JPS60148990A - 抗井内蒸気タ−ビン駆動式ダウンホ−ルポンプの駆動装置 - 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】 本発明は主として蒸気を噴出する自噴地熱井、主として
熱水を湧出する熱水量を含んだ地熱利用のプラントに用
いられる熱水生産井のダウンホールポンプに関する。

通常蒸気を多量に含んだ蒸気と熱水を噴出する自噴地熱
＋（以下蒸気生産井と称す）を利用する場合にはこの自
噴した蒸気を地熱蒸気発電プラントに供給し蒸気タービ
ンを駆動し発電機を回転させて発電する。この様な発電
プラントの場合蒸気生産井は数チ／年の割合でその能力
が減衰するため、発電出力を確保するため常に新しい井
戸が掘られる。この蒸気の自噴しなくなった井戸や、新
らたに掘られた井戸でも蒸気量が少く熱水量が多い井戸
（以下熱水生産井と称す）は蒸気発電に使用できない。

この様な井戸を利用するには熱水を汲み上げその熱を利
用した地熱バイナリ−発電が採用される。地熱バイナリ
−発電では前記したように熱水を汲み上げるダウンホー
ルポンプが必要であり、ラインシャフト式や坑井内モー
タ駆動式や坑井内蒸気タービン駆動式のダウンホールポ
ンプが使用される。この中でラインシャフト式には設置
深度に限界があり、坑井内モータ駆動式には電気絶縁の
関係上使用温度に限界がある。

坑井内蒸気タービン駆動方式は深度、温度の制約がなく
、深部の高温使用にも適しており有効であるがプラント
全体としてのエネルギー回収率が悪い。

本発明は蒸気生産井及び熱水生産井を有する地熱利用プ
ラントでダウンホールポンプに坑井内蒸気タービンを用
いる場合の地熱利用プラントのエネルギー回収率の向上
を計ることを目的とする。

本発明は、熱水生産井の地下熱水を取出す坑井内蒸気タ
ービン駆動式ダウンホールポンプの駆動装置において、
蒸気生産井の蒸気を該ダウンホールポンプの蒸気タービ
ンに導く配管及び機器を配したものである。

以下、本発明の実施例について説明する。第１図は本発
明の実施例のフローシートである。

ノは主として蒸気よりなり蒸気と熱水を含む蒸気生産井
、コは蒸気生産井ｌから蒸気を供給された地熱蒸気発電
プラント３にて熱エネルギを回収された熱水を地下に還
元する還元井、ダは主として熱水を湧出し蒸気を含むこ
ともある熱水生産井、Ｓは熱水生産井ダから熱水を供給
された地熱バイナリ発電プラン）Ａにて熱エネルギを回
収され低温度となった熱水を地下に還元する還元井であ
る。

地熱蒸気発電プラント３についてのべれば以下のとおり
である。

その蒸気式ロアａが自噴蒸気導入管１０を介して密閉さ
れた蒸気生産井ｌの蒸気出口／ａに連通し、その分離熱
水用ロアｂが分離水戻し管１０ａを介して還元井λに連
通し、蒸気用ロアｃを備えた気水分離器７と、その蒸気
入口ｆａが気水分離器の蒸気出口？ｃに連通した蒸気タ
ービンｌと、蒸気タービンｔの出力軸に連結された発電
機りと、その排気取入口ｉｉａが蒸気タービンの排気口
ｙｂに連通され、その内部の散水器／　／ｌに通ずる一
つの冷却水入口が冷却水ポンプトの吐出口に連通し、温
水出口／／（１を備えた凝縮器ｉｉと、吸込口が凝縮器
ｉ、ｉの温水出口／／ｄに連通した温水ボン７″１３と
、その内部の散水器／ｐａに通ずる入口が温水ポンプ１
３の吐出口に連通し、該散水器／４！ａの散布する液体
を冷却する送風機１ｌｌｂを備え、冷却した水の出口１
ｉｉａが冷却水ポンプｌコの吸込口に連通ずる冷却塔／
４’と、冷却水ポンプ１２とからなる。

地熱蒸気発電プラントの気水分離器の蒸気用ロアＣから
は熱水生産井ダに蒸気を導く蒸気導入管ｌ！が配管され
ており、熱水生産井ダからは凝縮器ｌ／の排気取入口／
／ａまで蒸気導入管ｉｓで熱水生産井ダに送った蒸気を
地熱蒸気発電プラント３へ戻す排気蒸気戻し管１６が配
管されている。

地熱バイナリ発電プラント６は次のとおりである。

熱水生産井ダを密閉した蓋ダｂに設けた熱水出口１ａか
ら還元井よへ熱水を送液する熱水配管／り中に熱交換要
素／ｊａを備えた熱交換器／１と、熱交換器／ｇの熱媒
体出口／ｆｂにその蒸気入口／？ａが連通ずる熱媒体蒸
気タービン／ｆと、該蒸気タービン／？の出力軸に連結
された発電機、２／と、その排気入口が熱媒体蒸気ター
ビン／９の排気口／？ｂに連通ずる凝縮器：ｌコと、吸
込口が凝縮器２コの出口に連通し吐出口が熱交換器の熱
媒体入口／ｆｆｏに連通ずる熱媒体用ポンプ、２３とか
らなる。熱交換器（ｌ＾蒸気タービンｌ？、凝縮器２コ
、ポンプ２３を結ぶ閉じた管路には熱媒体を封じである
。

蒸気生産井ｌは蒸気が自噴する井戸を地上において蓋／
ｂにて密閉したものである。還元井ユは蒸気生産井／の
蒸気自噴に影響のない位置において蒸気生産井／の蒸気
発生をする地層に地下でつながる地層まで掘削した蒸気
の噴出しない井戸で地上において蓋コａにて密閉しであ
る。

熱水生産井りは高温の熱水を湧出する井戸であって地上
で蓋ｐｂにより密閉されている。

熱１水生産井ダ中にはダウンホールポンプＪｌが納めら
れている。ダウンホールポンプコダは上部の蒸気タービ
ンコ！の出力軸が下部の熱水ポンプａ６のポンプ軸に連
結されて蒸気タービン、２５と熱水ポンプＪＡのケーシ
ングが締結されて全体は細長い円筒状となっている。熱
水ポンプλ６は下部の吸込ストレーナークより吸込味れ
た熱水生産井ｌ中の地熱水が内部の羽根車により増速昇
圧されて熱水ボンプコ乙の上部から熱水ポンプコロと蒸
気タービンッＳとの連結部に通じてその外周で開口する
地熱水の吐出ロコざから吐出されるもので熱水ポンプコ
ロのケーシング外周と熱水生産井ダの壁面間はパッカー
コツにより密閉されている。

熱水生産井ダのパッカー−？より下方は地熱水の湧出部
であり、パッカーコツより上部の熱水生産井ダの壁面と
蒸気タービンコｓ１及び外筒３１間は地熱水吐出通路３
ｏとなっており、前述した熱水配管ｌりに連通している
。

ダウンホールボンプコダは上端が熱水生産井の蓋ダｂに
固定され、下端が蒸気タービンλ！の上端に固定された
外筒３１により吊下げられている。

外筒３ノ中には駆動蒸気入口通路３３を形成するようを
こ間隙をおいて内筒３．２が挿入保持さ、れており、内
筒３コは一端が排気蒸気戻し管ｌ乙に連結−され、他端
は蒸気タービンコ！の蒸気出口に連通ずるように連結さ
れており、内筒３コ内は駆動蒸気排気通路Ｊ４’となっ
ている。駆動蒸気入口通路３３は地上の蒸気導入管ｌｊ
と蒸気タービンコｊの蒸気入口を連通している。

還元井ｊは熱水生産井ダの地熱水の産出に影響のない位
置において熱水生産井ダの地熱水の産出する地層に地下
でつながる地層まで掘削した井戸で地上において蓋ｊａ
にて密閉しである。

以上の本発明の実施例の作用を説明すれば以下のとおり
である。

蒸気生産井／で自噴する蒸気は自噴蒸気導入管ＩＯを通
じて蒸気人ロアａから気水分離器り中に入り、自噴蒸気
中の熱水が分離されて、分離熱水は分離熱水用ロアｂか
ら分離水戻し管１０ＦＬを通じて還元井コに戻され、残
りの蒸気は蒸気出ロクＣより出て蒸気入口ｒａから蒸気
タービンｔに入り蒸気タービンｔを駆動すると共に蒸気
導入管ｌ！、駆動蒸気入口通路３３を通じて蒸気タービ
ンコｊを駆動する。蒸気タービンｔは発電機ｔを駆動し
て蒸気の熱、圧力を電気エネルギーに変換し、該電力は
地熱蒸気発電プラント３の出力となる。蒸気タービン、
２＆は熱水ポンプコロを回転し、熱水ポンプコロは吸込
ストレーナコアを通じて地熱水を吸込み、地熱水の吐出
口：１ｔから熱水を送り出し、地熱バイナリ発電プラン
ト６に供給する。

蒸気タービンｔの排気口ｒｂから排出された排気は排気
取入口／／ｆＬから凝縮器／ｌに入る。

蒸気タービンコＳの排気は駆動蒸気排気通路３ダをとお
り、排気蒸気戻し管／６を通じて排気取入口／／ａから
凝縮器／ｌに入る。凝縮器ｌ／ではか＼る蒸気タービン
ｔ、コ５の排気を散水器／１０から散布される冷却水を
直接混合冷却して液化し、高温水化し槽底の温水出口／
／（ｌから配管を通じて温水ポンプ／３に吸込まれて温
水ポンプ１３により冷却塔／４（に送られ、冷却塔／４
１では送り込まれた高温水を散水器／４’ａにて散布し
、散布した高温水に送風機／４＜ｂにて外気を送り込み
冷却する。高温水が冷却する際に発生する蒸気は送風器
／Ｆｔ）と冷却塔７ケの上部開口周壁との間から大気中
に放出され、冷却された冷却水は冷却水の出口／４’Ｃ
から配管を通じて冷却水ポンプ１２に吸込まれ、冷却水
ポンプトの吐出口から配管を通じて凝縮器ｌ／の散水器
／／Ｑに送られる。

地熱水吐出通路３０から熱水出口４１ａに至り、熱水配
管／りをとおる地熱水は熱交換器の熱交換要素／ｆａの
外側をとおる熱媒体を加熱して蒸発させ、自らは温度を
下げて還元井！に戻り、地下に還元される。

熱交換器／ｌでは前述の熱交換要素ｌｔａを通じて加熱
された熱媒体は熱媒休出ロアｇｂから蒸気タービン１９
の蒸気入口／９ａに至り、蒸気タービン／りは熱媒体の
熱、圧力エネルギーを回転力に変換し、発電機２１を駆
動する。

発電機、２ノの出力は地熱バイナリ発電プラント６の出
力となるものである。蒸気タービン／？でエネルギーを
回収された熱媒体は排気口／９ｔｌから凝縮器−一に流
れ、凝縮器−二で凝縮する。

凝縮器、２−で凝縮した熱媒体は熱媒体用ポンプ、２３
により熱交換器／ざの熱媒体人口／ｇｃに送られ、熱交
換器／１を通じて循環する。

本発明は地熱蒸気発電プラントに供給される蒸気生産井
の蒸気の一部を熱水生産井に設置した坑井内蒸気タービ
ン駆動のダウンホールポンプの駆動用蒸気タービンに導
く配管及び機器を備えて該蒸気タービンを駆動するよう
にしたから、蒸気生産井の発生自噴蒸気が用いられ地熱
バイナリ発電プラントの自家発電の電力により駆動され
る坑井内域動機駆動よりも極めて効率よく、又ダウンホ
ールポンプの蒸気タービンを駆動するために自己の地熱
バイナリ発電プラントにおいて熱水から熱交換器を用い
熱媒体を加熱することにより発生させた蒸気を用いてい
たような熱交換に伴う効率の低下は全くないので地熱蒸
気発電プラントと地熱バイナリ発電プラントを総合した
地熱発電プラントのエネルギー回収率が高い。

・　このようなダウンホールポンプ駆動用の蒸気タービ
ンに蒸気を給排するには地熱卒気発電プラントの気水分
離器の蒸気出口とタービンの駆動蒸気入口通路を連通ず
る蒸気導入管ｉｓと散水器の排気取入口とダウンホール
ポンプ駆動用の蒸気タービンの駆動蒸気排気通路を連通
ずる排気蒸気戻し管１６を配管すればよいだけであり設
備費用が少い。

以上の説明において地熱バイナリ発電プラントは一般的
には熱水生産井ｑから地熱水の供給を受け、熱交換を通
じて熱媒を加熱するもので出力は”電気負荷、冷凍負荷
、暖房負荷に対する地熱バイナリプラントであればよい
のである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のフローシートである。 ／・・蒸気生産井　／ａ・・蒸気出口　／１）・・蓋　
コー曇還元井　、２ａ・・蓋　３・・地熱蒸気発電プラ
ント　ダ・・熱水生産井　ｌＩε・Ｑ熱水用ロ　ダｂ・
・蓋　ｊ・・還元井　光・・蓋　６・嘩地熱バイナリ発
電プラント　り・１気水分離器　７ａ・・蒸気入口　９
ｂ・・分離熱水出口　７Ｃ・・蒸気出口　ｔ・・蒸気タ
ービン　Ｈａ−・蒸気人口　ｇｂ・・排気口り・・発電
機　ＩＯ−・自噴蒸気導入管　１０ａ・・分離水戻し管
　／　ｌ−・凝縮器　／／ａ・・排気取入口　７７６番
・散水器　／／ｄ−・温水出口　１２・・冷却水ポンプ
　１３・・温水ポンプ　／ｌｌ・・冷却塔　／４ｆａ・
・散水器／ｌ１ｂ−’送風機　／４（Ｑ＊自出出口ｉｓ
＠”蒸気導入管　／６・・排気蒸気戻し管　）７・・熱
水配管　／ｌ・・熱交換器　／ｇＥＬ・・熱交換要素　
／ｇｂφｍ熱媒体出口　ｉｇｃ・・バ媒体入口　１９・
・蒸気タービン　／？ａ・・蒸気入口　／ｑｂ・・排気
口　、２／　ｍ−発電機　ココ・・凝縮器　コ３・・熱
媒体用ポンプ２ｑ・◆ダウンホールポンプ　コ５ＩＩ１
１蒸気タービン　、２Ａ・・熱水ポンプ　２７・拳吸込
ストレ′−す　、２ｇ・・吐出口　２９・・パッカー３
０−−地熱水吐出通路　３／＠・外筒　３．２・・内筒
　３３・の駆動蒸気入口通路　３４ｔゆ・駆動蒸気排気
通路。 特許出願人　株式会社荏原製作所 代　理　人　新　井　−部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ｌ　地下熱水を取出す坑井内蒸気タービン駆動式ダウン
   ホールポンプの駆動装置基こおいて、熱水を多量に含ん
   だ熱水生産井ｌこダウンホールポンプを設置し、別の蒸
   気を多量に含んだ蒸気生産井の蒸気を該ダウンホールポ
   ンプの蒸気タービンに導く配管及び機器を備えたことを
   特徴とする坑井内蒸気タービン駆動式ダウンホールポン
   プの駆動装置。