JPS59129304A - バイナリ−サイクルプラント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はパイナリーナイクルプラントのＵ＋作媒体の分
解を低減する方法に係る。

〔発明の技術的背景と仁の問題点〕

石油資源の枯渇に伴ない、エネルギーの多、ｊが化が望
まルているが、そのような新エネルギーの１つに例えば
地熱熱水がある。地熱熱水の有するエネルギーは、その
ままでは動力に変換しにくいので、地熱熱水の熱で、−
木Ａ−りも沸点の低い媒体、すなわち低沸点媒体を蒸発
させ、その蒸気でタービンを回す手法が考えられており
、一般に地熱バイナリ−サイクルとして知られている。

この地熱バイナリ−サイクルにおいては、動作媒体とし
て適用し得る物質は多数あり、絶対的な優位性を有する
物質は定まっておらず、選定の基準をどうするかで媒体
も異なってくるのが実情である。候補にあがる媒体の中
でフロン類は不燃性のため安全性が犬であるばかりでな
く、熱サイクル特性にも慶れているため有力なものとし
て評価されそいるが、使用温度に制限があるという短所
がある。これはフロン類が高温において分解するからで
あり、フロン類が分解をすると、そのとき生ずる分解生
成物がプラントのサイクル性能全低下させたり、系内金
腐食したりと贋う好ましくない現象金蔵こすうえ、たと
え分解生成物全除去したとしても、分解した分遣のフロ
ンは補給しなければならず、そのための費用も必要にな
るので、フロンの分解は極力避ける必要かめる。

第１図は地熱バイナリ−サイクルの概念金示す。

生産井１から出て来る地熱熱水２は、蒸発器３、予熱器
４で動作媒体５に熱を与え、還元井６により地下に還元
される。動作媒体５は予熱器４で予熱された後蒸発器３
でさらに熱を受けて蒸発し、主止め弁７、加減弁８を通
ってタービン９に入り、ここで膨張する際にタービン９
が駆動され、発慰機１０により発成が行われる。タービ
ン９でエネルギーを放出した動作媒体５は凝縮器１１で
冷却されて液体に戻り、媒体ポンプ１２で予熱器４へと
送られ、循環させて使用される。このようなシステムは
、一般に動作媒体５の蒸気を、タービン９をバイパスし
て蒸発５３から直接に凝縮器１１へ導く系統を有して訃
り、タービンバイパス弁１３の開度を制御することによ
りプラントの制御ａｌ′ｆｒ：容易にしている。

地熱バイナリ−サイクルプラントが運転中に、電力系統
の事故などでタービン９がトリップすると、主止め弁７
、加減弁８は急速に全閉となる。

その場合はプラントとしてエネルギーの入力が不要な状
態であるから、地熱熱水の系統にある熱水供給弁１４も
全閉となるが、蒸発器３内で蒸発していた動作媒体５の
蒸気は急に行牲場がなくなるうえ、まだ蒸発していない
液体状態の動作媒体５ψ が、蒸発６３に残存する地熱熱水２で加熱され蒸発して
来るので、蒸発器３内の動作媒体５の圧力と温度が異常
に上昇することになる。タービンバイパス系統を有する
グランドでは、そのような状況のときにはタービンバイ
パス弁１３を開くことにより蒸発器３の蒸気を凝縮！１
１へ逃がして凝縮させてしまうので、動作媒体５の圧力
、温度の異常な上昇は防止される。

タービンバイパス系統は上記の池【も色々な用途があり
、極めて便利であるが、凝縮４１１にとっては、タービ
ン９で仕事ヲしない高エネルギーの動作媒体が流入して
来るので、それに対応可能な仕様としなければならない
。凝縮４１１の価格はプラントの中でも大きな比重を占
めるので、凝縮６１１はできるだけ無駄のない設計とし
たｈから、耐圧の点でも、タービンバイパスはない方が
都合が良い。

一方、タービン９のトリップ時に、蒸発器３内で生じる
動作媒体５の圧力、温度の異材上昇には限度があるから
、蒸発器３や予熱器４ｊ？よび関係のある配管を、異常
上昇時の圧力に耐えられる仕様にしておけば良いとする
考えもある。一般に蒸発５３、予熱器４の価格は凝縮器
１１よりも安いので、プラント全体の建設背で比較する
と、蒸発器３、予熱器４の耐圧を上げても、タービンノ
くイパス全なくして凝縮ａ１１を限界設計した方が経済
的である。

しかし、以上はプラスートの機器側からの条件であり、
動作媒体５が熱安定性に問題ある場合には状況は変って
来る。たとえばフロンは、温度の上昇と共に指数関数的
に分解が進むと言われており、過度の温度上昇時の分解
速度は異渚な速度となる可能性もあるので、タービンバ
イパスのないプラントでは、動作媒体５の種類によって
はその異騎加熱を防止する必要が・ある。

ところで、従来の地熱バイナリ−サイクルプラントの蒸
発器３および予熱器４は、一般に第２図に示すような関
係で設置されている。すなわち、蒸発６３は多管式で、
地熱熱水２は４１の水室１５ａに供給された後、伝熱管
１６の中を流れながら蒸発器を何度か往復（第２図の例
では１往復）し、最終の水室１５ｂから出て予熱器４に
導かれる。

予熱ａ４も多管式で、地熱熱水２は第１の水室１７ａに
入り、伝熱管１８を通った後第２の水室１’７ｂから出
て還元井６へと送られる。蒸発器３および予熱器４はそ
れぞれ複数が並列または直列の状態で使われることがあ
るが、本発明の説明にあたっては第２図のごとき単数の
場合でも差異はない。＃、２図に示すように、蒸発器３
に比べて予熱器４は胴の１α径が小さいが、ス゛１転や
補修の便のため、地上すれすれではなく人の目の高さに
近い位置に据付けられるので、蒸発器３の方が予熱器４
よりも低い部分がある。そのため、タービン９のトリッ
プ時、熱水供給弁Ｊ４が全閉となった後も、蒸発器３内
の地熱熱水２が予熱器４ｆｔ通して自流で流出し切ると
いうことはあシ得ず、蒸発器３内に残留する地熱熱水２
が動作媒体５を異常カロ熱することになる。

〔発明の目的〕

本発明はバイナリ−サイクルで使用される動作媒体の過
度の温度上昇全防止し、その分解全低減するようにした
バイナリ−サイクルプラントを得ることを目的とするも
のである。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例を示す図である。本発明では
蒸発器３および予熱器の水室１５ａ、１５ｂ。

１７ａそれぞれの最高部もしくはその近傍にベント管１
９とベント弁２０．最低部もしくはその近傍に７”ロー
管２１とブロー弁２２を設け、タービン９の異常停止時
に地熱熱水２を排出可能とする。

プロー弁２２を通って排出される地熱熱水２は、排水ビ
ット２３で受けた後、図示していない配管系統により還
元井６に送られ還元される。

第４図は本発明の操作方式の一例を示すものである。タ
ービン９が異常停止したことにより熱水供給弁１４が全
閉となるが、このような状況下で蒸発ａ３の水室１５ａ
　、　１５ｂの温度が規定値以上である場合には、蒸発
器３内の動作媒体５の異常加熱を防ぐため、熱水プロー
弁２２を全開する。蒸発器３内の地熱熱水２の温度が１
００　’Ｏ以上であれば、その圧力は大気圧以上Ｃある
から、熱水プロー弁２２を開くだけで排出が始まる。も
し蒸発器３内の地熱熱水２の温度が１００　”Ｏに近い
場合には、排出される過程で水室１５ａ、１５ｂの圧力
が大気圧に近づき、地熱熱水２の排出諾カが低トするか
ら、水室１５ａ　、　１５ｂの圧力が規定値以丁になっ
た信号で熱水ベント弁２０を全開し、地熱熱水２の排出
全促進する。

動作媒体５の熱安定性がｉ　ｏ　ｏ　’ａ強まで問題と
ならないなら、熱水プロー弁２２を開くだけで、あえて
強制的に熱水ベント弁２ｏを開く必要はない。

本発明は地熱バイナリ−サイクルをとりあげて説明した
が、廃熱回収発心や太陽熱発電など、低沸点媒体を動作
媒体として利用可（信なサイクルにも回議に適用し得る
。

また本発明は動作媒体全ノロン類に限る必要はなく、曲
の物質であっても異虐加熱による熱分解が問題となる場
合には同様に適用し得る。

〔発明の効果〕

以上の様に本発明は、従来の設備にわずかな装置を付加
するだけで、タービンの異常停止時における動作媒体の
異潜加熱が防止可能となり、動作媒体の熱分解が抑制さ
れ、よってプラントの性能の低下、腐食の発生、動作媒
体の補給というような諸問題の発生が防止される。

【図面の簡単な説明】

第１図は地熱バイナリ−サイクルの概念を示す系統図、
第２図は蒸発器と予熱器の一般的な位装置関係を示す図
、第３図は本発明の一実施［３’ｌＪを示す系統図、８
４図は本発明の一実施例を示す操作ブロック図である。 １　・生産井　　　　　　２　地熱熱水３　蒸発ｄ滲　
　　　　　４　予熱器 ５・動作媒体　　　　　６　、還元井 ７　主止め弁　　　　　８　カロ減弁 ９　タービン　　　　　１ｏ・発心機 １１・・凝縮器　　　　　　１２　媒体ポンプ１３　　
タービンバイパス弁　１４　　熱水供給弁１５ａ、１５
ｂ　　水室　　　　１６−　＠　Ｍ　’１ｆ１７ａ、１
７ｂ　、、、氷室　　　　１８伝熱管１９−ベント’ｆ
　　　　　　２０　　ベント弁２１　　ブロー管　　　
　　２２・ブロー弁２３、、、排水ピット 代理人　弁理士則　近Ｍ　　市　（ほか１名）第１図 ／４ 第２図 （ｔ） 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 蒸発器の加熱媒体側区画に通じるブロー管およびベント
   管と、それぞれの管に取付けられたブロー弁およびペン
   ト弁を有し、タービンの異常停止時にこれらの弁全開、
   放して加熱媒体′（ｆ−急速に排出可能としたこと全特
   徴とするバイナリ−サイクルプラント。