JPS59169600A - 地熱水の処理方法 - 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】 本発明は地熱発電プラント水等、地熱水σ）処理方法に
関するものである。

従来のタービンおよびジェットコンデンサーを備えた地
熱発電プラントの概略を第１図に示すＯ 井戸ｗ−ｉより噴出した地熱流体は配管Ｔ−１を経てセ
パレークｖ−１で熱水と蒸気に分離される。熱水は配管
Ｔ−２を経て還元ポンプＰ−１により、配管Ｔ−３を柚
て還元井Ｗ−２より地下へ還元される。

蒸気は配ＷＴ−４および配’ｆＪｆ　Ｔ　−５を経てク
ービンＲへ導入される。タービンで仔細をした蒸気は、
タービン排気部Ｇを経てコンデンサーＶ−２へ導入され
る。冷却水入口付Ｔ−９より入った冷却水は、スプレィ
ノズルＩ（−１より散水され蒸気タービンＨの排気と接
触して排気を凝縮させる。蒸気中に含まれる不畷結ガス
（大部分のＣＯ２と夕景のＨ２Ｓ　）は、トレイ式のカ
ス冷却部Ｃで冷却され、蒸気量を減じて不凝結ガス出口
管Ｔ−１０より抽気ポンプＰ−２によって配官Ｔ−１１
を経て抽出され大気へ放出される。このように蒸気を凝
縮させ温ｊ隻の上った冷却水（通常温水を称す）は、コ
ンデンサー底部の温水槽Ｌ−１より温水出口管Ｔ−６、
温水ポンプＰ−３によって、配管Ｔ−７をＡ予て冷勾ノ
塔Ｖ−３へ導ひかれる。冷却塔Ｖ−３ではＪ二ｆｆｌ５
のスプレーノズルＨ−２より散水させ、空気と強ｆｉｉ
ｌＩ接触させて冷却する。冷ノ、″１１された冷却水は
冷却水槽Ｌ−２より冷却水ポンプＰ−４により配管Ｔ−
８を経て、コンデンサーＶ−２の冷却水入口ＷＴ　−９
より入９、スプレィノズル１４−１により散水される。

地熱蒸気中には、通當数％以下の不凝□結ガスを含み、
その主成分は吠１Ｘ１３分のＣＯ２と少量の１（２Ｓで
あるが、これらの酸性ガスがコンデンザーＶ−２内で冷
却水に吸収されるので、冷却水のＰＨが低下し放置１−
ると酸性を呈する。従ってプラントの材賀保諜のために
たとえば温水ポンプＰ−５ザクジョン））１≦にアルカ
リタンクＶ−４より１１己ＷＴ−１２をル４工薬江ポン
グＰ−５によって自己管Ｔ−１５よりカセイソーダ浴液
等を注入して、冷却水のＰＨを中性付近（ＰＨ７Ｓ〜８
）に維持することがイアわれている。

−カタービン車室内に生成したドレンは配管Ｔ−１４を
柱てコンデンサーＶ−２へ感びかれている。

しかしながら上記従来法では、次のような火照があった
。

（１）　　コンデンサーより抽出され、大気中に放出さ
れている不−Ｃ結ガス中に合まれるＨ２Ｓは悪臭がある
こと、および付近の１１α物や生物などの自然の生態系
に悪影響をおよぼす恐れ力くあることから早急な対策を
迫られてし・る。

（１１）蒸気生産後の熱水は通常そのま＼還元井より地
下へ還元されているが、還元熱水中に過飽和に含まれる
シリカか、地下の透水層に付着して目詰りを生ずるため
に、最近還元井の容量が減食している。従って肪たに代
りの井戸を掘削しなければならないか、井戸の拓１　ｆ
’ｊｌＪ費用か商いこと、および多数の還元井の堀削地
点を見出すのが困爺なこと等の理由から、今後の地熱の
開発にとって大きな問題に１よっている。

本発明は上記従来法における欠点を解消することを目的
とするもので、 （１）従来、コンデンサー抽気管より不（Ｉ結ガスとし
てＣ０２等と共に大気へ放出されて℃・たＩ（２Ｓを、
酸化してＨ２ＳＯ４に度えることにより、ＨＳの大気へ
の放出量を減少させて自然の生悪果等へ与える悪影響を
少なくすること、（１１）生成したＨ２ＳＯ４を還元熱
水に曜加して、熱水のＰｌｌを５以下に維持することに
より熱水中に過飽和に含まれている溶Ｍ住シリカ（イオ
ン秩シリカ）の重合を防止して、地下透水層への付着、
目詰りを防止することにより還元井の容量の減衰を防止
すること、 を％鱗とするものである。

すなわち本発明は地熱流体を熱水と蒸気に分離し、蒸気
中に含まれる不鎌結ガス中のＨ２Ｓを８０２に変換し、
次いで該Ｓ０２をＳ０３に変換後、発煙硫酸に吸収させ
て’ｔｔｖにし、該生成ｆｐｆ酸を前記熱水に加え℃−
を５以下とし、該ｐＨ５以下の熱水を地下へ還元するこ
とからなる、地熱水の処理方法に関するものである。

本発す］におけるＨ２ＳのＳ０２への変換は燃焼法また
は触媒酸化法で行われ、Ｓ０２のＳＯ３への変換は触媒
酸化によって行われる。

本発明方法の具体例を第２図に示す。熱水井戸ｗ−ｉか
らｊ貝出した熱水は配管Ｔ−１を経て気液セパレータＶ
−１に到る。ここで熱水は蒸気と熱水に分離される。気
敢セバレ〜りＶ−１で発生した蒸気は配管Ｔ−４を経又
タービンＲに到る。ここでタービンＲを動力Ａして４７
Ｍ、（幾Ｋにより電気を発生させる。タービンＲを出た
蒸気をま自己管Ｔ−５を経てコンデンラ〜−Ｖ−２にテ
Ｕる。コンデンサーｖ−２では冷却塔Ｖ−３で冷却水が
配管Ｔ−６を経て冷却水ポンプＰ−２により配管Ｔ−７
を経てコンデンサー　Ｖ−２θ）上部に到る。コンデン
サーＶ−２内部で？ｇ　ｙ４＋水と直接接触して冷却さ
れた蒸気は温水となって自己管Ｔ−８を経て温水槽Ｌ−
１に到り、配管Ｔ−９な経て温水ポンプＰ−５にＪ二り
自己＋ｇ　Ｔ　−１０を経て、冷却塔Ｖ−３に到る。冷
−Ｂｊ塔Ｖ−３では必裟に応じ配管Ｔ−１１により冷却
ノ月水をイ＋Ｈ給し、配管Ｔ−１２よりブローダウンし
て糸Ｐｊの水収支を行い、また溶解成分の旋網を１坊止
する。コンデンサーＶ−２が表面式の場合を工、′Ｊｍ
常、冷却水はコンデンサーＶ−２内に設り−もれた多数
の管群の内部を通過して配管Ｔ−８を浪距で温水槽１．
−１に到る。−万、蒸気Ｑま管群の外部を通路とし、冷
却されて散体Ｑ）水となって自己％’ＰＷ−１より外部
へ取り出される。この水は少量の不凝結ガス（Ｈ２Ｓ、
　Ｃｏ２’Ｊ　）を含む以外は他の無機成分を殆んど含
まない良質の水であるので、飲料水、燕暁用水等ヘオＩ
Ｉ用でさる。

一方、コンデンサーｖ−２中の不凝結ガスは配管７”−
１６より抽気ポンプＰ−４により配管Ｔ−１４を経て、
燃焼器ｖ−４に到る。ここで配管Ｔ−１５より９気を器
内に導入してＨ２Ｓを燃焼させる。燃焼排ガスは配管Ｔ
−１６を経て熱交換器Ｖ−５に到る。熱交換器Ｖ−５で
は冷却水ヲ配’ｌｔｒ　−１ｙ　ヨ’）導入シ、配′＃
Ｔ−１８より排出させることにより排ガスの温度を調節
し、温度調節された排ガスは配管Ｔ−１９を経て反応器
Ｖ−６に到る。器内では配管’ｒ　−２０を経て突気を
導入して、ｖ２０５　を主成分とした触媒を使用して刊
ガス中のｓｏ２をｓｏ３に転換させる。その陵配管Ｔ−
２１を経て熱交換器Ｖ−７で、配管Ｔ−２２より導入し
配管Ｔ−２３より排出される冷却水により排ガスを冷却
して数十℃にしたｆ＆、自己管Ｔ−２４を経てン゛ロワ
ーＰ−５により配管Ｔ−２５を経て吸収塔Ｖ−８に到る
。吸収塔Ｖ−８では、配置Ｔ−２６を経てポンプＰ−６
により配管Ｔ−２７を経て塔内に導入された濃硫酸によ
り気ｔＬ接触によりＳ０３が吸収される。Ｓ０３を吸収
したｍｌ饋鎖酸、配管Ｔ−２８よりＩＭｅ酸槽Ｌ−２に
到る。この濃硫酸の一部は、ポンプＰ−６により吸収液
として循環使用される。他の濃硫酸は配管Ｔ−２９を経
て鈍威貯僧Ｌ−３へ流出させる。一方、砲硫酸補給僧Ｌ
−４からは、メークアップ用の跳饋岐がポンプＰ−７に
より配管Ｔ−３０を経て循環ラインへ補給される。一方
配管Ｔ−２５より導入されたｓｏ３以外の不凝結ガス（
ＣＯ２，Ｎ２，０２等）は、配管Ｔ−６１より抽気ポン
プＰ−８により配管Ｔ−３２から、系外へ放出される。

蝋酸貯イ曹Ｌ−３の１訛酸は配管Ｔ−６３を社ミて、ポ
ンプ。

Ｐ−，９により配管Ｔ−３４を経て熱水還元用配管Ｔ−
２の８点へ注入される。気液セパレータｖ−ｉで蒸気を
分離した熱水は配管Ｔ−２で熱水還元ポンプｐ−ｉの手
前で配管Ｔ−６４を経て注入された硫酸と一緒に、熱水
還元ポンプＰ−１により配管Ｔ−３を経て還元井Ｗ−２
より地下へ還元さ−れる。

本発明における作用、効果を以下に小己明する。

１）燃焼器での反応　　　　　　　　　　　　　　１不
凝結ガス中のＨ２Ｓは導入した空気中の酸素により、下
記の反応により酸化燃焼してＳＯ２になる。

Ｈ２Ｓ十Ｔ０２　　→　Ｈ２０＋５Ｏ２Ｈ２Ｓの濃度か
稀薄／よときは、補助バーナーをイＵ用して不凝結カス
を炎の中で加熱燃焼さ　　１ぜる必要があるが、Ｈ２Ｓ
が市濃度、特に１５％以上になると、一旦点火すれば後
は自己の燃焼熱により燃焼を維持できる。

ｎ）　　反応器での反応 排ガス中のＳ０２はｖ２０５　　を主成分とした固体触
媒により接触酸化されて下記の反応によりＳ０５を生成
する。

ｓｏ　　＋土。　−、。　＋２６．。え。ユ□２　　２
　２　　　　　　３ この反応は発熱反応であるので、温度が低いほど反応は
進みやすいが、反応速度との兼ね合いから工業的には４
００〜４５０℃で行われている。

：１１）吸収塔での吸収 反応器Ｖ−６を出たガスは、熱交換器Ｖ−７で４０〜６
０℃に冷却した後、吸収塔でＳ０３を閾饋岐に吸収させ
″″Ｃ，Ｃ，除去ＳＯ３は水と接触させると白磁を生じ
、この微粒子は水に浴解しに（いから、直接水に吸収さ
せることはできない。

ｉｙ）　　還元熱水への鎖酸の添加 気液セバレ〜りｖ−ｉよりの還元熱水に熱水還元ポンプ
Ｐ〜１の手前で濃硫酸を添力１１することにより、還元
熱水のＰＨを約５以丁にする。

本発明方法により次のような効果が女せられ乙。

θ　Ｈ２Ｓを燃焼によりＳ０２に転換し、さらにｖ２０
５　　触媒によりｓ’ｏ５に変えた後、碌億駿に吸収さ
せる一連の比較的開平なプロセスにより低碗度から高濃
度までのＨ２ＳをＳＯ３として高い効率で除去できる。

ｉ）燃焼器での補助用バーナ燃料（Ｈ２Ｓか面濃度で自
燃する場合は点火用のみでよい）と吸収液の補給用のｒ
Ｑ饋鎖酸外に消耗品を必要としない。

１ＩＩ）輸送や使用先に困難をきたす副生産物が生成せ
ず、拳法による地熱発電プラントでは、地上に噴出した
全成分を再び地下へ還元することができる。

ＩＶ）　　Ｈ２Ｓの酸化により生成した磯硫酸を還元熱
水に添加して、熱水のＰＩ］を約５以下にすることによ
り、熱水中に過飽和に含まれているシリカの重合が防止
され、地下透水層でのシリカの付着による目詰りが防止
され１．（■元井の寿命が長くなる。実用に際しては、
酸による材料の腐食が生ずる恐れがあるので還元熱水の
、１１は約５に維持する。

第３図に地熱水のＰＨとイオンシリカの碗度の関係を示
す。熱水の温度は８０℃である。図から明らかなように
、イオンシリカの？υ度はＰＨ５以下では元の熱水中の
製置と大差ないが中性付近で最小になり、ＰＨがアルカ
リ域に近づくと、再び増大する。これはイオンシリカの
重合がＰＩ（が中性向近で最も起りやすく、酸性域およ
びアルカリ域になると、重合シリカの解重合および溶解
が生するためと考えられる。

第４図は某地熱サイトで行った熱水のＰＨとシリカの付
着量の実験結果の一例を示す。熱水の温度は８０℃であ
る。ｐＨ５以下の酸性域では重合シリカが少ないのでシ
リカのスケール生成量が小さい。ｐＨが増大するにつれ
て重合シリカが多くなるためスケールの付着量も増大す
る。第４図には示していないが、Ｐｆｌが１０以上にな
るとシリカの溶解が生するためスケールの付着量は減少
するが、ＰＨを１０以上にするためにアルカリを冷加し
なげればならないので不経広である。以上、第３図、第
４図の説すｊかも容易に理解されるように、還元熱水へ
娘４ｍ７　Ｗを確加してＰＨを５以下にして還元するの
は、中性以下の酸性域では、イオンシリカの重合が防止
されるため、シリカのスケール生成が防止さ′れる作用
があることを利用したものである。

本発明方法は地熱蒸気および地熱水をオリ用する多目的
オリ用の諸機器類、たとえば温水製造プラント、純水製
造プラント、谷ね熱交換器等に広く応用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の地熱発電プラントにおける地熱水処理の
概略説明図であり、第２図は木兄ウドによる地熱水処理
方法の一実施例を示す概略説明図であり、第６図は地熱
水のＰＩ−１とイオンシリカＱ度の関係を示すグラフで
あり、？：に４図は地熱水のＰＨとシリカスクールの付
λ゛ｆ址との＋；’ｊ　ｉ＋を示すグラフである。 復代理人　　内　１）　　明 復代理人　　萩　原　亮　−

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地熱流体を熱水と蒸気に分離し、蒸気中に含まれる不凝
   結ガス中のＨ２ＳをＳ０２に変換し、次いで該Ｓ０２を
   ＳＯ３に変換後、発煙価曖に吸収させて硫酸にし、該生
   成鎖酸を前り己熱水に塀えてＰＨを５以下とし、該「！
   １５以下の熱水を地下へ還元することからなる、地熱水
   の処理方法。