JPS62210391A - 地熱発電システムにおける復水器のガス除去装置 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は地熱発電システムにおける復水器のガス除去
装置に関する。

（従来の技術） 地熱発電用復水器は、直接接触式と間接接触式との二種
類に大別される。

直接接触式復水器は、復水器内で冷却水をスプレーさせ
、ガスタービンから流入する排気蒸気とを直接接触させ
ることによりタービン排気蒸気を凝縮させ、復水を得る
ものであり、これは蒸気と冷却水とを分離させる必要が
ない地熱発電プラント特有の冷却方式である。

これに対し間接接触式復水器は、一般の火力発電プラン
トに使用されている復水器と同一形式のものであり、冷
却水は復水器に設けられた熱交換チューブ内を流れ、タ
ービン排気蒸気とは熱交換チューブを介して間接的に熱
交換を行なわせ、蒸気を凝縮させるものである。

上記直接接触式復水器および間接接触式復水器を採用し
た従来の系統例を第２図および第３図に示している。

第２図は直接接触式復水器を採用した系統例を示してお
り、図において符号１は直接接触式復水器、２は蒸気タ
ービンであって、主蒸気管３により供給される地熱蒸気
は蒸気タービン２に入って所定の仕事をした後復水器１
に捨てられる。復水器１内では冷却塔４からの冷却水が
スプレー管５によりスプレーされており、蒸気タービン
２から排出されたタービン排気蒸気はスプレー水と接触
して凝縮され、復水器１の底部に溜る。

復水器１内に溜った復水は、復水ポンプ６により冷却塔
４へ送られる。冷却塔４において上記のように送られて
きた復水は、外気と接触して冷却され、冷却塔４の底部
の水槽に溜る。図示の例においては、冷却塔４の水槽内
の冷却水は、復水器１の真空によって吸引され、復水器
１のスプレー管５へ導かれて再びスプレー水として使用
される。

地熱蒸気中に含まれる非凝縮ガスは、復水中に溶解した
もの以外は復水器内に蓄積されるので、これを除去する
必要がある。この非凝縮ガスの除去手段としては、ガス
コンプレッサ、蒸気エゼクタ等が用いられるが、図示の
例では蒸気エゼクタを用いた場合を示している。すなわ
ち、第１段蒸気エゼクタ７および第２段蒸気エゼクタ８
には主蒸気ＩＩ３から地熱蒸気が供給されており、復水
器１内の非凝縮ガスをエゼクタ効果により吸引し、大気
中に放出するよう作動している。

上記第１段蒸気エゼクタ７を出た蒸気と非凝縮ガスとの
混合流体は、インタコンデンサ９に送られ、このインタ
コンデンサ９においてスプレー管１０によりスプレーさ
れる冷却水によって冷却され、蒸気のみが凝縮される。

この冷却水としては、冷却塔４の水槽から補助冷却水ポ
ンプ１１によって吸上げられた水が使用される。

インタコンデンサ９内で凝縮した地熱水は管路１２を通
って復水器１へ戻され、また非凝縮ガスの方は第２段蒸
気エゼクタ８に吸引され、作動蒸気と共に大気圧以上に
昇圧されてアフタコンデンサ１３へ送られる。このアフ
タコンデンサ１３には、同様に補助冷却水ポンプ１１に
より送られる冷却水がスプレー′ｒｉ１４からスプレー
されており、このスプレーにより蒸気は冷却されて凝縮
され、凝縮水は管路１５を通じて復水ＩＪ！Ａ１へ戻さ
れる。

アフタコンデンサ１３内の非凝縮ガスは大気圧以上の圧
力を有するため、差圧によって放出管１６を通じ大気中
に放出される。

上記の復水器ガス除去システムにおいて、冷却塔４では
冷却空気と復水ポンプ６により送られてきた復水とが直
接接触するため凝縮水が空気中に水蒸気として溶は込む
か、あるいは水滴として空気により持ち去られるが、一
方では常に蒸気タービン２やインタコンデンサ９および
アフタコンデンサ１３に流入した地熱蒸気が凝縮水とし
て冷却系統に混入して行（ので、系統全体の冷却水は増
加する傾向となる。そのため冷却塔４の水槽内でレベル
が上昇した冷却水はオーバーフロー管１７を通じて系外
へ排出される。

次に、第３図は間接接触式復水器を採用した系統例を示
しており、図において符号１Ａは間接接触式復水器であ
って、この間接接触式復水器１Ａは多数の復水器チュー
ブ１８を有するため、直接接触式復水器に比して高価に
なる。そのため地熱では、一般的には直接接触式復水器
を使用する例が多い。

しかし直接接触式復水器を採用した場合、前記第１図示
の例からも分るように、冷却塔４において地熱水の一部
が空気と混合して大気へ拡散されることになり、またオ
ーバーフローにより糸外へ捨てられる地熱水もある。地
熱蒸気は種々の不純物を含んでおり、特に生物に対して
有害な物質を多く含む場合には、大気や系外に廃棄する
ことが法令等により規制される場合がある。このような
場合には、間接接触式復水器を採用して冷却水の系統を
地熱水の系統と分離するようにしている。

この間接接触式復水器１Ａを採用した場合には、インタ
コンデンサ９Ａおよびアフタコンデンサ１３Ａも間接接
触式に構成される。この間接接触式には、復水器１Ａと
インタコンデンサ９Ａおよびアフタコンデンサ１３Ａに
はそれぞれ冷却水チューブ１９．２０が設けられており
、冷却塔４の水槽から取出された冷却水は循環水ポンプ
２１により復水器１Ａ、インタコンデンサ９Ａ、アフタ
コンデンサ１３Ａへ送られ、各冷却水チューブ１９゜２
０を通って蒸気と熱交換した後再び冷却塔４へ戻される
。冷却塔４では、冷却水は空気により冷却された優水槽
に貯えられ、再び冷却水として循環水ポンプ２１により
送水される。

このように間接接触式復水器１Ａの系統では、冷却水の
みで一つの独立した開サイクルを構成しているので、こ
の閉サイクル内で使用する水には地熱水の混入はない。

そのため冷却水として河川水等の淡水を使用すれば完全
に地熱水と分離することができる。この場合、冷却水の
一部がやはり冷却塔４において空気と共に大気へ持ち去
られるが、有害物質を含まない淡水なため問題は生じな
い。

一方、大気へ持ち去られる冷却水を補給するために補給
水ライン２２が必要となるが、インタコンデンサ９Ａお
よびアフタコンデンサ１３Ａ内で凝縮した地熱水はすべ
て復水器１Ａへ戻され、タービン排気の凝縮水と一緒に
なり、この地熱凝縮水は復水ポンプ６により井戸へ再流
入させて公害防止策としている。なおＭ２図と共通ずる
部分には同一符号を付して説明を省略する。

（発明が解決しようとする問題点） 以上訳明したように、直接接触式復水器１を採用した場
合にはインタコンデンサ９およびアフタコンデンサ１３
も直接接触式とし、間接接触式復水器１Ａを採用した場
合にはインタコンデンサ９Ａおよびアフタコンデンサ１
３Ａｔ３間接接触式とすることが従来の方式であったが
、この従来方゛式において間接接触式とした場合、イン
タコンデンサ９Ａとアフタコンデンサ１３Ａが大型化し
、コストアップの要因となるとともに熱交換効率が低下
するという問題がある。

すなわち、インタコンデンサ９Ａおよびアフタコンデン
サ１３Ａ内において蒸気と非凝縮ガスとからなる混合流
体と、冷却水管を流れる冷却水とで熱交換が行なわれる
が、このとき非凝縮ガスの存在により熱交換率が低下し
、元来蒸気のみを熱交換して凝縮させる場合のチューブ
表面積よりもかなり多きいチューブ表面積が必要となる
ため、チューブ本数を増加させた大型の熱交換器を使用
することが必要となって不経済となる。

また、間接接触式復水器１Ａを採用した場合において、
例えばインタコンデンサ９とアフタコンデンサ１３とを
直接接触式にすると、両コンデンサ内で地熱水と淡水の
冷却水が混合してしまうことになる。この場合、地熱水
を系外へ排出させないためには混合凝縮水を復水１５１
Ａへ戻さなければならないが、そうすると冷却水系統の
淡水が連続的に地熱水系統側へ送られて失なわれて行く
ので、冷却塔４へ補給する淡水の母を増さなければなら
ないという欠点がある。

この発明は上述した事情を考慮してなされたもので、間
接接触式復水器を採用した場合にも、コンデンサを直接
接触式とすることができ、熱交換効率を向上させ、小型
でコストダウンを図ることができる地熱発電システムに
おける復水器のガス除去装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明の地熱発電システムにおける復水器のガス除去
装置は、地熱水とは異なる冷却水を用いる間接接触式復
水器を備えるとともに、上記復。

水器内の非凝縮ガスを除去する蒸気エゼクタの出口側に
コンデンサを設けたものにおいて、前記コンデンサを直
接接触式とし、前記復水器からの復水を送出する復水ポ
ンプの吐出側からコンデンサ冷却ラインを分岐させ、こ
のコンデンサ冷却ラインを前記コンデンサに接続して前
記復水器を冷却する冷却ラインから独立させたものであ
る。

（作用） これにより間接接触式復水器を採用しても、冷却水と地
熱水とを完全に分離した系統とすることにより、コンデ
ンサを直接接触式とすることができ、これによってコン
デンサが間接接触式の場合よりコンパクトにすることが
でき、また復水ポンプからの復水を復水ポンプの吐出側
から分岐して冷却水として使用するので、復水ポンプの
ミニマム７０−管と共用させることができ、その結果ミ
ニマムフロー調節弁や調節弁制御装置等が不要となる。

（実施例） 以下本発明の、実施例を第１図により、第２図および第
３図と共通する部分には同一の符号を用いて説明し、共
通部分の説明は省略する。

第１図において符＠ＩＡは間接接触式復水器、２は地熱
蒸気タービンを示し、上記復水器１Ａ内の非圧縮ガスを
吸引して外部に放出するガス除去装置３０には蒸気エゼ
クタ（７，８）とその出口側にコンデンサとしてのｆシ
タコンデンサ９およびアフタコンデンサ１３が備えられ
ており、これらのコンデンサ９，１３はいずれも多段構
造（図示例では２段構造）をなす直接接触式のもので、
内部にスプレー管１０．１４を有している。

上記スプレー管１０．１４には、間接接触式復水器１Ａ
内の復水を送水する復水ポンプ６の吐出側からコンデン
サ冷却ライン３１が分岐されており、このコンデンサ冷
却ライン３１はインタコンデンサ９およびアフタコンデ
ンサ１３の各スプレー管１０．１４に接続される。復水
ポンプ６の吐出側からコンデンサ冷却ライン３１に案内
された復水は各スプレー管１０．１４に案内され、各ス
プレー管１０．１４から冷却用としてスプレーされる。

このコンデンサ冷却ライン３１は復水器１Ａ内を冷却す
る冷却ライン３２から独立して構成されており、この構
成により地熱水冷却水とが混合するのを確実に防止でき
る。他の構成は第２図示の系統と同じであるため説明を
省略する。

次に上記実施例の作用について説明する。

冷却塔４において冷却された冷却水は、循環水ポンプ２
１により間接接触式復水器１Ａと各種クーラ２５のチュ
ーブ２６を通してそれぞれを冷却し、再び冷却塔４へ戻
される。

復水器１Ａ内の非凝縮ガスは、第１段蒸気エゼフタ７お
よび第２段蒸気エゼクタ８のエゼクタ効果により吸引さ
れて除去され、直接接触式インタコンデンサ９および同
アフタコンデンサー３を通って放出管１６から大気に放
出される。

一方、インタコンデンサ９およびアフタコンデンサ１３
の各スプレーｆＪ１０．１４へは、復水ポンプ６の吐出
側で分岐するコンデンサ冷却ライン３１の冷部水供給配
管３３．３４を通じ地熱水が冷却水として供給され、各
コンデンサ９．１３内でスプレーされる。こうして蒸気
エゼクタ７．８の出口の蒸気を冷却して凝縮し、冷却後
の地熱水はそれぞれ復水器１Ａへ管路１２．１５を通じ
て戻される。

復水器１Ａへ戻された地熱水は、復水器チュー１１８を
流れる冷却水によって冷却され、蒸気タービン２の排気
の凝縮水と混合される。こうして地熱水は、復水ポンプ
６により井戸へ再流入される水とインタコンデンサ９お
よびアフタコンデンサ１３を循環する冷却水との２系統
に分けられる。

〔発明の効果〕

以上説明したようにこの発明は、復水器に間接接触式復
水器を用いながら冷却水と地熱水とを完全に別系統とす
ることによりコンデンサを直接接触式とすることができ
るので、コンデンサを間接接触式の場合に比し著しく小
型なもので済み、かつ高い熱交換効率を保つことができ
、コストダウンを図ることができる。また、コンデンサ
冷却ラインを通ってコンデンサへ供給される冷却水量は
通常復水ポンプのミニマム７０−水屋よりも多いので、
このコンデンサ冷却ラインを復水ポンプの吐出側から分
岐させて上記各コンデンサへ分流させることにより復水
ポンプのミニマムフロー管と共用させることができ、こ
れによってミニマムフロー調節弁やこの調節弁制御装置
等を省略することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す系統図、第２図は直
接接触式復水器を使用した従来の系統図、第３図は間接
接触式復水器を使用した従来の系統図である。 １Ａ・・・間接接触式復水器、２・・・タービン、３・
・・主蒸気管、４・・・冷却塔、６・・・復水ポンプ、
７・・・第１段エゼクタ、８・・・第２段エゼクタ、９
・・・インタコンデンサ、１３・・・アフタコンデンザ
、３０・・・ガス除去装置、３１・・・コンデンサ冷却
ライン、３２・・・復水器の冷却ライン、３３．３４・
・・冷却水配管。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久＄１回 蔓２図 どＩ 第３　回

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、地熱水とは異なる冷却水を用いる間接接触式復水器
   を備えるとともに、上記復水器内の非凝縮ガスを除去す
   る蒸気エゼクタの出口側にコンデンサを設けた地熱発電
   システムにおける復水器のガス除去装置において、前記
   コンデンサを直接接触式とし、前記復水器からの復水を
   送出する復水ポンプの吐出側からコンデンサ冷却ライン
   を分岐させ、このコンデンサ冷却ラインを前記コンデン
   サに接続して前記復水器を冷却する冷却ラインから独立
   させたことを特徴とする地熱発電システムにおける復水
   器のガス除去装置。 ２、コンデンサは多段式構造の直接接触式インタコンデ
   ンサと直接接触式アフタコンデンサとからなり、上記イ
   ンタコンデンサおよびアフタコンデンサにコンデンサ冷
   却ラインが接続された特許請求の範囲第１項に記載の地
   熱発電システムにおける復水器のガス除去装置。