JPH11326310A - 地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度測定装置 - Google Patents

地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度測定装置

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JPH11326310A
JPH11326310A JP12779298A JP12779298A JPH11326310A JP H11326310 A JPH11326310 A JP H11326310A JP 12779298 A JP12779298 A JP 12779298A JP 12779298 A JP12779298 A JP 12779298A JP H11326310 A JPH11326310 A JP H11326310A
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JP
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steam
condensable gas
geothermal
measuring device
gas
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JP12779298A
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Keiji Inoue
啓二 井上
Yasuyuki Abe
泰行 阿部
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OKUAIZU CHINETSU KK
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OKUAIZU CHINETSU KK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度測定に際
し、サンプル採取から測定までの時間を大幅に短縮する
ことで、サンプルの変質やガス漏れの発生の可能性を排
除し、正確且つ迅速な濃度測定を可能となす。 【解決手段】 冷却により地熱蒸気中の水蒸気を凝縮さ
せるための水蒸気凝縮器6と、水蒸気凝縮器6で得られ
た凝縮水の量を測定するための凝縮水量測定器8と、水
蒸気凝縮器6で凝縮されない非凝縮性ガスの量を測定す
るための非凝縮性ガス量測定器10とを、自動車に積載
する。地熱蒸気は、サンプリングノズル1から導入され
る気水二相流を気水分離器2で分離することで得てもよ
いし、サンプリングノズル5から蒸気を直接導入しても
よい。非凝縮性ガス量測定器10は炭酸ガスに対して不
活性な液体を密閉収容した第1の容器10−1とそこか
ら排除された不活性液体を受け入れる第2の容器10−
2とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガス濃度測定の技
術分野に属するものであり、特に地熱発電所において地
熱蒸気生産井で生産される地熱蒸気中に含まれる非凝縮
性ガスの濃度を測定する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】地熱発
電所では、地熱蒸気生産井から採取される地熱蒸気を用
いて蒸気タービンを回転させることにより、発電機の回
転子を回転させている。1つの地熱発電所で利用される
地熱蒸気は、単一の蒸気生産井から採取されるものに限
られず、一般に複数の蒸気生産井からの蒸気が適宜混合
されて、蒸気タービンの回転のために供給される。
【0003】発電機回転子の回転に寄与した地熱蒸気
は、次いで冷却され、熱水または水として回収され、再
利用されるか或は廃棄される。
【0004】ところで、地熱蒸気中には、水蒸気の他
に、炭酸ガス、硫化水素ガス、メタンガス、ラドンガ
ス、窒素ガス、酸素ガス等の非凝縮性ガス(常温で液化
しないガス)が含まれており、この非凝縮性ガスの濃度
は、例えば1×10-3〜10モル%程度であり、地熱生
産井により大きく異なっている。
【0005】蒸気タービンを経た地熱蒸気の冷却過程で
は、水蒸気は水へと状態変化するが、非凝縮性ガスは依
然として気体のままである。従って、蒸気タービンへと
供給される地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度が高すぎる
と、蒸気の冷却過程で使用される凝縮器(コンデンサ)
での圧力低下が不十分となり、装置の作動効率が低下す
ることがある。このような事態の発生を避けるため、蒸
気タービンへと供給される地熱蒸気中の非凝縮性ガスの
濃度が高すぎないように、各蒸気生産井で生産される地
熱蒸気の混合比率を適宜調整することがある。
【0006】このような地熱蒸気の混合比率の調整のた
めには、各蒸気生産井から採取される地熱蒸気中の非凝
縮性ガスの濃度を測定する必要がある。そして、この各
蒸気生産井から採取される蒸気中の非凝縮性ガスの濃度
は、時間の経過とともに大きく変化することがある。従
って、各蒸気生産井からの蒸気中の非凝縮性ガスの濃度
を測定することは、地熱発電の円滑な稼働の観点から、
極めて有意義なことである。
【0007】また、地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度を
測定することには、地熱蒸気生産井の地熱蒸気生産の経
過を知り当該生産井の将来の状態を予測するという側面
もある。
【0008】従来、地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度測
定は、各蒸気生産井から採取される地熱蒸気サンプルを
分析施設へと搬入し、そこで測定がなされている。しか
し、この方式では、かなり広範囲にわたって点在する蒸
気生産井から分析施設へと地熱蒸気サンプルを搬送する
際に、サンプルが変質したりガス漏れが発生したりする
ことがあり、測定精度を十分に向上できないという難点
がある。また、サンプリング時点から測定結果が判明す
るまでに長時間を要するという問題点もある。
【0009】そこで、本発明の目的は、地熱蒸気中の非
凝縮性ガスの濃度測定に際し、サンプル採取から測定ま
での時間を大幅に短縮することで、サンプルの変質やガ
ス漏れの発生の可能性を排除し、正確且つ迅速な濃度測
定を可能となすことにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、以上の
如き目的を達成するものとして、地熱蒸気生産井から得
られる地熱蒸気を冷却して該地熱蒸気中の水蒸気を凝縮
させるための水蒸気凝縮器と、該水蒸気凝縮器で得られ
た凝縮水の量を測定するための凝縮水量測定器と、前記
水蒸気凝縮器で凝縮されない非凝縮性ガスの量を測定す
るための非凝縮性ガス量測定器とを、自動車に積載して
なることを特徴とする、地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃
度測定装置、が提供される。
【0011】本発明の一態様においては、前記自動車に
は更に気水分離器が積載されており、該気水分離器は前
記地熱蒸気生産井から得られる地熱蒸気と熱水との気水
二相混合体を気水分離するものであり、前記気水分離器
で得られる地熱蒸気が前記水蒸気凝縮器に供給されるよ
うにしてなる。
【0012】本発明の一態様においては、前記非凝縮性
ガス量測定器は第1の容器と第2の容器とを備えてお
り、前記第1の容器は、炭酸ガスに対して不活性な不活
性液体を密閉して収容しており、前記非凝縮性ガスの導
入口と該非凝縮性ガスの導入により排除される前記不活
性液体の排出口とを備えており、前記第2の容器は、前
記第1の容器から排除される不活性液体を収容し、その
量を測定するものである。
【0013】本発明の一態様においては、前記不活性液
体は希塩酸である。
【0014】本発明の一態様においては、前記凝縮水量
測定器は、密閉されており、前記水蒸気凝縮器で得られ
た凝縮水及び非凝縮性ガスの入口と該非凝縮性ガスの出
口とを備えており、該出口から排出される前記非凝縮性
ガスが前記非凝縮性ガス量測定器へと導かれるようにし
てなる。
【0015】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を、図
面を参照しながら説明する。
【0016】図1は本発明による地熱蒸気中の非凝縮性
ガスの濃度測定装置の一実施形態の構成の概略を示す模
式図であり、図2は本実施形態の測定装置の側面及び平
面の外観図である。
【0017】図1において、符号2は気水分離器(セパ
レータ)を示し、符号4は熱水冷却器(熱水クーラ)を
示し、符号6は水蒸気凝縮器(蒸気クーラ)を示し、符
号8は凝縮水量測定器を示し、符号10は非凝縮性ガス
量測定器を示す。
【0018】これらの機器は、図2に示されているよう
に、全て自動車12に搭載されている。尚、図2におい
て、(a)は側面図を示し、(b)は平面図を示し、こ
れらの図において機器間の配管は図示を省略されてい
る。
【0019】さて、図1に示されているように、セパレ
ータ2には、地熱蒸気生産井から得られる地熱蒸気と熱
水との気水二相混合体を受け入れるための二相流サンプ
リングノズル1が接続されている。セパレータ2の下部
に設けられた熱水出口2aには、熱水クーラ4の入口4
aが接続されている。該熱水クーラ4の出口4bには、
冷却された水のための排水ノズル3が接続されている。
【0020】セパレータ2の上部に設けられた蒸気出口
2bには、蒸気クーラ6の入口6aが接続されている。
該蒸気クーラ6の出口6bからは、水蒸気の冷却により
凝縮形成された水と非凝縮性ガスとが排出される。尚、
地熱蒸気と熱水との気水二相混合体ではなく、地熱蒸気
単独のサンプリングが可能な場合には、わざわざセパレ
ータ2を介することなしに、直接、蒸気クーラ6の入口
6aから地熱蒸気を供給することができる。そのため
に、蒸気クーラ6の入口6aには、蒸気サンプリングノ
ズル5が接続されている。
【0021】蒸気クーラ6の出口6bには、ドレン出口
を有する三方コック7を介して、凝縮水量測定器8が接
続されている。凝縮水量測定器8は、密閉されており、
蒸気クーラ6で得られた凝縮水及び非凝縮性ガスが入口
8aから入り込み、凝縮水は該測定器8内に貯留せしめ
られ、非凝縮性ガスは出口8bから排出される。凝縮水
量測定器8には、貯留せしめられる凝縮水の量を測定す
る目盛りが付されている。
【0022】凝縮水量測定器8の出口8bから排出され
た非凝縮性ガスは、非凝縮性ガス量測定器10へと導か
れる。非凝縮性ガス量測定器10は、第1の容器10−
1と第2の容器10−2とを備えている。第1の容器1
0−1は、非凝縮性ガスに対して十分に不活性(実質
上、非凝縮性ガスの殆どの部分を占める炭酸ガスに対し
て不活性)な不活性液体例えば希塩酸を密閉して収容し
ており、非凝縮性ガスの導入口10aと非凝縮性ガスの
導入により排除される不活性液体の排出口10bとを備
えている。第2の容器10−2は、第1の容器10−1
の排出口10bから排出される不活性液体を収容し、該
不活性液体の量を測定する目盛りを備えている。
【0023】尚、以上のようにして各機器や器具どうし
を接続している配管には、適宜のチェックバルブや手動
操作バルブが設けられている。また、各機器には、温度
計、圧力計、レベル計などを付設することができる。
【0024】次に、本実施形態の地熱蒸気中の非凝縮性
ガスの濃度測定装置における測定動作につき説明する。
【0025】先ず、測定対象とされる地熱蒸気生産井を
選定し、その場所へと自動車12を移動させる。
【0026】次に、地熱蒸気生産井にサンプリングノズ
ル1を接続し、地熱蒸気と熱水との気水二相混合体から
なる二相流をセパレータ2へと供給する。セパレータ2
では、気液分離がなされ、熱水は熱水クーラ4へと供給
され、ここで冷却して排水ノズル3から排出される。蒸
気は蒸気クーラ6へと供給される。地熱蒸気生産井にお
いて蒸気サンプリングが可能な場合には、蒸気サンプリ
ングノズル5から蒸気を直接蒸気クーラ6へと供給して
もよい。この蒸気クーラ6へと供給される蒸気中には水
蒸気と非凝縮性ガスとが含まれており、この蒸気が非凝
縮性ガス濃度測定の対象とされる。
【0027】最初、蒸気クーラ6による水蒸気凝縮が定
常状態となるまで、三方コック7のドレン出口を開いた
状態に維持し、定常状態が得られた後に三方コック7の
ドレン出口を閉じて、適宜の時間、蒸気クーラ6で得ら
れた凝縮水及び非凝縮性ガスを凝縮水量測定器8へ供給
する。この間において、凝縮水量測定器8に貯留する水
の体積VWATER が測定され、非凝縮性ガス量測定器10
の第2の容器10−2に貯留する不活性液体の体積(即
ち非凝縮性ガスの体積)VGAS が測定される。
【0028】以上のようにして得られた水の体積と非凝
縮性ガスの体積とに基づき、地熱蒸気中の非凝縮性ガス
の濃度が算出される。即ち、水の密度が1であることと
水の分子量が18であることから水のモル数MWATER
WATER =VWATER ×1/18として求め、気体定数が
22.4リットル/モルであることから非凝縮性ガスの
モル数MGAS をMGAS =VGAS /22.4として求め
て、これを用いて非凝縮性ガスの濃度[モル%]MC
GAS をMCGAS =100×MGAS /(MWATER +M
GAS )として求めることができる。尚、非凝縮性ガスが
殆ど(例えば95%以上)二酸化炭素から構成されてい
ることを考慮すれば、水の密度が1であることから水の
重量WWATER をWWATER =VWATER ×1として求め、非
凝縮性ガスが100%二酸化炭素からなると仮定し且つ
二酸化炭素の分子量が44であることから非凝縮性ガス
の重量WGAS をWGAS =MCGAS ×44として求めて、
これを用いて非凝縮性ガスの濃度[重量%]WCGAS
WCGAS ≒100×WGAS /(WWA TER +WGAS )とし
て求めることができる。
【0029】以上のように、本実施形態においては、図
2に示されている様に、自動車の荷台上に上記のセパレ
ータ2、熱水クーラ4、蒸気クーラ6、凝縮水量測定器
8及び非凝縮性ガス量測定器10並びにこれらに付随す
る配管などを配置しているので、各地熱蒸気生産井へと
移動して、サンプリングノズルを接続することで、その
場で直ちに地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度が測定され
る。従って、従来の様にサンプルを分析施設へと搬送し
た後に濃度測定するものではないので、サンプル採取か
ら測定までの時間を大幅に短縮して、サンプルの変質や
ガス漏れの発生起因する濃度測定誤差の増大を抑制する
ことができる。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数の地熱蒸気生産井から産出される地熱蒸気中の非凝
縮性ガスの濃度を迅速且つ正確に測定することができ、
各地熱蒸気生産井における地熱蒸気の変化への対応を容
易且つ的確に行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度
測定装置の一実施形態の構成の概略を示す模式図であ
る。
【図2】本発明による地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度
測定装置の一実施形態の側面及び平面の外観図である。
【符号の説明】
1 気水二相流サンプリングノズル 2 気水分離器(セパレータ) 3 排水ノズル 4 熱水冷却器(熱水クーラ) 5 蒸気サンプリングノズル 6 水蒸気凝縮器(蒸気クーラ) 7 三方コック 8 凝縮水量測定器 10 非凝縮性ガス量測定器 10−1 第1の容器 10−2 第2の容器 12 自動車

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 地熱蒸気生産井から得られる地熱蒸気を
    冷却して該地熱蒸気中の水蒸気を凝縮させるための水蒸
    気凝縮器と、該水蒸気凝縮器で得られた凝縮水の量を測
    定するための凝縮水量測定器と、前記水蒸気凝縮器で凝
    縮されない非凝縮性ガスの量を測定するための非凝縮性
    ガス量測定器とを、自動車に積載してなることを特徴と
    する、地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度測定装置。
  2. 【請求項2】 前記自動車には更に気水分離器が積載さ
    れており、該気水分離器は前記地熱蒸気生産井から得ら
    れる地熱蒸気と熱水との気水二相混合体を気水分離する
    ものであり、前記気水分離器で得られる地熱蒸気が前記
    水蒸気凝縮器に供給されるようにしてなることを特徴と
    する、請求項1に記載の地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃
    度測定装置。
  3. 【請求項3】 前記非凝縮性ガス量測定器は第1の容器
    と第2の容器とを備えており、前記第1の容器は、炭酸
    ガスに対して不活性な不活性液体を密閉して収容してお
    り、前記非凝縮性ガスの導入口と該非凝縮性ガスの導入
    により排除される前記不活性液体の排出口とを備えてお
    り、前記第2の容器は、前記第1の容器から排除される
    不活性液体を収容し、その量を測定するものであること
    を特徴とする、請求項1〜2のいずれかに記載の地熱蒸
    気中の非凝縮性ガスの濃度測定装置。
  4. 【請求項4】 前記不活性液体は希塩酸であることを特
    徴とする、請求項3に記載の地熱蒸気中の非凝縮性ガス
    の濃度測定装置。
  5. 【請求項5】 前記凝縮水量測定器は、密閉されてお
    り、前記水蒸気凝縮器で得られた凝縮水及び非凝縮性ガ
    スの入口と該非凝縮性ガスの出口とを備えており、該出
    口から排出される前記非凝縮性ガスが前記非凝縮性ガス
    量測定器へと導かれるようにしてなることを特徴とす
    る、請求項1〜4のいずれかに記載の地熱蒸気中の非凝
    縮性ガスの濃度測定装置。
JP12779298A 1998-05-11 1998-05-11 地熱蒸気中の非凝縮性ガスの濃度測定装置 Pending JPH11326310A (ja)

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