JPS6328890A - 地熱発電プラントなどにおけるスケ−ルの化学的洗浄法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、地熱発電プラントの蒸２生産井内や地上設備
の蒸気セパレータ及び配管等に付着生成した炭酸塩スケ
ールを溶解除する化学的洗浄法に関する。

〔従来の技術〕

地質が主として石灰岩層よりなる熱水卓越型の地熱地帯
の地熱発電プラットでは、蒸気生産井内熱水の７ラツシ
ングポイント（ＦｌａｓｈｉｎｇＰｏｉｎｔ）付近に炭
酸カルシウムを主取分とするスケールが析出し、井戸の
閉塞による蒸気生産量の減少とタービンの出力低下を招
くことが知られている。また、蒸気生産井以後くおいて
も蒸気セパレータや配管など地上設備にスケールが付着
して、発電の念めの連続運転に支障をきたしている。

ところで、一般に地熱発電プラントの蒸気生産井戸内に
生成付着するスケールは、高温安定型のカルサイト（方
解石）の固い結晶であるが、地上の機器や配管内に生成
付着するスケールは、低温安定型のアラゴナイト（アラ
レ石〕の柔かｚｉ晶である。上記井戸内より採取したス
ケールの化学組成の一例を示すと、ＣａＣＯ３７＆２覧
５ｒ（１！０３１９．５％、ＢａＣＯ３α１９チ、Ｍ　
ｇＯ０３α５５チ、Ｓ　ｉ　ｏ、　　α１９′％であり
、またＣ　ａ　Ｃ０３が９９チとい５例も存在し、この
ようにスケールはカルシウムを主取分とする炭酸塩より
なっている。

この炭酸カルシウムを主取分とするスケールの除去対策
として、従来は蒸気の生産を一時中止して行うポーリン
グ法と酸洗浄法が採用さｎている。ポーリング法とは切
削機で井戸に穴をあける方法であり、また、酸洗浄法と
は塩酸液を使用してスケールを溶解除去する方法である
。

〔発明が解決しようとする問題点」 このような炭酸カルシウムを主取分とするスケール除去
対策手段として、従来採用さｎている前記ポーリング法
は、閉塞スケールの除去を数日で行うことができるけｎ
ども、リグの準備や撤去Ｖｒ−１ケ月以上全以上するた
め、七〇に要する費用およびその間の蒸気生産中止によ
る経済的損失が非常に大きい欠点を有している。また、
前記酸洗浄法では作業期間が１０日間程度を要するもの
であり、旺済性から見た場合ポーリング法よりすぐｎて
いるものの、２００℃前後の耐熱性のある塩酸用腐食抑
制剤がまだ開発されていないため、蒸気生産井内の鋼管
材腐食とその鋼材腐食による水素ガス発生に伴う危険性
および有機系腐食抑制による臭気公害の問題が存在する
。

〔目的〕

そこで、蒸気生産井内などに虫取した炭酸カルシウム、
炭酸マグネシウム、炭酸バリウム。

炭酸ストロンチウム等のスケールに対して溶解除去力が
すぐｎでおり、しかも、蒸気生産井内の鋼管材腐食およ
び臭気公害など全く問題のない洗浄剤を提供する必要性
から、本発明者等は研死を進めた結果すぐｎｆｃ況浄剤
を見出し本発明を完成したものである。すなわち、本発
明は上述の炭酸塩からなるスケールを容易に溶解除去す
ることができ、しかも、鋼材腐食および臭気公害など全
く生じない地熱発電プラントなどにおけるスケールの化
学的洗浄法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〕

そして、本発明は、上記目的を連取する手段として、ア
ミノポリカルボン酸水溶液にアルカリ剤ｔ−添加した混
合溶液（ｐＨ５〜１０〕を洗浄剤として使用する点にあ
る。すなわち、本発明は、アミノポリカルボン酸の少な
くとも−１以上の水溶液に、アルカリ剤を少なくとも一
種以上を添加し、ｐＨ′ｔ−５〜１０に調整してなる混
合溶液を地熱発電プラントの蒸気生産井内に注入し、こ
の蒸気生産井内に生成付層しているスケールを溶解除去
することを特徴とする地熱発電プラントなどにおけるス
ケールの化学的洗浄法である。

本発明で使用するアミノポリカルボン酸としては、エチ
レンジアミン四酢酸、ンクロヘキサンジアミン四酢酸、
ジエチレントリアミン五酢酸、エチルエーテルジアミン
四酢酸、グリニールエーテルジアミン四酢酸等の１種又
は２種以上の混合物があげらｎる。又、アルカリ剤とし
てはアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
ヒドラジン、モノエタノールアミン。

ジェタノールアミン、トリエタノールアミン等の１種又
は２汽以上の混合物が使用さｎる。

又、本発明の溶解除去する対象スケールは炭酸カルシウ
ム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、炭酸ストロンチ
ウム等である。

本発明におけるアミノポリカルボン酸とアルカリ剤との
混合溶液からなる洗浄剤（以下混合洗浄剤という。）は
、好ましくは２００℃前後（蒸気生産井内の温度）の温
度条件で使用することによシ、カルシウム、マグネシウ
ム、バリウム、ストロンチウムなどの炭酸塩からなるス
ケールに対し非常にすぐｎた溶解力を有するばかｐでな
く、腐食抑制剤を添加しなくても鋼材に対する腐食が無
視できる程度である作用効果を奏するものである。

本発明による洗浄法を具体的に説明すると、本発明では
、地熱発電プラントの蒸気生産を一時中止した後、混合
洗浄剤を蒸気生産井内の７ラツシングポイント付近に注
入する。このため、混合洗浄剤注入管を蒸気生産井の７
ラツシングポイント付近まで挿入するものでちる。

本発明の混合洗浄剤による炭酸塩スケールの溶解力は、
アミノポリカルボン酸の濃度により左右さｎるものであ
シ、このため、混合洗浄剤中のアミノポリカルボン酸濃
度は、洗浄対象物に生成付着した炭酸塩のスケール量に
よって決定さｎるものであるが、効果的な洗浄を達成す
るためには、５〜１０重量％の濃度が好まし込。

混合洗浄剤中のアルカリ剤そのものは炭酸塩スケールに
対して何ら溶解作用はないが、アルカリ剤はアミノポリ
カルボン酸に併用添加して、このアミノポリカルボン酸
水溶液のｐＨを調整するためのものであり、このｐＨを
調整することによりアミノポリカルボン酸の水に対する
溶解度を増加させることができるものである。したがっ
て、アルカリ剤の併用添加は、炭酸塩スケールの溶解に
対する補助的作用を奏するものであり、重要な役目を果
すものである。このような理由から、本発明の混合洗浄
剤のｐＨは５〜１０、好ましくは６〜１０に調整するも
のである。すなわち、ｐＨが５よりも小であると、例え
ばアルカリ剤を添加しても混合洗浄剤のｐＨが４である
とすると、アミノポリカルボン酸の溶解度が非常に小と
なり、混合洗浄剤中のアミノポリカルボン酸の濃度が所
望値とならず、その結果、炭激塩スケールに対する溶解
作用が低下する。さらには、蒸気生産井内の鋼管材を腐
食させることになり好ましくない。一方、ｐｕｔ−１０
より大とすると、アミノポリカルボン酸のｃｏｏＦｉ基
中の…がアルカリ剤によって殆んど消費さｎることにな
シ、その結果、炭酸塩スケールに対する溶解作用を低下
させる。以上の理由から、本発明では、混合洗浄剤のｐ
Ｈを５〜１０、好ましくは６〜１０に調整するのが好ま
しい。

本発明による洗浄法において、炭酸塩スケールを溶解除
去するときの効果的な洗浄温度は高温であｎばある程溶
解力が大きく、できｔはアミノポリカルボン酸の分解温
度より少し低い程度の温度が一番好ましい。辛ｒｖＣ炭
酸塩スケールが生成付着している地熱発電プラントの蒸
気生産井内の温度は、通常２００〜２５０℃であるため
、洗浄に当っては何ら加熱する必要がなく、混合洗浄剤
をスケール付着部ＶＣ注入するのみで十分である。

本発明で使用するアミノポリカルボン酸とｐＨ調整用ア
ルカリ剤とからなる混合洗浄剤による炭酸塩スケールの
溶解作用を、アミノポリカルボン酸としてエチレンジア
ミン四酢酸を、また、アルカリ剤として水酸化ナトリウ
ムを例にあげて説明すると、こｎは次の（１２式〜（４
）式に示すように、エチレンジアミン四酢醒のカルシウ
ム。

マグネシウム、バリウム、ストロンチウムニ対するキｖ
−）化作用が高温において強力に働き、炭酸塩スケール
金溶解していると推測さｎる。

Ｏａ　００３　＋Ｎａ３　ＨＹ　＋Ｎａ２＋ＣａＹ’−
）−Ｎａｎｏ　ｏ３ｍ　ｍ　４　＋　（１）式Ｍｇ０Ｏ
Ｉ＋Ｎａ５ＨＹ　−＋Ｎａ２　ＭＥＴ’　＋ＮａＨＣＯ
３−−−−（２）式ＢａＯ０３＋Ｎａ５ＨＹ　耐Ｎａ２
　ＢａＹγ十ＮａＨｃｏ３・・・・（３）式Ｓｒ　００
３　　＋Ｎａ３　ＨＹ　　−＋　Ｎａｐ　　８　ｒ’！
−−）−ＮａＨＣＯ３＆　６　＆　＋　　（４ン式（た
だＬ　、Ｎ　ａ３　ＨＹはエチレンジアミン西酢酸のナ
トリウム塩を表わし、Ｙ−はエチレンジアミン西酢酸の
陰イオンを表わす。） 〔実施例〕 本発明の実施例を第１表に示す。この表に示す組成の混
合洗浄剤１００ｄをテフロン内張り鉄製容器にとシ、こ
ｆｔＫ：　Ｓ　Ｔ　Ｐ　Ｔ材（、Ｔ工Ｓ規格の鋼材）の
短冊形テストピース（表百積３２備りを浸漬した試験お
よび実機の蒸気生産井内より採取した炭酸塩スケール（
Ｃ！ａｃ０３　６４％、ＭｇＣＯ３４，０％、ＳｒＣＯ
３２５，２％、　　ＢａＣＯ３＆４％）並びに高純度の
天然方解石（９９０％ＣａＯ０３）を５ｍｍ角度に砕い
たものを入ｎた試験を行った。

そして、この試験方法としては、上記テフロン内張り鉄
製容器内の混合洗浄剤に上記テストピースを浸漬し、ま
た、上記炭酸塩スケールおよび天然方解石の粉砕物をそ
ｎぞ汎各別に混合洗浄剤に混入し、上記容器を密閉した
後空気乾燥器中に所定の温度に維持して６時間加温し、
（その間３０分間毎に１回の割合で容器を取出して左右
に動かし、容器中の混合洗浄剤を攪拌した。）水冷後密
閉容器の蓋を開けて、上記テストピースの場合はこｎを
取出し、その腐食減食（■／ｄ・ｈｒ）を測定し、また
、炭酸塩スケールおよび天然方解石の場合は炭酸塩スケ
ールおよび方解石の溶解率（％）（原子吸光光度計によ
る定量分析）を測定した。さらに比較のため塩酸液に駿
腐食抑制剤を添加して同様の試験を行ったが、洗浄温度
については、テストピース（鋼材）の腐食による水素ガ
ス発生の危険性があるので、上記実施例よシ１００℃低
い１００℃で行つ喪。

こｎらの試験結果を第１表に示す。

第１表から明らかなよりに、本発明の実施例である試験
番号１〜１２はアミノポリカルボン酸の単独１ｃｐＨ調
整剤（アルカリ剤〕を単独添加して、ｐＨを５〜１１の
範囲に調整し九混合洗浄剤を使用したものである。（な
お、ｐＨ４以下ではアミノポリカルボン酸の溶解度が非
常に小であるので使用しなかった。）何ｎの実施例でも
、ｐＨ１１を除いたｐＨ５〜１０までの範囲内では炭酸
塩スケールの溶解率は実機スケールで９２〜１００チ、
高純度の天然方解石でも８０〜９５チを示している。ｐ
Ｈが５になるとテストピース（ＳＴＰＴ材）の腐食減量
が大きくなシ、アミノポリカルボン酸が鋼材に消費さｎ
るため、炭酸塩スケールの溶解率はｐＨ６に比して若干
低くなっている。また、ｐＨが１１になると炭酸塩スケ
ールの溶解率は急に低下しているが、こｎはｐＨが１１
になるとアミノポリカルボン酸の０ＯＯＨ基の■がｐＴ
ｉ調整剤（アルカリ剤）によって全部消費さｎるため炭
酸塩スケールに対するキレート化作用が弱まると考えら
ｎる。

実施例の試験番号１３〜２０はアミノポリカルボン酸の
二種併用にｐＨ調整剤（アルカリ剤）七二程併用添加し
て、ｐＨを５〜１１の範囲に調整した混合洗浄剤である
が、何れも実施例試験番号１〜１２の結果と特に差異は
ない。

一方、比較例の試験番号２１１１、従来法の塩酸洗浄結
果を示すものであるが、炭酸塩スケールに対する溶解率
が高す反面、テストピース（ＳＴ　Ｐ　Ｔ材）の腐食減
量は実憬の約１７２の洗浄温度においてさえ非常に大き
いものであり、そして、もし実機並みの２００℃で試験
すると、更に腐食量が増大し、蒸気生産井内の鋼管材を
貫通する危険性と水素ガス発生に伴なう危険性が生ずる
ものである。

〔発明の効果〕

本発明は、以上詳記したように、アミノポリカルボン駿
とアルカリ剤とからなる混合洗浄剤（ｐＨ５〜１０）ｔ
−使用するものであるから、従来の塩酸洗浄に比較して
、腐食抑制剤を添加する必要がなく、そして、蒸気生産
井内の鋼管材に対する腐食は無視することができ、炭酸
塩スケールに対する溶解が優先的に作用し効率よく洗浄
することができる効果を生ずる。また、本発明では、上
記したように、蒸気生産井内の鋼管材に対する腐食性を
無視することができるので、水素ガス発生に伴なり危険
性が全くなく、しかも、腐食抑制剤としてＭ機系の添加
剤などを使用する必要がないので、臭気公害の問題も全
くないものである。その上、本発明では、従来のポーリ
ング法あるいは塩酸洗浄法にくらべ、炭酸塩スケール溶
解除去後の後始末を殆んど必要としないので、作業期間
を大幅に短縮でき、七〇による経済的メリットが非常に
大きい効果が生ずるものである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　アミノポリカルボン酸の少なくとも一種以上の水溶液
   に、アルカリ剤を少なくとも一種以上を添加し、ｐＨを
   ５〜１０に調整してなる混合溶液を地熱発電プラントの
   蒸気生産井内に注入し、この蒸気生産井内に生成付着し
   ているスケールを溶解除去することを特徴とする地熱発
   電プラントなどにおけるスケールの化学的洗浄法。