JPS63212776A - 地熱発電プラント - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は地熱発電プラントに関し、特に地熱エネルギー
の利用効率を高め、かつタービンにおける熱エネルギー
・機械エネルギーの変換効率を高める手段に関する。

〔従来の技術〕

第２図は従来のこの種の地熱発電プラントの一例を示す
系統図である。図中左下に示す生産井ａからは地熱によ
り発生した蒸気と熱水の混合物すが取出される。この混
合物すは、セパレータＣで一次蒸気ｂ１と熱水ｂ２とに
分離される。セパレータ、Ｃで分離された熱水ｂ２はフ
ラッシャｄに入り、ここで二次蒸気ｄ１と熱水ｄ２とに
分離される。前記セパレータＣで分離された一次蒸気ｂ
１と、前記フラッシャｄで分離された二次蒸気ｄ１とは
、タービンｅに供給される。かくしてタービンｅが駆動
され、タービンｅと同軸に連結された発電機ｆが回転す
るので電力が発生する。

タービンｅを駆動した後の一次蒸気ｂ１と二次蒸気ｄ１
は、低圧・低温の蒸気ｇとなって復水器りへ入る。ここ
で蒸気ｇ中の凝縮性ガスは、凝縮されて温水ｉとなり、
水槽ｌに貯められる。また蒸気ｇ中の不凝縮性ガスｊは
、真空ポンプにで復水器りから系外へ排出される。水槽
ｌに貯められた温水ｉは、ポンプｍで冷却塔ｎに送られ
る。冷却塔ｎに送られた温水ｉの一部は蒸発し、残りは
冷却水０となる。この冷却水０はポンプｐで前記復水″
ａｈに送られ、蒸気ｇを凝縮させるための冷却水として
用いられる。なおフラッシャｄで分離された熱水ｄ２は
還元井ｑに戻される。

［発明が解決しようとする問題点〕 上記構成の従来の地熱発電プラントには次のような問題
があった。すなわち熱水ｂ２が保有している熱エネルギ
ーの一部は、フラッシャｄにおいて二次蒸気ｄ１を発生
させ、電気エネルギーに変換されるが、上記熱エネルギ
ーの大半は何隻利用されないまま熱水ｄ２として還元井
ｑに捨てられている。したがってエネルギー利用効率が
悪いという問題があった。

そこで本発明は、地熱エネルギーの利用効率が高く、シ
かもタービンにおける熱エネルギー・機械エネルギーの
変換効率が高く、発電効率を著しく向上させ得る地熱発
電プラントを提供することを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決し目的を達成するために、次
のような手段を購じた。すなわち、地熱により発生した
熱水と蒸気との混合物から上記熱水と蒸気とを分離し、
この分離された熱水の熱エネルギーを、２プロパノール
をアセトンと水素とに分解する吸熱反応により回収する
ようにし、この回収した熱エネルギーを用いて前記熱水
の温度より高い温度でアセトンと水素とから２プロパノ
ールを合成する如く発熱反応させ、その反応熱により前
記分離された蒸気を過熱して過熱蒸気となし、タービン
に供給するようにした。つまり熱水が保有している熱エ
ネルギーを、２プロパノール。

アセトンおよび水素を作動媒体とするケミカルヒートポ
ンプの吸熱源として使用し、ケミカルヒートポンプの作
用により、吸熱した熱の一部を１８０℃〜２３０℃の高
温熱源となし、この高温熱源によりタービンに供給され
る一次蒸気と二次蒸気とを昇温させるようにした。

〔作用〕

このような手段を講じたことにより次のような作用を呈
する。すなわち熱水が保有している熱エネルギーの利用
により、タービンに供給される一次蒸気と二次蒸気とが
過熱蒸気とされることから、タービンにおける膨張終了
点の蒸気の乾燥度が大きくなり、タービンの背圧を小さ
くできる。その結果、地熱エネルギーの利用効率および
タービンにおける熱エネルギー・機械エネルギーの変換
効率を高め得るものとなる。

〔実施例〕

第１図は本発明の地熱発電プラントの一実施例を示す系
統図である。図中左下に示す生産井１からは地熱により
発生した蒸気と熱水の混合物２が取出される。この混合
物２は、セパレータ３により一次蒸気２ａ、熱水２ｂ、
熱水２ｃの三つに分離される。分離された熱水２ｂはフ
ラッシャ４へ導入され、熱水２ｃは熱交換器５へ導入さ
れる。

熱水２Ｃが保有している熱エネルギーは、熱交換器５を
介して吸熱反応器６の内部に収容されているアセトンと
２プロパノールとの混合溶液へ供与される。このため吸
熱反応器６の内部において、供与された熱エネルギーに
より、２プロパノールがアセトンと水素とに分解するよ
うな反応が生起する。その結果、２プロパノール、アセ
トンおよび水素の混合蒸気７が発生する。この混合蒸気
７は冷却器８に送られて冷却され、組成の一部が液化し
た２プロパノール、アセトンおよび水素の混合物９が生
じる。この混合物９は還流器１ｏへ入り、ここでアセト
ンおよび水素濃度の高い混合蒸気１１と、２プロパツ一
ル濃度の高い液体１２とに分離される。２プロパツ一ル
濃度の高い液体１２は、前記吸熱反応器６に還流される
。またアセトンおよび水素濃度の高い混合蒸気１１は、
ポンプ１３により熱交換器１４へ送られ、ここで昇温さ
れて混合蒸気１５となり、発熱反応器１６へ導入される
。発熱反応器１６ではアセトンと水素とから２プロパノ
ールを合成する反応が生起する。

この反応による発生熱は、１８０℃〜２３０℃に制御さ
れ、熱交換＄１７．１８を介して前記セパレータ３で分
離された一次蒸気２ａと、前記フラッシャ４で分離され
た二次蒸気１９ａとに供与される。なお発熱反応器１６
から排出される２プロパツ一ル濃度の高い混合蒸気２０
は、前記熱交換器１４に戻され、ここで前記混合蒸気１
１と熱交換されて冷却された混合蒸気２１となり、前記
吸熱反応器６へ導入される。

前記熱交換器１７．１８を介してそれぞれ反応熱を供与
された一次蒸気２ａおよび二次蒸気１９ａは、１３０℃
〜２２０℃に昇温されて過熱蒸気２２．２３となり、タ
ービン２４へ供給される。

かくしてタービン２４が駆動され、このタービン２４と
同軸に連結された発電機２５が回転し、電力が発生する
。

タービン２４を駆動した後の過熱蒸気２２゜２３は、低
圧・低温の蒸気２６となって復水器２７へ入る。ここで
蒸気２７中の凝縮性ガスは、凝縮されて温水２８となり
、水槽３１に貯められる。また蒸気２６中の不凝縮性ガ
ス２９は、真空ポンプ３０で復水器２７から系外へ排出
される。

水槽３１に貯められた温水２８は、ポンプ３２で冷却塔
３３に送られる。冷却塔３３に送られた温水２８の一部
は蒸発し、残りは冷却水３４．３５となる。一方の冷却
水３４はポンプ３６で前記復水器２７に送られ、蒸気２
６を凝縮させるための冷却水として用いられる。他方の
冷却水３５はポンプ３７で前記冷却器８に送られ、混合
蒸気７の冷却のために用いられる。

セパレータ３からフラッシャ４へ送り出される熱水２ｂ
と、熱交換器５へ送り出される熱水２Ｃとの分配比率は
、熱水２ｃから熱交換器１７゜１８において一次蒸気２
ａ、二次蒸気１９ａを過熱するのに必要な熱量が確保さ
れるように決められる。なおフラッシャ４からの熱水１
９ｂは、熱交換器５で熱交換を行なった後の熱水１９ｃ
と合流されて熱水１９ｄとなり、還元井３８へ戻される
。

本実施例によれば次のような作用効果を奏する。

すなわち、熱水２ｃが保有している熱エネルギーの利用
により、タービン２４に供給される一次蒸気２ａ’と二
次蒸気１９ａとが過熱蒸気２２．２３とされることから
、タービン２４における膨張終了点の蒸気の乾燥度が大
きくなり、タービン２４の背圧を小さくできる。その結
果、地熱エネルギーの利用効率を益め得ると共に、ター
ビン２４における熱エネルギー・機械エネルギーの変換
効率を高め得ることになり、発電効率を著しく向上さ得
るものとなる。

「実験例」 生産井１から取出される蒸気と熱水との混合物２の性状
は、場所によって大きく異なるが、−例として生産井１
から取出される混合物２の蒸気と熱水との割合が１対２
であって、従来の地熱発電プラントであると次のような
状態を呈する場合に、本発明を適用してみた。なお、タ
ービン入口の一次蒸気をＡに二次蒸気をＢ１タービン背
圧をＣとする。

Ａニア、２０ａｔａ、１６５℃ Ｂ：１．６０ａｔａ、１１３℃ Ｃ：０．　０９ａｔａ 上記の場合に本発明を適用した結果を、Ａ′。

Ｂ’　、Ｃ’で示すと、 Ａ’　　ニア、２０ａｔａ、１９０℃ Ｂ’　　：１．６０ａｔａ、１９０℃ Ｃ’　　：０．０５ａｔａ となった。そして、発電量は従来例に比べて約７％も増
加した。この発７１ｉ量が増加した理由は、タービン２
４の人口の蒸気を熱交換器１７，１８１；：よって過熱
蒸気２２．２３とした為に、タービン２４の出口蒸気２
６の乾燥度が大きくなり、タービン２４の背圧を従来よ
り小さくすることができた為である。

なお本発明は前記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変形実施可能である
のは勿論である。

〔発明の効果〕

本発明によれば、熱水が保有している熱エネルギーの利
用により、タービンに供・給される一次蒸気と二次蒸気
とが過熱蒸気とされることから、夕−ビンにおける膨張
終了点の蒸気の乾燥度が大きくなり、タービンの背圧を
小さくできる。その結果、地熱エネルギーの利用効率が
高く、しかもタービンにおける熱エネルギー・機械エネ
ルギーの変換効率が高く、発電効率を著しく向上させ得
る地熱発電プラントを提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の地熱発電プラントの一実施例を示す系
統図、第２図は従来の地熱発電プラントの一例を示す系
統図である。 １・・・生産井、２．９・・・混合物、２ａ・・・−次
蒸気、２ｂ、２ｃ、１９ｂ、１９ｃ・・・熱水、３・・
・セパレータ、４・・・フラッシャ、５．１４，１７．
１８・・・熱交換器、６・・・吸熱反応器、　７．１１
．１５゜２０．２１・・・混合蒸気、８・・・冷却器、
１０・・・還流器、１２・・・液体、１３，３２，３６
．３７・・・ポンプ、１６・・・発熱反応器、１９ａ・
・・二次蒸気、２２゜２３・・・過熱蒸気、２４・・・
タービン、２５・・・発電機、２６・・・蒸気、２７・
・・復水器、２８・・・温水、２９・・・不凝縮性ガス
、３０・・・真空ポンプ、３１・・・水槽、３３．３４
・・・冷却塔、３５・・・冷却水、３８・・・還元井。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 地熱により発生した蒸気でタービンを駆動して発電する
   地熱発電プラントにおいて、地熱により発生した熱水と
   蒸気との混合物から上記熱水と蒸気とを分離する分離手
   段と、この分離手段により分離された熱水の熱エネルギ
   ーを、２プロパノールをアセトンと水素とに分解する吸
   熱反応により回収する吸熱反応器と、この吸熱反応器で
   回収した熱エネルギーを用いて前記熱水の温度より高い
   温度でアセトンと水素とから２プロパノールを合成する
   発熱反応器と、この発熱反応器による反応熱により前記
   分離手段により分離された蒸気を過熱して過熱蒸気とな
   しタービンに供給する手段とを具備したことを特徴とす
   る地熱発電プラント。