１０】 前記モジュールが、前記蒸気タービン
と有機性蒸気タービンとの間に配される単一の発電器
と、前記タービンのそれぞれの出力端と前記発電器とを
連結するための連結手段とを含むことを特徴とする請求
項９に記載の電力プラントモジュール。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US95545492A | 1992-10-02 | 1992-10-02 | |
| US955,454 | 1992-10-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341367A true JPH06341367A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3594635B2 JP3594635B2 (ja) | 2004-12-02 |
Family
ID=25496849
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24775893A Expired - Lifetime JP3594635B2 (ja) | 1992-10-02 | 1993-10-04 | 高圧地熱流体に対して動作する地熱電力プラント |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5970714A (ja) |
| JP (1) | JP3594635B2 (ja) |
| CN (1) | CN1097240A (ja) |
| IL (1) | IL107117A (ja) |
| MX (1) | MX9306132A (ja) |
| NZ (1) | NZ248730A (ja) |
| RU (1) | RU2126098C1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2013011272A (ja) * | 2011-06-03 | 2013-01-17 | Toda Kogyo Corp | 発電システム |
| JP2014084728A (ja) * | 2012-10-19 | 2014-05-12 | Kobe Steel Ltd | 回転機駆動システム |
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| RU2535873C1 (ru) * | 2013-05-20 | 2014-12-20 | Открытое акционерное общество "Научно-производственный центр по сверхглубокому бурению и комплексному изучению недр Земли" (ОАО "НПЦ "Недра") | Способ добычи и использования концентрированных геотермальных рассолов |
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