KR101756750B1 - A device of geothermal power generation with a scale prevention function - Google Patents

A device of geothermal power generation with a scale prevention function Download PDF

Info

Publication number
KR101756750B1
KR101756750B1 KR1020160161210A KR20160161210A KR101756750B1 KR 101756750 B1 KR101756750 B1 KR 101756750B1 KR 1020160161210 A KR1020160161210 A KR 1020160161210A KR 20160161210 A KR20160161210 A KR 20160161210A KR 101756750 B1 KR101756750 B1 KR 101756750B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
geothermal water
geothermal
scale
water
power generation
Prior art date
Application number
KR1020160161210A
Other languages
Korean (ko)
Inventor
박창영
윤종호
김종경
강병현
Original Assignee
코오롱환경서비스주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 코오롱환경서비스주식회사 filed Critical 코오롱환경서비스주식회사
Priority to KR1020160161210A priority Critical patent/KR101756750B1/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101756750B1 publication Critical patent/KR101756750B1/en

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • C02F5/08—Treatment of water with complexing chemicals or other solubilising agents for softening, scale prevention or scale removal, e.g. adding sequestering agents
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F5/00—Softening water; Preventing scale; Adding scale preventatives or scale removers to water, e.g. adding sequestering agents
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E21—EARTH DRILLING; MINING
    • E21B—EARTH DRILLING, e.g. DEEP DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
    • E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
    • F24J3/08—
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24T—GEOTHERMAL COLLECTORS; GEOTHERMAL SYSTEMS
    • F24T10/00—Geothermal collectors
    • F24T2010/50—Component parts, details or accessories
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10—Geothermal energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W10/00—Technologies for wastewater treatment
    • Y02W10/30—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies
    • Y02W10/37—Wastewater or sewage treatment systems using renewable energies using solar energy

Abstract

본 발명은 지열발전 장치에 관한 것으로서, 지중의 지열수가 지열수 유입관으로 유동되어 열교환기를 거친 후 지열수 배출관으로 유동되어 지중으로 배출되는 지열발전 장치에 있어서, 상기 지열수에 석회(lime), 소다(soda), 폴리머, 산(acid) 및 스케일 억제제 중 어느 하나 이상이 투입되는 지열발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal power generation apparatus, wherein geothermal heat in the ground flows into a geothermal water inflow pipe, flows through a heat exchanger, flows into a geothermal water discharge pipe and is discharged to the ground, Wherein at least one of soda, polymer, acid, and scale inhibitor is introduced.

Figure R1020160161210
Figure R1020160161210

Description

스케일 방지 기능을 구비한 지열발전 장치{A device of geothermal power generation with a scale prevention function} [0001] The present invention relates to a geothermal power generation apparatus having a scale prevention function,

본 발명은 지열발전 장치에 포함된 지열수 유입관 및 지열수 배출관에서 스케일 발생을 방지할 수 있는 스케일 방지 기능을 구비한 지열발전 장치에 관한 것으로서, 구체적으로 스케일 방지를 위하여 지열수에 스케일 억제제, 석회, 소다, 폴리머, 산 등을 투입하되, 지열수 온도에 따라 그 투입되는 약품을 달리하여 지열수 유입관 및 지열수 배출관의 스케일 발생을 효율적으로 최소화할 수 있는 지열발전 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a geothermal power generation apparatus having a scale prevention function capable of preventing generation of scales in a geothermal water inlet pipe and a geothermal water discharge pipe included in a geothermal power generation apparatus. More specifically, in order to prevent scale, The present invention relates to a geothermal power generator capable of efficiently minimizing scale generation of a geothermal water inflow pipe and a geothermal water discharge pipe by supplying chemicals such as lime, soda, polymer, and acid into the geothermal water.

자연계에는 지열, 수열, 태양열, 공기열과 같이 다양한 열원이 존재하며, 이중 지구 내부로부터 표면을 거쳐 외부로 나오는 지열은 지구의 광범위한 열원으로 활용할 수 있는 지속 및 재생 가능한 에너지로서, 에너지 절감 및 이산화탄소의 배출을 저감시킬 수 있는 대안으로 관심이 집중되고 있다.In the natural world, there are various heat sources such as geothermal, hydrothermal, solar heat, and air heat, and the geothermal heat from the inside of the earth through the surface to the outside is sustainable and renewable energy that can be used as an earth's broad heat source. Interest is being focused on as an alternative to mitigate.

특히, 화산 지역이나 온천 지역의 경우 200℃ 이상의 고온의 지열수가 존재하는데, 지열발전 장치는 이러한 고온의 지열수에 포함된 열원을 이용하여 발전하는 장치이다.Especially, in the volcanic area and the hot spring area, geothermal water having a high temperature of 200 ° C or more exists, and the geothermal power generator is a device that generates electricity by using the heat source included in such high temperature geothermal water.

도 1을 참조하여 종래의 지열발전 장치를 설명한다.The conventional geothermal power generation apparatus will be described with reference to FIG.

일반적인 지열발전 장치는, 고온의 지열수에 포함된 열을 축출하기 위해 고온의 지열수가 순환되도록 하되 열교환기(30)를 거치면서 순환되도록 하며, 열교환기(30)를 거치면서 순환되는 발전기용 작동유체가 열교환기(30)를 통하여 고온의 지열수로부터 열을 공급받아 증기가 된 상태에서 터빈 회전에 이용됨에 따라 전기가 생산되는 장치이다.In general, a geothermal power generation apparatus is configured such that hot geothermal water is circulated so as to discharge heat contained in geothermal water at a high temperature, circulated through a heat exchanger 30, and is circulated through a heat exchanger (30) The fluid is supplied through the heat exchanger 30 from the geothermal water at a high temperature and is used for rotating the turbine in the state of being steam.

열교환기(30)는 지중으로 매립된 지열수 유입관(10)과 열교환기(30)에서 열 교환된 지열수가 다시 지중으로 배출되는 지열수 배출관(20)에 연결된다.The heat exchanger (30) is connected to the geothermal water inlet pipe (10) buried in the ground and the geothermal water outlet pipe (20) where the geothermal water heat exchanged in the heat exchanger (30)

지열수 유입관(10)과 지열수 배출관(20)은 대략 지하 2 내지 3km 깊이까지 매립된다.The geothermal water inflow pipe 10 and the geothermal water discharge pipe 20 are buried to a depth of about 2 to 3 km underground.

지열발전 장치를 장기간 운용하면 지열수 유입관(10)과 지열수 배출관(20)의 관 내부에 스케일이 발생하게 되는데, 지열수 유입관(10)과 지열수 배출관(20) 내부에 스케일이 심하게 발생된 경우 실질적으로 스케일을 제거할 수 없어 재시공이 불가피하며, 재시공하는 경우 막대한 비용이 발생되며 재시공 기간동안 지열발전 장치 운전이 정지되어야 하는 문제점이 발생된다. Scale is generated in the geothermal water inlet pipe 10 and the geothermal water outlet pipe 20 when the geothermal power generator is operated for a long period of time. The scale can not be removed substantially in case of occurrence, and the re-work is inevitable. In case of re-work, a great cost is incurred, and the operation of the geothermal power generation device must be stopped during the re-run period.

스케일 발생 성분과 관련하여 일반적인 지열발전 장치에 이용될 수 있는 지열수의 주요 성분은 아래의 표 1과 같다.The major components of the geothermal water that can be used for general geothermal generators in relation to scale generators are shown in Table 1 below.

[표 1][Table 1]

Figure 112016117359524-pat00001
Figure 112016117359524-pat00001

이러한 성분 중에서 지열수 유입관 및 지열수 배출관의 내부에 스케일을 발생시키는 성분은 Ca, SiO2, HCO3로 알려져 있다. Among these components, components that generate scale inside the geothermal water inflow pipe and the geothermal water discharge pipe are known as Ca, SiO 2 , HCO 3 .

저온 또는 상온 상태의 일반수(하수 또는 상수)에서 상술한 성분으로 인하여 발생되는 스케일은 산(acid)을 투입하거나 석회 등을 투입하여 연수화시키는 등 일반적인 수처리 공정을 통하여 어느 정도 방지되는 것으로 알려져 있다. It is known that the scale generated due to the above-mentioned components in the general water (sewage or constant water) at a low temperature or a normal temperature is prevented to some extent by a general water treatment process such as acid application or lime application.

그러나 일반적으로 적용되는 수처리 공정에 적용되는 일반수(하수 또는 상수) 상태와 달리, 지열수는 100℃을 초과하는 고온의 상태일 수 있고, 나아가 고온의 기체까지 포함된 상태인데, 이러한 고온 상태의 지열수에 의해 관 내부에 발생될 수 있는 스케일을 효율적으로 방지할 수 있는 기술은 아직까지도 개시되고 있지 않다.However, unlike the general water (sewage or constant) state applied to the general water treatment process, the geothermal water may be in a state of high temperature exceeding 100 ° C., and furthermore, it includes a state of high temperature gas. A technique capable of effectively preventing the scale that can be generated inside the pipe by the geothermal water has not yet been disclosed.

(특허문헌 1) KR10-2013-0039978 A (Patent Document 1) KR10-2013-0039978 A

고온의 지열수를 이용하여 전기를 생산하는 지열발전 장치에 있어서, 고온의 지열수가 유동하는 관 내부에서 발생될 수 있는 스케일을 효율적으로 방지할 수 있는 지열발전 장치를 제공하고자 한다.The present invention provides a geothermal power generation apparatus capable of effectively preventing scales that can be generated in a pipe through which hot water flows, in a geothermal power generation apparatus that generates electricity using hot geothermal water.

나아가, 스케일 발생 방지와 더불어 지열발전 장치의 발전 효율성을 증가시킬 수 있는 지열발전 장치를 제공하고자 한다.Furthermore, it is an object of the present invention to provide a geothermal power generation device capable of increasing the power generation efficiency of a geothermal power generation device in addition to prevention of scale generation.

상술한 과제를 해결하고자 본 발명에 따른 지열발전 장치는, 지중의 지열수가 지열수 유입관(10)으로 유동되어 열교환기(30)를 거친 후 지열수 배출관(20)으로 유동되어 지중으로 배출되는 지열발전 장치에 있어서, 상기 지열수에 석회(lime), 소다(soda), 폴리머, 산(acid) 및 스케일 억제제 중 어느 하나 이상이 투입된다.In order to solve the above-described problems, the geothermal power generation apparatus according to the present invention is characterized in that geothermal heat in the ground flows into the geothermal water inflow pipe 10, flows through the heat exchanger 30, flows into the geothermal water discharge pipe 20, In the geothermal power generation apparatus, at least one of lime, soda, polymer, acid, and scale inhibitor is added to the geothermal water.

바람직하게는, 상기 지열수의 온도가 150℃ 이상인 경우, 석회(lime), 소다(soda) , 폴리머, 산(acid) 및 스케일 억제제 중에서, 상기 지열수에 산(acid) 및 스케일 억제제 중 어느 하나 이상만이 투입된다.Preferably, when the temperature of the geothermal water is 150 ° C or higher, any one of acid and scale inhibitor may be added to the geothermal water among lime, soda, polymer, acid and scale inhibitor Only the above is inserted.

바람직하게는, 상기 지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수에 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상을 투입하는 전처리부(100); 및 상기 지열수 배출관(20)으로 유동되는 지열수에 석회(lime), 소다(soda) , 폴리머, 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상을 투입하는 후처리부(200)를 포함한다.Preferably, the pretreatment unit 100 injects at least one of a scale inhibitor and an acid into the geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe 10; And a post-treatment unit 200 for injecting at least one of lime, soda, polymer, scale inhibitor and acid into the geothermal water flowing into the geothermal water discharge pipe 20.

바람직하게는, 상기 열교환기(30)으로부터 열을 공급받는 발전기(40)를 더 포함하며, 상기 전처리부(100)는 상기 지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수에 포함된 기체를 분리하는 기수분리기(120)를 더 포함하며, 상기 기수분리기(120)에서 분리된 기체가 상기 발전기(40)에 공급된다.The pretreatment unit 100 may further include a generator 40 that receives heat from the heat exchanger 30 and separates the gas contained in the geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe 10 And a gas separated from the water separator (120) is supplied to the generator (40).

바람직하게는, 상기 후처리부(200)는, 석회(lime)가 투입된 상기 지열수가 체류하는 제1차 침전조(220); 및 상기 제1차 침전조(220)에서 유출된 이후, 소다(soda) 및 폴리머 중 어느 하나 이상이 투입된 상기 지열수가 체류하는 제2차 침전조(260)를 포함하며, 상기 제2차 침전조(260)에서 유출된 지열수에 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상이 투입된다.Preferably, the post-treatment unit 200 includes a first primary settling tank 220 in which the geothermal water charged with lime is retained; And a second settling tank (260) in which the geothermal water in which at least one of soda and polymer is charged remains after flowing out from the first settling tank (220). The second settling tank (260) And at least one of a scale inhibitor and an acid is injected into the geothermal water discharged from the reactor.

본 발명에 따른 지열발전 장치에 따라 지열발전 장치에 사용되는 지열수를 처리하여 지열수 유입관 및 지열수 배출관의 내부에 스케일이 발생되는 것을 방지할 수 있으며, 나아가 지열발전 장치의 내구성을 향상시킬 수 있고, 이에 따라 지열발전 장치의 경제성을 증가시킬 수 있다.The geothermal power generation apparatus according to the present invention can treat the geothermal water used in the geothermal power generation apparatus to prevent scales from occurring in the geothermal water inflow pipe and the geothermal water discharge pipe and further improve the durability of the geothermal power generation apparatus So that the economical efficiency of the geothermal power generation apparatus can be increased.

또한, 지열수의 온도에 따라 그 처리 공정을 달리하는 바, 비용 대비 스케일 발생 방지 효과가 월등히 뛰어나다.In addition, since the treatment process is changed according to the temperature of the geothermal water, the effect of prevention of the occurrence of scale against cost is remarkably excellent.

또한, 지열수에 포함된 증기 또는 기체를 분리하여 발전기에 공급함으로써 스케일 발생을 방지함과 동시에 발전기의 생산성을 증가시킬 수 있다.In addition, steam or gas contained in the geothermal water is separated and supplied to the generator, thereby preventing scale generation and increasing the productivity of the generator.

도 1은 일반적인 지열발전 장치의 구조를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 지열발전 장치에서 지열수 순환에 따른 스케일 발생 방지를 위한 처리 공정을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 지열수가 200℃인 경우, 스케일 억제제에 의한 스케일 발생 저감 효과 데이터를 도시한 도면이다.
도 4는 지열수가 80℃인 경우, 스케일 억제제에 의한 스케일 발생 저감 효과 데이터를 도시한 도면이다.1 is a view showing the structure of a general geothermal power generation apparatus.
FIG. 2 is a view schematically showing a treatment process for preventing scale generation due to geothermal water circulation in the geothermal power generation apparatus according to the present invention.
Fig. 3 is a graph showing scale generation reduction effect data by the scale inhibitor when the geothermal temperature is 200 占 폚.
Fig. 4 is a graph showing scale generation reduction effect data by the scale inhibitor when the geothermal temperature is 80 캜. Fig.

이하, 본 발명에 따른 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의성을 위해 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자 또는 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the method according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, the terms described below are defined in consideration of the functions of the present invention, which may vary depending on the intention or custom of the user or operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout this specification.

도 2 내지 도 4를 참조하여 설명한다.Will be described with reference to Figs. 2 to 4. Fig.

본 발명에 따른 지열발전 장치는 지중의 지열수가 유입되는 지열수 유입관(10), 지열수 유입관(10)에서 유동되는 고온의 지열수가 거치면서 열 교환이 일어나는 열교환기(30), 고온의 지열수에서 열 교환이 일어나는 열교환기(30)로부터 열을 공급받아 발전하는 발전기(40), 열교환기(30)에서 배출된 지열수가 유동되는 지열수 배출관(20)을 포함한다.The geothermal power generation apparatus according to the present invention includes a geothermal water inflow pipe 10 into which geothermal water in the ground flows, a heat exchanger 30 in which heat exchange takes place while a hot geothermal water flowing in the geothermal water inflow pipe 10 flows, A generator 40 that generates heat by receiving heat from the heat exchanger 30 where heat exchange occurs in the geothermal water, and a geothermal water discharge pipe 20 through which the geothermal water discharged from the heat exchanger 30 flows.

지중의 지열수는 지열수 유입관(10)으로 유입되어 열교환기(30)를 거친 이후, 지열수 배출관(20)으로 배출된 다음 다시 지중으로 배출된다.The geothermal water in the ground flows into the geothermal water inflow pipe 10, passes through the heat exchanger 30, is discharged to the geothermal water discharge pipe 20, and then discharged to the ground.

본 발명에 따른 지열발전 장치는, 지열수가 유동되는 지열수 유입관(10) 및 지열수 배출관(20)에서 발생될 수 있는 스케일을 방지하기 위한 것으로, 지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수에 스케일 억제제 등을 투입하거나 지열수를 처리하는 전처리부(100)와, 지열수 배출관(20)으로 유동되는 지열수에 스케일 억제제 등을 투입하거나 지열수를 처리하는 후처리부(200)을 포함한다.The geothermal power generation apparatus according to the present invention is for preventing scales that can be generated in the geothermal water inflow pipe 10 and the geothermal water discharge pipe 20 in which geothermal water flows, A pretreatment unit 100 for applying a scale inhibitor or the like to the water or treating geothermal water, and a post-treatment unit 200 for applying a scale inhibitor or the like to the geothermal water flowing into the geothermal water discharge pipe 20, do.

본 발명에 따른 지열발전 장치에서는 지열수에 석회(lime), 소다(soda), 폴리머, 산(acid) 및 스케일 억제제 등이 투입되어 지열수 유입관(10) 및 지열수 배출관(20)의 스케일 발생을 방지한다.In the geothermal power generation apparatus according to the present invention, lime, soda, polymer, acid and scale inhibitor are injected into the geothermal water and the scale of the geothermal water inflow pipe 10 and the geothermal water discharge pipe 20 Thereby preventing occurrence.

스케일 억제제는 지열수에 포함된 성분들의 물리적 화학적 반응으로 생성될 수 있는 염의 결정이 침전될 정도로 커지는 것을 방지하는 것으로, 결정을 형성하는 면에 스케일 억제제가 흡착되어 과포화된 염이 결정의 표면으로 끌려가지 않도록 하여 염의 결정이 커지는 것을 방지한다.The scale inhibitor prevents a crystal of a salt which can be formed by the physical and chemical reaction of the components contained in the geothermal water from becoming large enough to precipitate. The scale inhibitor is adsorbed on the surface forming the crystal and the supersaturated salt is attracted to the surface of the crystal Thereby preventing the crystals from becoming larger.

지열수 온도에 따른 스케일 억제제의 효과를 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 본 실험에서 사용된 스케일 억제제는 PWT(회사명)사의 SpectraGuard(상품명)이다.The effect of the scale inhibitor according to the geothermal water temperature will be described with reference to FIG. 3 and FIG. The scale inhibitor used in this experiment is SpectraGuard (trade name) of PWT (company name).

도 3은 200℃ 지열수에 스케일 억제제를 투입한 결과에 따른 스케일 방지 효과에 대한 실험 데이터를 도시하고 있다. 지열수가 200℃인 경우, 탄산칼슘(CaCO3) 스케일 발생지수(SDSI)는 2.77이고 이산화규소(SiO2)의 포화도는 189.5%이다. FIG. 3 shows experimental data on the effect of inhibiting scale according to the result of applying a scale inhibitor to 200 ° C geothermal water. When the geothermal water temperature is 200 ° C, the calcium carbonate (CaCO 3 ) scale generation index (SDSI) is 2.77 and the saturation degree of silicon dioxide (SiO 2 ) is 189.5%.

이러한 상태에서 스케일 억제제가 투입되면서 탄산칼슘(CaCO3) 및 이산화규소(SiO2)의 포화도는 허용범위(100%) 미만으로 내려간다. 즉, 고온의 지열수의 경우에는 스케일 억제제만으로도 충분히 스케일 방지 효과를 가져올 수 있다는 것을 인지할 수 있다.In this state, the degree of saturation of calcium carbonate (CaCO 3 ) and silicon dioxide (SiO 2 ) falls below the allowable range (100%) as the scale inhibitor is introduced. That is, in the case of the geothermal water at a high temperature, it can be recognized that the scale inhibitor can sufficiently bring about the scale prevention effect.

도 4는 80℃ 지열수에 스케일 억제제를 투입한 결과에 따른 스케일 방지 효과에 대한 실험 데이터를 도시하고 있다. 지열수가 80℃인 경우, 탄산칼슘(CaCO3) 스케일 발생지수(SDSI)는 0.14이고 이산화규소(SiO2)의 포화도는 383.0%이다. FIG. 4 shows experimental data on the effect of inhibiting scale according to the result of applying a scale inhibitor to a geothermal water at 80 ° C. When the geothermal water temperature is 80 ° C, the calcium carbonate (CaCO 3 ) scale generation index (SDSI) is 0.14 and the saturation degree of silicon dioxide (SiO 2 ) is 383.0%.

탄산칼슘(CaCO3)의 포화도가 허용범위 내에 있는 상태에서 스케일 억제제를 투입하더라도 탄산칼슘(CaCO3)의 포화도는 마찬가지로 허용범위 내에서 큰 차이를 보이지 않고 있다.Even if the input scale inhibitors in the presence of saturation of calcium carbonate (CaCO 3) is within the allowable range it has shown a great difference in the allowable range, like the degree of saturation of calcium carbonate (CaCO 3).

그러나 이산화규소(SiO2)의 경우, 스케일 억제제를 투입하더라도 포화도는 허용범위(100%) 미만으로 내려가지 않는다. 즉, 저온의 지열수의 경우에는 스케일 억제제만으로도 충분히 스케일 방지 효과를 가져올 수 없고, 추가적인 후속 처리가 필요하다는 것을 인지할 수 있다.However, in the case of silicon dioxide (SiO 2 ), the degree of saturation does not fall below the allowable range (100%) even when the scale inhibitor is added. That is, in the case of geothermal water at a low temperature, it can be recognized that the scale inhibitor alone can not bring about a sufficient scale prevention effect, and further processing is required.

상술한 도 3 및 도 4의 실험 데이터를 기반으로 본 발명에 따른 지열발전 장치에서 전처리부(100)와 후처리부(200)를 구체적으로 설명한다.The pretreatment unit 100 and the post-treatment unit 200 in the geothermal power generation apparatus according to the present invention will be described in detail on the basis of the experimental data of FIG. 3 and FIG.

전처리부(100)는 약품 투입부(110), 기순분리기(120) 및 스트레이너(130)를 포함한다. The pretreatment unit 100 includes a chemical injection unit 110, a separator 120, and a strainer 130.

약품 투입부(110)에서는 산(acid) 및 스케일 억제제 중 어느 하나 이상이 지열수에 투입된다.At least one of an acid and a scale inhibitor is injected into the geothermal water in the medicine input unit 110.

지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수는 고온의 지열수이다. 지열발전의 효율을 증가시키기 위해 지중에서 인출된 지열수는 일반적으로 150℃ 이상이어야 하며, 지역에 따라서는 200℃ 이상인 경우도 있다. The geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe (10) is a geothermal water at a high temperature. In order to increase the efficiency of geothermal power generation, the number of geothermal water drawn out from the ground is generally 150 ° C or more, and in some areas it is 200 ° C or more.

전처리부(100)는 이러한 고온의 지열수에 스케일 억제제 등을 투입하거나 지열수를 처리하는 바, 도 3의 실험 결과에 따라 이러한 고온의 지열수에는 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상만으로도 스케일을 방지할 수 있다. The pretreatment unit 100 applies a scale inhibitor or the like to such high temperature geothermal water or treats the geothermal water. According to the result of the experiment shown in FIG. 3, the high temperature geothermal water may contain only one or more of a scale inhibitor and acid Scale can be prevented.

따라서, 지열수 온도가 150℃ 이상인 경우에는 일반적인 스케일 방지용 약품들 중에서 단지 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나만을 투입하여도 스케일 발생을 방지할 수 있다. Accordingly, when the geothermal water temperature is 150 ° C or higher, scaling can be prevented even if only one of the scale inhibitor and the acid is put in the general anti-scale medicine.

약품 투입부(110)에서는 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상만이 투입됨으로써 스케일 방지에 필요한 비용을 최소화할 수 있는 반면, 그 효과는 다른 약품들을 같이 사용할 때와 동일하거나 더 클 수 있기 때문에 매우 효율적으로 스케일 발생이 방지될 수 있다.Since only one or more of the scale inhibitor and the acid is injected in the drug injecting unit 110, the cost required for the prevention of the scale can be minimized, while the effect can be the same as or larger than that when the other drugs are used together Scale generation can be prevented very efficiently.

약품 투입부(110)에서 투입되는 스케일 억제제나 산(acid)은 가능한 지중 깊은 깊이에서 지열수 유입관(10)으로 투입되는 것이 바람직하다. 지열수 유입관(10)에 유입되는 지열수에 의해 발생되는 지열수 유입관(10)의 내부 스케일 발생을 방지하기 위함이다. It is preferable that the scale inhibitor or acid injected from the chemical input unit 110 is introduced into the geothermal water inflow pipe 10 at a deep depth in the ground. So as to prevent the internal scale of the geothermal water inflow pipe 10 generated by the geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe 10 from being generated.

지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수는 고온의 지열수이며, 일반적으로 증기나 고온의 기체가 포함된 상태의 지열수일 수 있다. 이러한 고온의 기체를 제거하지 않는 상태의 지열수에 스케일 억제제 등을 투입하거나 지열수를 처리하는 것은 그 스케일 방지 효과에도 악영향(지열수에 투입된 약품이 지열수와 제대로 혼합되지 않을 수 있음)을 미칠 수 있고, 다른 처리 장치의 기능에 영향을 줄 수 있다. The geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe 10 is a geothermal water at a high temperature and may be a geothermal water including a vapor or a high-temperature gas. The addition of a scale inhibitor or the treatment of geothermal water to the geothermal water in such a state that the hot gas is not removed may adversely affect the scale prevention effect (the chemicals injected into the geothermal water may not mix well with the geothermal water) And can affect the functions of other processing devices.

이러한 문제점을 해결하고자 본 발명에 따른 지열발전 장치에서의 전처리부(100)에 포함된 기수분리기(120)는 고온의 지열수에 포함된 고온의 기체를 분리한다.In order to solve such a problem, the water separator 120 included in the pretreatment unit 100 of the geothermal power generation apparatus according to the present invention separates the hot gas included in the hot geothermal water.

나아가, 기수분리기(120)에서 분리된 고온의 기체는 발전기(40)에 공급될 수 있다. 이에 따라, 고온의 기체를 이용하여 발전이 이루어지는 발전기의 효율이 더욱 증가될 수 있으며, 지열수에 포함된 열을 더욱더 효율적으로 이용할 수 있다.Further, the hot gas separated by the water separator 120 can be supplied to the generator 40. [ As a result, the efficiency of the generator capable of generating power using the high-temperature gas can be further increased, and the heat contained in the geothermal water can be used more efficiently.

즉, 기수분리기(120)에서 고온의 기체를 분리함으로써 스케일 방지 효과를 증가시키면서 고온 기체에 포함된 열을 직접적으로 발전기(40)에서 이용할 수 있어 발전기 효율을 증가시킬 수 있다.That is, by separating the hot gas from the water separator 120, the heat contained in the hot gas can be directly used in the generator 40 while increasing the scale prevention effect, thereby increasing the efficiency of the generator.

스트레이너(130)는 지열수에 포함된 고체 입자를 걸러낸다. 열교환기(30)로 유입되기 직전에 지열수에 포함된 고체 입자들을 걸러내어 입자들에 의한 열교환기(30) 내부에 스케일이 생성되는 것을 방지하며, 나아가 다른 장치의 기능에 악영향을 주는 것을 방지할 수 있다.The strainer 130 filters the solid particles contained in the geothermal water. It is possible to filter the solid particles included in the geothermal water just before entering the heat exchanger 30 to prevent scales from being generated inside the heat exchanger 30 due to the particles and to prevent adverse effects on the functions of other devices can do.

본 발명에 따른 지열발전 장치에서 열교환기(30)를 거친 후 지열수 배출관(20)으로 유동하는 지열수는 후처리부(200)를 거치게 된다. In the geothermal power generation apparatus according to the present invention, the geothermal water flowing through the heat exchanger (30) and then flowing to the geothermal water discharge pipe (20) passes through the post-treatment unit (200).

열교환기(30)에서 배출되는 지열수는 100℃ 미만으로, 일반적으로 70 내지 80℃인 바, 도 4를 참조하여 상술하였듯이 스케일 억제제만으로 효과적으로 스케일 발생이 방지될 수 없다. The number of geothermal heat discharged from the heat exchanger 30 is less than 100 ° C, generally 70 to 80 ° C. As described above with reference to FIG. 4, the scale inhibitor can not effectively prevent scale formation.

이에 따라, 본 발명에 따른 지열발전 장치는 열교환기(30)를 거친 지열수에 스케일 억제제 및 산(acid)뿐만 아니라 지열수 내의 이산화규소와 같은 스케일 발생 성분 등을 응집제 등을 이용하여 침전시켜야 하는 추가적인 처리가 필요하다.Accordingly, the geothermal power generation apparatus according to the present invention is required to deposit a scale inhibitor and a scale generation component such as silicon dioxide in geothermal water as well as an acid, to the geothermal water that has passed through the heat exchanger 30 by using an aggregating agent or the like Additional processing is required.

본 발명에 따른 지열발전 장치의 후처리부(200)는 열교환기(30)에 배출되는 지열수에 석회(lime)를 투입하여 교반시키는 석회반응조(210)와, 석회반응조(210)의 후단에 배치되어 석회반응조(210)에서 석회(lime)와 혼합된 지열수를 체류시켜 스케일 발생물질을 침전시키는 1차 침전조(220)를 포함한다.The post-treatment unit 200 of the geothermal power generation apparatus according to the present invention includes a lime reaction tank 210 for adding and stirring lime to the geothermal water discharged to the heat exchanger 30, And a primary settling tank 220 for retaining the geothermal water mixed with the lime in the lime reaction tank 210 to precipitate the scale generating material.

또한, 1차 침전조(220)의 후단에 배치되어 1차 침전조(220)에서 배출된 지열수의 pH를 조절하는 산도 조절조(230)와, 산도 조절조(230)의 후단에 배치되어 스케일 발생 물질을 응집시키는 1차 응집반응조(240) 및 2차 응집반응조(250)와, 제2차 응집반응조(250) 후단에 배치되어 1차 응집반응조(240) 및 2차 응집반응조(250)를 거친 지열수를 일정시간 동안 체류시켜 응집된 스케일 발생물질을 침전시키는 2차 침전조(260)를 포함한다.The pH adjusting unit 230 is disposed at the rear end of the primary settling tank 220 and adjusts the pH of the geothermal water discharged from the primary settling tank 220. A first flocculation tank 240 and a second flocculation tank 250 for flocculating the material and a second flocculation tank 250 disposed at the rear stage of the second flocculation tank 250 and connected to the first flocculation tank 240 and the second flocculation tank 250, And a secondary sedimentation tank 260 for retaining the geothermal water for a predetermined time to precipitate the agglomerated scale-generating material.

또한, 2차 침전조(260)의 후단에는 2차 침전조(260)에서 배출된 지열수의 pH를 조절하고 스케일 억제제를 투입하는 배수조(270)를 더 포함할 수 있다.The second settling tank 260 may further include a drain tank 270 for adjusting the pH of the geothermal water discharged from the second settling tank 260 and inputting a scale inhibitor.

석회반응조(210)에서는 석회(lime)와 다공성 산화마그네슘의 혼합물이 지열수에 투입되고, 이후 투입된 혼합물과 지열수에 포함된 이산화규소를 포함한 스케일 발생물질과의 물리적 화학적 반응이 일어나며, 1차 침전조(220)에서는 석회(lime)가 투입된 지열수가 체류되는 동안 이산화규소를 포함된 스케일 발생물질 등이 침전된다.In the lime reaction tank 210, a mixture of lime and porous magnesium oxide is introduced into the geothermal water, and thereafter a physical chemical reaction is caused between the charged mixture and the scale generating material containing silicon dioxide contained in the geothermal water, (220), a scale generating material containing silicon dioxide is precipitated while the geothermal water charged with lime is retained.

1차 응집반응조(240)에서는 소다(soda)가 투입되며, 2차 응집반응조(250)에서는 폴리머가 투입되어 이산화규소 등 스케일 발생물질과의 응집 반응이 일어나며, 응집된 물질은 2차 침전조(260)에서 침전된다.In the first flocculation reaction tank 240, soda is introduced. In the second flocculation reaction tank 250, a polymer is introduced to cause an aggregation reaction with a scale generating substance such as silicon dioxide, and the aggregated substance is introduced into a second settling tank 260 ).

이후, 지열수가 지중으로 배출되기 전 배수조(270)에서는 스케일 억제제 및 산(acid)이 지열수에 투입되며, 이후 pH가 조절된 지열수가 지중으로 배출되어진다.Then, before the geothermal water is discharged to the ground, the scale inhibitor and the acid are injected into the geothermal water in the drain tank 270, and then the geothermal water whose pH is adjusted is discharged to the ground.

이상, 본 명세서에는 본 발명을 당업자가 용이하게 이해하고 재현할 수 있도록 도면에 도시한 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당업자라면 본 발명의 실시예로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.While the present invention has been described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the following claims. It will be appreciated that embodiments are possible. Accordingly, the scope of protection of the present invention should be determined by the claims.

10: 지열수 유입관
20: 지열수 배출관
30: 열교환기
40: 발전기
100: 전처리부
110: 약품 투입부
120: 기수분리기
130: 스트레이너
200: 후처리부
210: 석회 반응조
220: 1차 침전조
230: 산도 조절부
240: 1차 응집반응조
250: 2차 응집반응조
260: 2차 침전조
270: 배수조10: Geothermal water inflow pipe
20: Geothermal water discharge pipe
30: Heat exchanger
40: generator
100: preprocessing section
110: drug input part
120: water separator
130: Strainer
200:
210: lime reactor
220: primary settling tank
230: pH adjuster
240: Primary flocculation tank
250: Secondary flocculation tank
260: Second settling tank
270: drainage tank

Claims (5)

지중의 지열수가 지열수 유입관(10)으로 유동되어 열교환기(30)를 거친 후 지열수 배출관(20)으로 유동되어 지중으로 배출되는 지열발전 장치에 있어서,
상기 지열수 배출관(20)으로 유동되는 지열수에 석회(lime), 소다(soda) , 폴리머, 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상을 투입하는 후처리부(200)를 포함하며,
상기 후처리부(200)는,
석회(lime)가 투입된 상기 지열수가 체류하는 제1차 침전조(220); 및
상기 제1차 침전조(220)에서 유출된 이후, 소다(soda) 및 폴리머 중 어느 하나 이상이 투입된 상기 지열수가 체류하는 제2차 침전조(260)를 포함하며,
상기 제2차 침전조(260)에서 유출된 지열수에 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상이 투입되는 지열발전 장치.
Wherein the geothermal heat of the ground flows into the geothermal water inflow pipe (10), passes through the heat exchanger (30), flows into the geothermal water discharge pipe (20) and is discharged to the ground,
A post-treatment unit 200 for injecting at least one of lime, soda, polymer, scale inhibitor and acid into the geothermal water flowing into the geothermal water discharge pipe 20,
The post-processing unit (200)
A first settling tank 220 in which the geothermal water charged with lime is retained; And
And a second settling tank (260) in which the geothermal water in which at least one of soda and polymer has flowed is retained after flowing out from the first settling tank (220)
Wherein at least one of a scale inhibitor and an acid is injected into the geothermal water discharged from the second settling tank (260).
삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수에 스케일 억제제 및 산(acid) 중 어느 하나 이상을 투입하는 전처리부(100)를 더 포함하는 지열발전 장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a pretreatment unit (100) for injecting at least one of a scale inhibitor and an acid into the geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe (10).
삭제delete 제 3 항에 있어서,
상기 열교환기(30)으로부터 열을 공급받는 발전기(40)를 더 포함하며,
상기 전처리부(100)는 상기 지열수 유입관(10)으로 유동되는 지열수에 포함된 기체를 분리하는 기수분리기(120)를 더 포함하며,
상기 기수분리기(120)에서 분리된 기체가 상기 발전기(40)에 공급되는 지열발전 장치.
The method of claim 3,
Further comprising a generator (40) that receives heat from the heat exchanger (30)
The pretreatment unit 100 further includes a water separator 120 separating the gas contained in the geothermal water flowing into the geothermal water inflow pipe 10,
And the gas separated from the water separator (120) is supplied to the generator (40).
KR1020160161210A 2016-11-30 2016-11-30 A device of geothermal power generation with a scale prevention function KR101756750B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160161210A KR101756750B1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 A device of geothermal power generation with a scale prevention function

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020160161210A KR101756750B1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 A device of geothermal power generation with a scale prevention function

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101756750B1 true KR101756750B1 (en) 2017-07-12

Family

ID=59353134

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020160161210A KR101756750B1 (en) 2016-11-30 2016-11-30 A device of geothermal power generation with a scale prevention function

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101756750B1 (en)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251210A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 Fuji Electric Co Ltd Apparatus for inhibiting scale

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011251210A (en) * 2010-05-31 2011-12-15 Fuji Electric Co Ltd Apparatus for inhibiting scale

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102344215B (en) Novel water treatment method for boiler feedwater
CA2909609C (en) System and method for treating wastewater and resulting sludge
US20110017677A1 (en) Oil field water recycling system and method
CN105753105B (en) A kind of the reason during electric power plant circulating water blowdown Water circulation, counter-infiltration system is dirty stifled analysis determination method and its chemical cleaning method
MX2014011409A (en) Method for removing calcium, barium, magnesium and strontium from frac flowback.
CN102476877A (en) Silicon-removing and oil-removing composite method of oil-containing sewage for boiler reuse
CN106277419A (en) The method and apparatus that a kind of ammonia nitrogen waste water processes
CN109502720A (en) A method of nitrogen phosphorus in waste water is removed using magnesium salts in desulfurization wastewater
CN105064970A (en) Oil and gas well fracturing flow-back fluid treatment method
CN108059223B (en) Method for removing silicon from negative-hardness wastewater
Rout et al. Polyelectrolyte treatment—an approach for water quality improvement
JP2014168742A (en) Silica-containing water treatment apparatus, water treatment system and silica-containing water treatment method
KR101756750B1 (en) A device of geothermal power generation with a scale prevention function
US10934189B2 (en) Methods and compositions for clarifying produced waters for boiler feed waters
CN105600899A (en) Composite high-efficiency flocculating agent and sewage treatment method and matched sewage treatment device
CN205635216U (en) Concentrated processing apparatus of desulfurization waste water
Chichirova et al. Enhancing the ecological and operational characteristics of water treatment units at TPPs based on baromembrane technologies
CN207738544U (en) A kind of desulfurization wastewater sofening treatment device
CN110240315A (en) The method and device thereof that boron processing cycle recycles are removed for guanidine glue fracturing outlet liquid
CN112520933B (en) Fracturing flow-back liquid oxidation air flotation-supermagnetic separation-drying system and process thereof
Marx et al. Alkali-polymer EOR Flooding in Europe: Part I-Surface: Water Softening Field Tests in Presence of Back-Produced Polymer
CN105565562B (en) A kind of processing viscous crude super-viscous oil chemical engineering sewage system and method
WO2012047210A1 (en) Oil field water recycling system and method
CN105948373A (en) Boiler water treatment method
KR102086657B1 (en) Fluorine-containing wastewater treatment system and fluorine-containing wastewater treatment method

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant