JPH06341368A - 高圧地熱流体から電力を取得する装置及び方法 - Google Patents
高圧地熱流体から電力を取得する装置及び方法Info
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- JPH06341368A JPH06341368A JP5247762A JP24776293A JPH06341368A JP H06341368 A JPH06341368 A JP H06341368A JP 5247762 A JP5247762 A JP 5247762A JP 24776293 A JP24776293 A JP 24776293A JP H06341368 A JPH06341368 A JP H06341368A
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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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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
- Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
- Y02E10/10—Geothermal energy
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
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- Sustainable Energy (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高圧地熱流体を高圧蒸気と高圧塩水とに分離
し、高圧蒸気を電力と放熱蒸気とを生成するための高圧
ターボジェネレータ内で膨張させ、さらに、放熱蒸気か
ら液体を分離して、乾燥した放熱蒸気を高圧蒸気の圧力
および温度よりもそれぞれ低い圧力および温度において
生成することにより、電力を高圧地熱流体から取得す
る。 【構成】 分離した液体および高圧塩水はフラッシュ室
において混合されて蒸気が生成され、蒸気はさらに乾燥
された放熱蒸気と混合され、かつ、低圧ターボジェネレ
ータ中において膨張されて付加的な電力が生成される。
なお、必要に応じて、高圧蒸気の一部を乾燥放熱蒸気の
再加熱のために使用したり、当該蒸気に先立ってフラッ
シュ室により生成される蒸気を低圧ターボジェネレータ
内で膨張することができる。
し、高圧蒸気を電力と放熱蒸気とを生成するための高圧
ターボジェネレータ内で膨張させ、さらに、放熱蒸気か
ら液体を分離して、乾燥した放熱蒸気を高圧蒸気の圧力
および温度よりもそれぞれ低い圧力および温度において
生成することにより、電力を高圧地熱流体から取得す
る。 【構成】 分離した液体および高圧塩水はフラッシュ室
において混合されて蒸気が生成され、蒸気はさらに乾燥
された放熱蒸気と混合され、かつ、低圧ターボジェネレ
ータ中において膨張されて付加的な電力が生成される。
なお、必要に応じて、高圧蒸気の一部を乾燥放熱蒸気の
再加熱のために使用したり、当該蒸気に先立ってフラッ
シュ室により生成される蒸気を低圧ターボジェネレータ
内で膨張することができる。
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】今日、電力生産のための化石燃料にとっ
て代わるものの必要性が強く認識されており、この問題
を解く一つの手段として地熱資源が有望視されている。
しかしながら、経済的観点から、このような地熱源は、
好適な技術領域で最も有効な電力の取り出しを可能とす
る方法で利用されることが必要である。つまり、地熱流
体内に存する潜熱と顕熱の両方の変換を最大とし、か
つ、最大効率の熱力学的サイクルを選択する必要があ
る。このような熱力学的サイクルにより、地熱流体用電
力プラントの構成材料に対するスケーリングや腐食作用
を最小にしなければならない。さらに、生態学的な観点
から、環境への悪影響を回避し、資源の枯渇を防止する
ために、取り出した流体、すなわち、液体やガスのすべ
てを地中に返還することが必要である。
て代わるものの必要性が強く認識されており、この問題
を解く一つの手段として地熱資源が有望視されている。
しかしながら、経済的観点から、このような地熱源は、
好適な技術領域で最も有効な電力の取り出しを可能とす
る方法で利用されることが必要である。つまり、地熱流
体内に存する潜熱と顕熱の両方の変換を最大とし、か
つ、最大効率の熱力学的サイクルを選択する必要があ
る。このような熱力学的サイクルにより、地熱流体用電
力プラントの構成材料に対するスケーリングや腐食作用
を最小にしなければならない。さらに、生態学的な観点
から、環境への悪影響を回避し、資源の枯渇を防止する
ために、取り出した流体、すなわち、液体やガスのすべ
てを地中に返還することが必要である。
【０００３】現在研究開発されている多くの地熱源は１
５０ｐｓｉａ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、８００ｐｓｉ
ａ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、この蒸気はふつう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、８０
０ｐｓｉａもの圧力を維持し得るかどうかということが
問題となっている。
５０ｐｓｉａ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、８００ｐｓｉ
ａ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、この蒸気はふつう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、８０
０ｐｓｉａもの圧力を維持し得るかどうかということが
問題となっている。
【０００４】このような不確実性に対処するために、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。
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。
【０００５】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
て検討されている。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、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
て検討されている。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、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。
【０００６】
【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、高圧地熱流体におい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、高圧地熱流体におい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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、高圧地
熱流体を高圧蒸気と高圧塩水とに分離し、高圧蒸気を電
力と放熱蒸気とを生成するための高圧ターボジェネレー
タ内で膨張させ、さらに、放熱蒸気から液体を分離し
て、乾燥した放熱蒸気を高圧蒸気の圧力および温度より
もそれぞれ低い圧力および温度において生成することに
より、電力が高圧地熱流体から得られる。このようにし
て分離された液体および高圧塩水はフラッシュ室におい
て混合されて蒸気が生成され、この蒸気はさらに上記の
乾燥された放熱蒸気と混合され、かつ、低圧ターボジェ
ネレータ中において膨張されて付加的な電力が生成され
る。また、必要に応じて、高圧蒸気の一部を乾燥放熱蒸
気の再加熱のために使用したり、この蒸気に先立って、
フラッシュ室により生成される蒸気を低圧ターボジェネ
レータ内で膨張してもよい。
熱流体を高圧蒸気と高圧塩水とに分離し、高圧蒸気を電
力と放熱蒸気とを生成するための高圧ターボジェネレー
タ内で膨張させ、さらに、放熱蒸気から液体を分離し
て、乾燥した放熱蒸気を高圧蒸気の圧力および温度より
もそれぞれ低い圧力および温度において生成することに
より、電力が高圧地熱流体から得られる。このようにし
て分離された液体および高圧塩水はフラッシュ室におい
て混合されて蒸気が生成され、この蒸気はさらに上記の
乾燥された放熱蒸気と混合され、かつ、低圧ターボジェ
ネレータ中において膨張されて付加的な電力が生成され
る。また、必要に応じて、高圧蒸気の一部を乾燥放熱蒸
気の再加熱のために使用したり、この蒸気に先立って、
フラッシュ室により生成される蒸気を低圧ターボジェネ
レータ内で膨張してもよい。
【０００８】さらに、変更態様の一例においては、上記
高圧地熱流体が間接熱交換器、好ましくは多数の熱交換
器に供給され、熱交換器が密閉蒸気システム用の気化器
およびプレヒータ（予熱器）として作用し、さらに、密
閉蒸気システムにおいて、蒸気がターボジェネレータの
高圧ステージ中において膨張して電力や放熱蒸気が発生
される。また、水分分離装置が放熱蒸気から液体を分離
して乾燥放熱蒸気を生成する。さらに、分離された液体
はプレヒータにより予熱された水を受け取るフラッシュ
室に供給され、上記乾燥放熱蒸気と混合されかつ低圧タ
ーボジェネレータに供給される蒸気が生成される。
高圧地熱流体が間接熱交換器、好ましくは多数の熱交換
器に供給され、熱交換器が密閉蒸気システム用の気化器
およびプレヒータ（予熱器）として作用し、さらに、密
閉蒸気システムにおいて、蒸気がターボジェネレータの
高圧ステージ中において膨張して電力や放熱蒸気が発生
される。また、水分分離装置が放熱蒸気から液体を分離
して乾燥放熱蒸気を生成する。さらに、分離された液体
はプレヒータにより予熱された水を受け取るフラッシュ
室に供給され、上記乾燥放熱蒸気と混合されかつ低圧タ
ーボジェネレータに供給される蒸気が生成される。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。まず、参照符号１０は、高圧地熱流体の場合にお
いて動作する本発明による地熱電力プラントの一実施態
様を示している。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。このような井戸１２により生成された流体組成物
はまずフラッシュ室１４に供給され、当該フラッシュ室
で二つの経路、すなわち、参照符号１５で示される高圧
蒸気を含む経路と、参照符号１６により示される高圧塩
水を含む経路とに分離される。その後、経路１５におけ
る高圧飽和蒸気の方は、蒸気タービン１７の高圧ステー
ジ１８に供給される。なおタービン１７は発電器１９に
直接連結されており、タービンステージ１８における高
圧蒸気の膨張により前記発電器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。
する。まず、参照符号１０は、高圧地熱流体の場合にお
いて動作する本発明による地熱電力プラントの一実施態
様を示している。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。このような井戸１２により生成された流体組成物
はまずフラッシュ室１４に供給され、当該フラッシュ室
で二つの経路、すなわち、参照符号１５で示される高圧
蒸気を含む経路と、参照符号１６により示される高圧塩
水を含む経路とに分離される。その後、経路１５におけ
る高圧飽和蒸気の方は、蒸気タービン１７の高圧ステー
ジ１８に供給される。なおタービン１７は発電器１９に
直接連結されており、タービンステージ１８における高
圧蒸気の膨張により前記発電器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。
【００１０】次いで、タービンステージ１８は放熱した
高圧蒸気を水分分離装置２０に排出し、この装置２０に
より排出された蒸気中の水が分離されて、中間的圧力に
おいて乾燥蒸気が生成される。その後、水は分離装置２
０から第２フラッシュ室２１の水だめに移される。な
お、第２フラッシュ室２１は第１分離装置１４の配管１
６に連結されて、水分分離装置２０により生成された乾
燥蒸気の温度および圧力と同一の温度および圧力で当該
液体をフラッシュ蒸発するようになっている。さらに、
フラッシュ室２１により生成した蒸気は分離装置２０に
より生成した蒸気と混合されて、ターボジェネレータ１
７の中間圧ステージ２２に供給される。その後、当該ス
テージ２２に供給された蒸気は膨張して発電器１９を駆
動し、かつ、ステージ２２の排出部において放熱蒸気を
生成する。
高圧蒸気を水分分離装置２０に排出し、この装置２０に
より排出された蒸気中の水が分離されて、中間的圧力に
おいて乾燥蒸気が生成される。その後、水は分離装置２
０から第２フラッシュ室２１の水だめに移される。な
お、第２フラッシュ室２１は第１分離装置１４の配管１
６に連結されて、水分分離装置２０により生成された乾
燥蒸気の温度および圧力と同一の温度および圧力で当該
液体をフラッシュ蒸発するようになっている。さらに、
フラッシュ室２１により生成した蒸気は分離装置２０に
より生成した蒸気と混合されて、ターボジェネレータ１
７の中間圧ステージ２２に供給される。その後、当該ス
テージ２２に供給された蒸気は膨張して発電器１９を駆
動し、かつ、ステージ２２の排出部において放熱蒸気を
生成する。
【００１１】さらに、ターボジェネレータ１７は低圧ス
テージを含み、ここでは、上記中間圧ステージ２２の動
作と同様の動作が行われる。すなわち、ステージ２２か
ら排出された蒸気は水分分離装置２３に供給され、当該
分離装置においては、排出蒸気における水が分離され、
乾燥蒸気が低圧で生成される。その後、水は分離装置か
ら第３フラッシュ室２４の水だめに移される。第３フラ
ッシュ室２４は第２フラッシュ室２１の水だめに連結し
ている配管２５に連結しており、水分分離装置２３によ
り生成される乾燥蒸気の温度および圧力と同一の温度お
よび圧力で塩水をフラッシュ蒸発するようになってい
る。次いで、フラッシュ室２４により生成した蒸気は分
離装置２３により生成した蒸気と混合され、さらに、タ
ーボジェネレータ１７の低圧ステージ２６に供給され
る。このようにしてステージ２６に供給された蒸気は膨
張し、発電器１９を駆動するとともに当該ステージ２６
の排出部における配管２７において放熱蒸気を生成す
る。
テージを含み、ここでは、上記中間圧ステージ２２の動
作と同様の動作が行われる。すなわち、ステージ２２か
ら排出された蒸気は水分分離装置２３に供給され、当該
分離装置においては、排出蒸気における水が分離され、
乾燥蒸気が低圧で生成される。その後、水は分離装置か
ら第３フラッシュ室２４の水だめに移される。第３フラ
ッシュ室２４は第２フラッシュ室２１の水だめに連結し
ている配管２５に連結しており、水分分離装置２３によ
り生成される乾燥蒸気の温度および圧力と同一の温度お
よび圧力で塩水をフラッシュ蒸発するようになってい
る。次いで、フラッシュ室２４により生成した蒸気は分
離装置２３により生成した蒸気と混合され、さらに、タ
ーボジェネレータ１７の低圧ステージ２６に供給され
る。このようにしてステージ２６に供給された蒸気は膨
張し、発電器１９を駆動するとともに当該ステージ２６
の排出部における配管２７において放熱蒸気を生成す
る。
【００１２】配管２７は空冷式装置として示される冷却
器２８に連結されており、冷却器は排出蒸気を冷却して
凝縮液を生成し、さらに、凝縮液はポンプ２９により廃
棄井戸３０に圧送される。また、廃棄井戸３０はフラッ
シュ分離装置２４の水だめ中の濃縮された塩水や冷却器
２８から取り出される凝縮不能なガス体をも受け入れ
る。なお、これらは井戸に供給される前に加圧処理され
る。
器２８に連結されており、冷却器は排出蒸気を冷却して
凝縮液を生成し、さらに、凝縮液はポンプ２９により廃
棄井戸３０に圧送される。また、廃棄井戸３０はフラッ
シュ分離装置２４の水だめ中の濃縮された塩水や冷却器
２８から取り出される凝縮不能なガス体をも受け入れ
る。なお、これらは井戸に供給される前に加圧処理され
る。
【００１３】上記の如く、ターボジェネレータの各ステ
ージ間に水分分離装置２０および２３を配備することに
より、各ステージへの導入部における蒸気の湿潤度が許
容可能なレベルに維持でき、タービンの性能をより高効
率なものにする。さらに、ステージ間での水のフラッシ
ュ処理により、作用流体（水）の冷却効率を最大にする
ことが可能となり、顕熱を最大に取り出すことができ
る。加えて、水分分離装置から凝縮液をフラッシュ室に
供給することにより、これらの分離装置における水だめ
の中の塩水を希釈して、その濃度を減少するとともに塩
水の冷却に伴う沈澱の発生を防止することができる。こ
のことは、フラッシュ処理の最適低温化にも役立つ。な
お、塩水の作用が存在しない場合は、このような低温処
理は実現しない。
ージ間に水分分離装置２０および２３を配備することに
より、各ステージへの導入部における蒸気の湿潤度が許
容可能なレベルに維持でき、タービンの性能をより高効
率なものにする。さらに、ステージ間での水のフラッシ
ュ処理により、作用流体（水）の冷却効率を最大にする
ことが可能となり、顕熱を最大に取り出すことができ
る。加えて、水分分離装置から凝縮液をフラッシュ室に
供給することにより、これらの分離装置における水だめ
の中の塩水を希釈して、その濃度を減少するとともに塩
水の冷却に伴う沈澱の発生を防止することができる。こ
のことは、フラッシュ処理の最適低温化にも役立つ。な
お、塩水の作用が存在しない場合は、このような低温処
理は実現しない。
【００１４】図２に示す本発明の変形例は、各ステージ
間の蒸気の再加熱を実行するものである。すなわち、当
該実施例１０Ａに示す如く、第１フラッシュ分離装置１
４Ａにより生成された高圧蒸気の一部が高圧ステージ１
８Ａで分流して再加熱装置３５に供給され、ここで蒸気
は第２フラッシュ分離装置２１Ａの水だめに供給される
前に潜熱および顕熱を放出する。
間の蒸気の再加熱を実行するものである。すなわち、当
該実施例１０Ａに示す如く、第１フラッシュ分離装置１
４Ａにより生成された高圧蒸気の一部が高圧ステージ１
８Ａで分流して再加熱装置３５に供給され、ここで蒸気
は第２フラッシュ分離装置２１Ａの水だめに供給される
前に潜熱および顕熱を放出する。
【００１５】同時に、当該高圧蒸気はステージ１８Ａで
膨張して発電器１９Ａを駆動し、放熱した高圧蒸気が水
分分離装置２０Ａに排出される。次いで、装置２０Ａに
おいて当該蒸気から水が取り出されて、乾燥した低圧蒸
気が生成され、さらに、当該低圧蒸気は、フラッシュ分
離装置１４Ａの水だめから塩水とともに供給されてフラ
ッシュ室２１Ａでフラッシュ処理された蒸気と混合され
る。この蒸気は低圧ステージ２６Ａに供給されることな
く、上記高圧蒸気が再加熱装置３５において冷却された
時に、再加熱装置においてまず再加熱処理される。
膨張して発電器１９Ａを駆動し、放熱した高圧蒸気が水
分分離装置２０Ａに排出される。次いで、装置２０Ａに
おいて当該蒸気から水が取り出されて、乾燥した低圧蒸
気が生成され、さらに、当該低圧蒸気は、フラッシュ分
離装置１４Ａの水だめから塩水とともに供給されてフラ
ッシュ室２１Ａでフラッシュ処理された蒸気と混合され
る。この蒸気は低圧ステージ２６Ａに供給されることな
く、上記高圧蒸気が再加熱装置３５において冷却された
時に、再加熱装置においてまず再加熱処理される。
【００１６】また、図３の実施例１０Ｂにおいては、閉
じられた熱力学的サイクルの蒸気プラントが示されてお
り、高圧地熱流体が間接的に作用流体（水）と接触する
構成になっている。同図に示されるように、高圧地熱流
体は供給井戸１２Ｂから間接熱交換器４０に供給され
る。なお、熱交換器４０は同装置に供給される予熱され
た水の気化器として機能する。熱交換器において水が気
化された後、冷却された地熱流体はさらに別の熱交換器
４１に移される。なお、熱交換器４１は供給される凝縮
液の予熱装置として機能する。このようにしてさらに冷
却された地熱流体は、ほとんど液体状態となって、廃棄
井戸３０Ｂに返還される。この場合、地熱流体の圧力は
比較的高いレベルに維持されているので、流体からの無
機物質の沈澱を最小に抑えることができ、地中への注入
についても付加的な加圧処理を何ら必要としない。
じられた熱力学的サイクルの蒸気プラントが示されてお
り、高圧地熱流体が間接的に作用流体（水）と接触する
構成になっている。同図に示されるように、高圧地熱流
体は供給井戸１２Ｂから間接熱交換器４０に供給され
る。なお、熱交換器４０は同装置に供給される予熱され
た水の気化器として機能する。熱交換器において水が気
化された後、冷却された地熱流体はさらに別の熱交換器
４１に移される。なお、熱交換器４１は供給される凝縮
液の予熱装置として機能する。このようにしてさらに冷
却された地熱流体は、ほとんど液体状態となって、廃棄
井戸３０Ｂに返還される。この場合、地熱流体の圧力は
比較的高いレベルに維持されているので、流体からの無
機物質の沈澱を最小に抑えることができ、地中への注入
についても付加的な加圧処理を何ら必要としない。
【００１７】地熱流体における硫化水素を含む凝縮不能
なガス体の量が、気化器４０における熱の移動に悪影響
を及ぼすような場合は、これらのガスを、廃棄井戸３０
Ｂに移す前に、気化器から取り出し予熱器４１に存する
冷却された液状の地熱流体と混合することができる。こ
のような処理は、当該予熱器に存する冷却された液状の
地熱流体への非凝縮性ガスの溶解性が増加するために、
容易となる。加えて、当該気化器内の非凝縮性ガスの高
い圧力は連行する地熱蒸気の量を最小にしながらその取
り出しを容易にする。
なガス体の量が、気化器４０における熱の移動に悪影響
を及ぼすような場合は、これらのガスを、廃棄井戸３０
Ｂに移す前に、気化器から取り出し予熱器４１に存する
冷却された液状の地熱流体と混合することができる。こ
のような処理は、当該予熱器に存する冷却された液状の
地熱流体への非凝縮性ガスの溶解性が増加するために、
容易となる。加えて、当該気化器内の非凝縮性ガスの高
い圧力は連行する地熱蒸気の量を最小にしながらその取
り出しを容易にする。
【００１８】気化器４０において発生する蒸気はターボ
ジェネレータ１７Ｂの高圧ステージ１８Ｂに供給され、
その膨張により、電気グリッド（図示せず）に連結する
発電器１９Ｂを駆動する。次いで、ステージ１８Ｂから
排出された蒸気は水分分離装置２０Ｂに供給され、装置
はこの湿潤した蒸気を中間的な圧力下で液体成分および
乾燥蒸気成分に分離する。この内の液体成分は当該分離
装置からフラッシュ室２１Ｂの水だめに移され、これと
ともに、フラッシュ室２１Ｂには予熱器４１から予熱さ
れた水が供給される。その後、フラッシュ室２１Ｂ内の
水は、分離装置２０Ｂにより生成される蒸気の温度およ
び圧力と同等の温度および圧力において蒸気にフラッシ
ュ変換される。このようにしてフラッシュ室２１Ｂおよ
び分離装置２０Ｂにより生成された蒸気は混合された
後、ターボジェネレータ１７Ｂの中間圧ステージ２２Ｂ
に供給されて膨張し、発電器１９Ｂを駆動する。
ジェネレータ１７Ｂの高圧ステージ１８Ｂに供給され、
その膨張により、電気グリッド（図示せず）に連結する
発電器１９Ｂを駆動する。次いで、ステージ１８Ｂから
排出された蒸気は水分分離装置２０Ｂに供給され、装置
はこの湿潤した蒸気を中間的な圧力下で液体成分および
乾燥蒸気成分に分離する。この内の液体成分は当該分離
装置からフラッシュ室２１Ｂの水だめに移され、これと
ともに、フラッシュ室２１Ｂには予熱器４１から予熱さ
れた水が供給される。その後、フラッシュ室２１Ｂ内の
水は、分離装置２０Ｂにより生成される蒸気の温度およ
び圧力と同等の温度および圧力において蒸気にフラッシ
ュ変換される。このようにしてフラッシュ室２１Ｂおよ
び分離装置２０Ｂにより生成された蒸気は混合された
後、ターボジェネレータ１７Ｂの中間圧ステージ２２Ｂ
に供給されて膨張し、発電器１９Ｂを駆動する。
【００１９】次いで、ステージ２２Ｂから排出された蒸
気は水分分離装置２３Ｂに供給され、装置はこの湿潤し
た蒸気を低圧で液体成分および乾燥蒸気成分に分離す
る。この内の液体成分は当該分離装置からフラッシュ室
２４Ｂの水だめに移され、これとともに、フラッシュ室
２４Ｂには上記フラッシュ室２１Ｂの水だめから水が供
給される。その後、フラッシュ室２４Ｂ内の水は、分離
装置２３Ｂにより生成される蒸気の温度および圧力と同
等の温度および圧力において蒸気に変換される。このよ
うにしてフラッシュ室２４Ｂおよび分離装置２３Ｂによ
り生成された蒸気は混合された後、ターボジェネレータ
１７Ｂの低圧ステージ２６Ｂに供給されて膨張し、発電
器１９Ｂを駆動する。
気は水分分離装置２３Ｂに供給され、装置はこの湿潤し
た蒸気を低圧で液体成分および乾燥蒸気成分に分離す
る。この内の液体成分は当該分離装置からフラッシュ室
２４Ｂの水だめに移され、これとともに、フラッシュ室
２４Ｂには上記フラッシュ室２１Ｂの水だめから水が供
給される。その後、フラッシュ室２４Ｂ内の水は、分離
装置２３Ｂにより生成される蒸気の温度および圧力と同
等の温度および圧力において蒸気に変換される。このよ
うにしてフラッシュ室２４Ｂおよび分離装置２３Ｂによ
り生成された蒸気は混合された後、ターボジェネレータ
１７Ｂの低圧ステージ２６Ｂに供給されて膨張し、発電
器１９Ｂを駆動する。
【００２０】その後、ステージ２６Ｂから排出された蒸
気は空冷式冷却器２８Ｂにおいて凝縮され、この凝縮液
はフラッシュ室２４Ｂの水だめにおける液体の圧力まで
加圧された後、この液体と混合されて予熱器４１に帰還
する。このようにして予熱されたのち、予熱器４１に存
する水の一部はフラッシュ室２１Ｂに供給されるが、水
の大半は気化器４０に送られて、タービンステージ１８
Ｂ用の高圧蒸気が生成される。このような気化器とフラ
ッシュ室２１Ｂとの間における予熱器からの水の分配
は、分離装置２０Ｂにより生成される蒸気と同等の蒸気
を生成するに必要な水のみを分離装置に供給するように
おこなわれる。
気は空冷式冷却器２８Ｂにおいて凝縮され、この凝縮液
はフラッシュ室２４Ｂの水だめにおける液体の圧力まで
加圧された後、この液体と混合されて予熱器４１に帰還
する。このようにして予熱されたのち、予熱器４１に存
する水の一部はフラッシュ室２１Ｂに供給されるが、水
の大半は気化器４０に送られて、タービンステージ１８
Ｂ用の高圧蒸気が生成される。このような気化器とフラ
ッシュ室２１Ｂとの間における予熱器からの水の分配
は、分離装置２０Ｂにより生成される蒸気と同等の蒸気
を生成するに必要な水のみを分離装置に供給するように
おこなわれる。
【００２１】好ましくは、予熱器４１内の水の流量は地
熱流体の流量と同等であり、水は当該予熱器中において
ほとんど液体状態となっている。このことによって、地
熱流体からの熱の取り出しを効果的にしている。空冷式
冷却器の動作に影響する周囲空気の乾球温度における、
あるいは、当該電力プラントの熱源及びヒートシンクに
影響する他のパラメータにおける地熱流体の流量の変動
は、予熱器４１に流れ込む水の量を制御することにより
調節できる。予熱器４１に供給される水のうちで、当該
予熱器内の地熱流体の流量と釣り合う量を越えるものは
フラッシュ室２１Ｂに転流することができる。このよう
にすることによって、当該電力プラントの動作を簡便に
制御しかつ安定化することができる。
熱流体の流量と同等であり、水は当該予熱器中において
ほとんど液体状態となっている。このことによって、地
熱流体からの熱の取り出しを効果的にしている。空冷式
冷却器の動作に影響する周囲空気の乾球温度における、
あるいは、当該電力プラントの熱源及びヒートシンクに
影響する他のパラメータにおける地熱流体の流量の変動
は、予熱器４１に流れ込む水の量を制御することにより
調節できる。予熱器４１に供給される水のうちで、当該
予熱器内の地熱流体の流量と釣り合う量を越えるものは
フラッシュ室２１Ｂに転流することができる。このよう
にすることによって、当該電力プラントの動作を簡便に
制御しかつ安定化することができる。
【００２２】図４の実施例１０Ｃにおいては、閉じられ
た熱力学的サイクルの蒸気プラントが示されており、こ
こでは、高圧地熱流体が作用流体（水）に間接的に接触
して再加熱処理が行われる。同図に示されるように、供
給井戸１２Ｃから供給される高圧地熱流体は間接的熱交
換器５０に供給され、当該交換器はこれに供給される予
熱された水の気化器として機能する。熱交換器において
水が気化された後、冷却された地熱流体はさらに別の熱
交換器５１に移される。なお、熱交換器５１はこれに供
給される作用流体（水）をステージ間で予熱するための
予熱装置として機能する。このようにしてさらに冷却さ
れた地熱流体は、作用流体（水）の予熱器として機能す
る次の熱交換器５２に供給され、廃棄井戸３０Ｃに返還
される。この場合、地熱流体の圧力は比較的高いレベル
に維持されているので、流体からの無機物質の沈澱はほ
とんど生じず、地中への注入についても付加的な加圧処
理を何ら必要としない。
た熱力学的サイクルの蒸気プラントが示されており、こ
こでは、高圧地熱流体が作用流体（水）に間接的に接触
して再加熱処理が行われる。同図に示されるように、供
給井戸１２Ｃから供給される高圧地熱流体は間接的熱交
換器５０に供給され、当該交換器はこれに供給される予
熱された水の気化器として機能する。熱交換器において
水が気化された後、冷却された地熱流体はさらに別の熱
交換器５１に移される。なお、熱交換器５１はこれに供
給される作用流体（水）をステージ間で予熱するための
予熱装置として機能する。このようにしてさらに冷却さ
れた地熱流体は、作用流体（水）の予熱器として機能す
る次の熱交換器５２に供給され、廃棄井戸３０Ｃに返還
される。この場合、地熱流体の圧力は比較的高いレベル
に維持されているので、流体からの無機物質の沈澱はほ
とんど生じず、地中への注入についても付加的な加圧処
理を何ら必要としない。
【００２３】気化器５０において発生する蒸気はターボ
ジェネレータ１７Ｃの高圧ステージ１８Ｃに供給され、
その膨張により、電気グリッド（図示せず）に連結する
発電器１９Ｃを駆動する。次いで、ステージ１８Ｃから
排出された蒸気は水分分離装置２０Ｃに供給され、装置
はこの湿潤した蒸気を中間的な圧力下で液体成分および
乾燥蒸気成分に分離する。この内の液体成分は当該分離
装置からフラッシュ室２１Ｃの水だめに移され、これと
ともに、フラッシュ室２１Ｃには予熱器５２から予熱さ
れた水が供給される。その後、フラッシュ室２１Ｃ内の
水は蒸気に変換され、分離装置２０Ｃにより生成される
蒸気と混合されて予熱器５１に供給される。次いで、加
熱処理がおこなわれた後に、当該蒸気はターボジェネレ
ータ１７Ｃのステージ２２Ｃの導入部に供給されて膨張
し、発電器１９Ｃを駆動する。
ジェネレータ１７Ｃの高圧ステージ１８Ｃに供給され、
その膨張により、電気グリッド（図示せず）に連結する
発電器１９Ｃを駆動する。次いで、ステージ１８Ｃから
排出された蒸気は水分分離装置２０Ｃに供給され、装置
はこの湿潤した蒸気を中間的な圧力下で液体成分および
乾燥蒸気成分に分離する。この内の液体成分は当該分離
装置からフラッシュ室２１Ｃの水だめに移され、これと
ともに、フラッシュ室２１Ｃには予熱器５２から予熱さ
れた水が供給される。その後、フラッシュ室２１Ｃ内の
水は蒸気に変換され、分離装置２０Ｃにより生成される
蒸気と混合されて予熱器５１に供給される。次いで、加
熱処理がおこなわれた後に、当該蒸気はターボジェネレ
ータ１７Ｃのステージ２２Ｃの導入部に供給されて膨張
し、発電器１９Ｃを駆動する。
【００２４】その後、ステージ２２Ｃから排出された蒸
気は空冷式冷却器２８Ｃにおいて凝縮され、この凝縮液
は分離装置２１Ｃの水だめにおける液体の圧力まで加圧
された後、液体と混合されて予熱器５２に帰還する。こ
のようにして予熱されたのち、予熱器５２に存する水は
分離装置２１Ｃに供給される。
気は空冷式冷却器２８Ｃにおいて凝縮され、この凝縮液
は分離装置２１Ｃの水だめにおける液体の圧力まで加圧
された後、液体と混合されて予熱器５２に帰還する。こ
のようにして予熱されたのち、予熱器５２に存する水は
分離装置２１Ｃに供給される。
【００２５】なお、図２および図４の実施例は二段階ス
テージのターボジェネレータを示しているが、本発明は
多段ステージを備えるターボジェネレータにも適用可能
である。また、単一の発電器がタービンステージのすべ
てにより駆動されるべく示されているが、分離した発電
器を各ステージに備えることもできる。加えて、各実施
例における冷却器が空冷式として示されているが、本発
明においては、水冷式冷却器も使用することができる。
テージのターボジェネレータを示しているが、本発明は
多段ステージを備えるターボジェネレータにも適用可能
である。また、単一の発電器がタービンステージのすべ
てにより駆動されるべく示されているが、分離した発電
器を各ステージに備えることもできる。加えて、各実施
例における冷却器が空冷式として示されているが、本発
明においては、水冷式冷却器も使用することができる。
【００２６】最後に、図示してはいないが、好ましくは
周囲の条件によりペンタンあるいはイソペンタンを使用
する有機流体用のランキン（Ｒａｎｋｉｎｅ）サイクル
型タービンが低圧用蒸気タービンとともに使用できる。
このような場合、蒸気タービンの冷却器は有機流体によ
り冷却される。なお、上述においては、単一ステージ型
タービンが取り上げられているが、平行ステージ型若し
くは平行タービン型の態様も必要に応じて使用すること
ができる。
周囲の条件によりペンタンあるいはイソペンタンを使用
する有機流体用のランキン（Ｒａｎｋｉｎｅ）サイクル
型タービンが低圧用蒸気タービンとともに使用できる。
このような場合、蒸気タービンの冷却器は有機流体によ
り冷却される。なお、上述においては、単一ステージ型
タービンが取り上げられているが、平行ステージ型若し
くは平行タービン型の態様も必要に応じて使用すること
ができる。
【００２７】図１および図３の実施例においては、３種
のタービンステージが記載されているが、このような態
様は、地熱流体が、例えば８００ｐｓｉａのような、比
較的高圧である場合に好都合である。すなわち、このよ
うな場合においては、上記の中間圧力ステージに供給さ
れる蒸気が約１００−１５０ｐｓｉａとなり、また、低
圧ステージに供給される蒸気は２０−４０ｐｓｉａとな
る。なお、供給井戸から供給される地熱流体の圧力が低
い場合は、当該中間圧力および低圧のステージのみを使
用することができる。
のタービンステージが記載されているが、このような態
様は、地熱流体が、例えば８００ｐｓｉａのような、比
較的高圧である場合に好都合である。すなわち、このよ
うな場合においては、上記の中間圧力ステージに供給さ
れる蒸気が約１００−１５０ｐｓｉａとなり、また、低
圧ステージに供給される蒸気は２０−４０ｐｓｉａとな
る。なお、供給井戸から供給される地熱流体の圧力が低
い場合は、当該中間圧力および低圧のステージのみを使
用することができる。
【００２８】また、過熱用、蒸気乾燥用あるいはその他
の用途に、化石燃料ヒータを使用することができ、この
ことによって、種々の条件下における本発明の作用効率
および実効性を高めることができる。さらに、図１に示
す実施例に関して言及した利点の大半は他の図面におい
て示される本発明の他の実施例においても適用可能であ
る。
の用途に、化石燃料ヒータを使用することができ、この
ことによって、種々の条件下における本発明の作用効率
および実効性を高めることができる。さらに、図１に示
す実施例に関して言及した利点の大半は他の図面におい
て示される本発明の他の実施例においても適用可能であ
る。
【００２９】本発明の方法および装置により供される利
点および改良点は上述した本発明の好ましい実施態様の
説明から明白となる。なお、特許請求の範囲に記載した
本発明の精神およびその範囲に逸脱することなく、種々
の変更ならびに変形が可能である。
点および改良点は上述した本発明の好ましい実施態様の
説明から明白となる。なお、特許請求の範囲に記載した
本発明の精神およびその範囲に逸脱することなく、種々
の変更ならびに変形が可能である。
【図１】地熱源より供給される地熱流体を直接用いて、
高圧地熱源から最大の電力を取得するための本発明の第
１実施例のブロック図である。
高圧地熱源から最大の電力を取得するための本発明の第
１実施例のブロック図である。
【図２】図１の実施例の一変更態様を示すブロック図で
あり、再加熱装置を備えるものである。
あり、再加熱装置を備えるものである。
【図３】第１実施例に類似する本発明の第２実施例のブ
ロック図であり、地熱流体を間接的に利用するものであ
る。
ロック図であり、地熱流体を間接的に利用するものであ
る。
【図４】図３の実施例の一変更態様を示すブロック図で
ある。
ある。
１２ 供給井戸 １４ 第１フラッシュ室 １５ 高圧蒸気を含む経路 １６ 高圧塩水を含む経路 １７ 蒸気タービン １８ 高圧ステージ １９ 発電器 ２０ 第１水分分離装置 ２１ 第２フラッシュ室 ２２ 中間圧力ステージ ２３ 第２水分分離装置 ２４ 第３フラッシュ室 ２６ 低圧ステージ ２８ 冷却器 ３０ 廃棄井戸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 アシャー エロヴィク イスラエル国 マカビーム ハショール ストリート 704 (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 (72)発明者 モシュ グラッスィアーニ イスラエル国 ヘルツィリア モリヴァー ストリート １／47 (72)発明者 ヨエル ジロン イスラエル国 イェルサレム ヨルデイ ハスィラ ストリート 11 (72)発明者 アレックス モリッツ イスラエル国 ホロン マクレフ ストリ ート ２
Claims (10)
- 【請求項１】 高圧の地熱流体から高圧蒸気および高圧
塩水を生成し、前記高圧蒸気を電力と放熱蒸気とを生成
する高圧蒸気タービン中において膨張させることによ
り、高圧地熱流体から電力を取得する装置において、 （ａ）前記高圧タービンにより生成した放熱蒸気を水成
分と乾燥蒸気成分とに分離するための分離装置と、 （ｂ）水成分の温度よりも高い温度にある付加的な液体
の供給源と、 （ｃ）前記分離装置からの水成分と前記液体供給源から
の付加液体とを受け取って混合液体を形成し、フラッシ
ュ処理した蒸気と残留液体とを生成するためのフラッシ
ュ分離装置と、 （ｄ）付加的な蒸気タービンと、 （ｅ）フラッシュ処理した蒸気と乾燥蒸気成分とを前記
付加的蒸気タービンに供給して、前記付加的タービン中
において蒸気を膨張させ、電力と放熱蒸気とを生成する
ための手段、とを具備することを特徴とする装置。 - 【請求項２】 （ａ）前記付加的タービンにおいて生成
した放熱蒸気を水成分と乾燥蒸気成分とに分離するため
の付加的な分離装置と、 （ｂ）さらに別の蒸気タービンと、 （ｃ）前記付加的な分離装置からの乾燥蒸気成分を前記
付加的蒸気タービンに供給するための手段、とを具備す
ることを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記液体供給源が前記地熱流体からの塩
水であることを特徴とする請求項１または請求項２のい
ずれかに記載の装置。 - 【請求項４】 （ａ）前記付加的タービンにおいて生成
した放熱蒸気を水成分と乾燥蒸気成分とに分離するため
の付加的な分離装置と、 （ｂ）前記付加的分離装置からの水成分と前記フラッシ
ュ分離装置からの残留液体とを受け取って別の混合液体
を形成し、別のフラッシュ処理した蒸気と別の残留水と
を生成するための付加的なフラッシュ分離装置と、 （ｃ）さらに別の蒸気タービンと、 （ｄ）前記付加的フラッシュ分離装置からのフラッシュ
処理した蒸気と前記付加的分離装置からの乾燥蒸気とを
さらに別の蒸気タービンに供給して、蒸気を膨張させて
電力とさらに別の放熱蒸気とを生成するための手段、と
を具備することを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項５】 前記液体供給源が前記地熱流体からの塩
水であることを特徴とする請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 前記フラッシュ処理した蒸気と前記乾燥
蒸気成分とを、それらが前記付加的蒸気タービンに供給
される前に、再加熱するための再加熱装置を具備するこ
とを特徴とする請求項１に記載の装置。 - 【請求項７】 前記高圧蒸気が前記再加熱装置に供給さ
れ、前記装置において冷却されることを特徴とする請求
項６に記載の装置。 - 【請求項８】 前記再加熱装置からの冷却された蒸気が
前記フラッシュエバポレータに供給されることを特徴と
する請求項７に記載の装置。 - 【請求項９】 高圧の地熱流体を高圧蒸気と高圧塩水と
に分離し、前記高圧蒸気を電力と放熱蒸気とを生成する
ための高圧ターボジェネレータ中において膨張させるこ
とにより、高圧地熱流体から電力を取得する方法におい
て、 （ａ）前記放熱蒸気から液体を分離することにより、乾
燥した放熱蒸気を前記高圧蒸気の圧力と温度よりも低い
圧力と温度において生成する段階と、 （ｂ）このようにして分離した液体と前記高圧塩水とを
混合して混合液体を生成する段階と、 （ｃ）混合液体をフラッシュ処理してフラッシュ処理し
た蒸気を生成する段階と、 （ｄ）フラッシュ処理した蒸気と前記乾燥放熱蒸気とを
より低い圧力下のターボジェネレータ内で膨張させて付
加的な電力を生成する段階、とから成ることを特徴とす
る方法。 - 【請求項１０】 前記高圧蒸気の一部が、前記乾燥放熱
蒸気とフラッシュ処理した蒸気とを、それらが前記低圧
ターボジェネレータで膨張される前に、再加熱するため
に使用されることを特徴とする請求項９に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US95568692A | 1992-10-02 | 1992-10-02 | |
| US955,686 | 1992-10-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06341368A true JPH06341368A (ja) | 1994-12-13 |
| JP3391515B2 JP3391515B2 (ja) | 2003-03-31 |
Family
ID=25497202
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24776293A Expired - Fee Related JP3391515B2 (ja) | 1992-10-02 | 1993-10-04 | 高圧地熱流体から電力を取得する装置及び方法 |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5671601A (ja) |
| JP (1) | JP3391515B2 (ja) |
| CN (1) | CN1097239A (ja) |
| IL (1) | IL107116A (ja) |
| MX (1) | MX9306129A (ja) |
| NZ (1) | NZ248729A (ja) |
| RU (1) | RU2121118C1 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007127131A (ja) * | 1996-02-09 | 2007-05-24 | Exergy Inc | 有効エネルギーへの熱変換方法およびその装置 |
| JP2009197808A (ja) * | 1997-08-14 | 2009-09-03 | Ormat Ind Ltd | 地熱流体を使用する発電装置 |
| CN103398456A (zh) * | 2013-08-19 | 2013-11-20 | 吉林澳奇机电集团有限公司 | 一种利用地源热泵的节能装置及节能方法 |
| JP2018017188A (ja) * | 2016-07-28 | 2018-02-01 | 株式会社東芝 | 地熱発電プラント |
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| US6082110A (en) * | 1999-06-29 | 2000-07-04 | Rosenblatt; Joel H. | Auto-reheat turbine system |
| US6585047B2 (en) * | 2000-02-15 | 2003-07-01 | Mcclung, Iii Guy L. | System for heat exchange with earth loops |
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| US8839622B2 (en) | 2007-04-16 | 2014-09-23 | General Electric Company | Fluid flow in a fluid expansion system |
| US8341960B2 (en) | 2008-06-30 | 2013-01-01 | Ormat Technologies, Inc. | Multi-heat source power plant |
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| US9018778B2 (en) | 2012-01-04 | 2015-04-28 | General Electric Company | Waste heat recovery system generator varnishing |
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