WO2025018199A1 - 地熱発電システム - Google Patents

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WO2025018199A1
WO2025018199A1 PCT/JP2024/024562 JP2024024562W WO2025018199A1 WO 2025018199 A1 WO2025018199 A1 WO 2025018199A1 JP 2024024562 W JP2024024562 W JP 2024024562W WO 2025018199 A1 WO2025018199 A1 WO 2025018199A1
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chemical
power generation
agent
generation system
geothermal
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PCT/JP2024/024562
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French (fr)
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慎弥 宇井
梓 小澤
琢 福村
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a geothermal power generation system.
  • Geothermal power generation systems extract high-temperature geothermal fluids (geothermal water and geothermal steam) from production wells and generate electricity using the geothermal water or geothermal steam separated from the geothermal fluid.
  • Geothermal fluids extracted from production wells contain more calcium, dissolved silica, and other elements than well water or river water.
  • the return lines are usually installed over long distances, and the cleaning agent supplied upstream of the return line becomes diluted as it moves downstream, resulting in insufficient cleaning of scale adhering to the downstream piping and resulting in poor cleaning.
  • One aspect of the present invention provides a geothermal power generation system that can sufficiently remove scale from the reduction line.
  • a geothermal power generation system comprises a gas-liquid separator that separates geothermal water and geothermal steam from geothermal fluid ejected from a production well, a power generation device that generates power using the geothermal water or the geothermal steam separated by the gas-liquid separator as a heat source, a retention tank that stores the geothermal water whose heat has been recovered by the power generation device, a reduction line that connects an outlet of the retention tank to a reduction well, a reduction pump that is provided midway along the reduction line and returns the geothermal water discharged from the retention tank to the reduction well, a chemical injection port provided on the reduction line between the retention tank and the reduction pump, a first chemical addition device that injects chemicals into the chemical injection port, and a second chemical addition device that supplies chemicals to the reduction well.
  • the system is provided with a branching section that branches the flow of the geothermal water, a first liquid analyzer that is connected vertically upward from the branching section, a scale chip collector that is connected horizontally from the branching section and has a residue inlet, a dissolving agent inlet, and a residue outlet, a dissolving agent addition device that injects a dissolving agent into the dissolving agent inlet, and a control device that switches between injecting the dissolving agent by the first dissolving agent addition device and stopping injection of the dissolving agent by the dissolving agent addition device based on the analysis results of the first liquid analyzer.
  • the geothermal power generation system can sufficiently remove scale from the reduction line.
  • FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a geothermal power generation system according to one embodiment.
  • 4 is a time chart showing a cleaning operation in a geothermal power generation system according to one embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing another example of a geothermal power generation system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view of a main portion of FIG. 3 .
  • FIG. 4 is an enlarged view (part 1) of a main portion of FIG. 3 for explaining a cleaning operation in another example of a geothermal power generation system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view (part 2) of a main portion of FIG. 3 for explaining a cleaning operation in another example of a geothermal power generation system according to an embodiment.
  • FIG. 5 is an enlarged view (part 3) of a main portion of FIG. 3 for explaining a cleaning operation in another example of a geothermal power generation system according to an embodiment.
  • FIG. 4 is an enlarged view (part 4) of a main portion of FIG. 3 for explaining a cleaning operation in another example of a geothermal power generation system according to an embodiment.
  • geothermal power generation system 100 will be described when normal operation (power generation) is stopped and the reduction line L100 is cleaned.
  • the geothermal steam separated in the gas-liquid separator 3 is sent to a flash power generation system 101a, which generates electricity using the geothermal steam separated in the gas-liquid separator 3 as a heat source, and the geothermal water separated in the gas-liquid separator 3 is sent to a binary power generation system 101b, which generates electricity using the geothermal water separated in the gas-liquid separator 3 as a heat source.
  • the flash power generation system 101a has a turbine that rotates by being supplied with geothermal steam separated in the gas-liquid separator 3, a generator connected to the turbine, a condenser that condenses the geothermal steam discharged from the turbine, a cooling tower that cools the condensed water condensed in the condenser, etc.
  • the binary power generation system 101b has a medium evaporator that evaporates a low-boiling point heat medium by heat exchange, a turbine that rotates by being supplied with the vaporized heat medium, a generator, a medium condenser, etc.
  • the reduction line L100 is a line that connects the outlet of the retention tank 102 to the reduction well 4.
  • the drug injection port 104 is provided in the reduction line L100 between the retention tank 102 and the reduction pump 103.
  • the first chemical addition device 130 is a device that injects chemicals into the chemical injection port, and may have multiple chemical tanks 131a, 131b, 131c that store chemicals, and multiple chemical injection pumps 132a, 132b, 132c that are connected to the multiple chemical tanks 131a, 131b, 131c, respectively, and discharge the chemicals toward the chemical injection port 104.
  • the number of chemical tanks 131a, 131b, 131c is three in the example shown in FIG. 1, but is not limited to this and may be selected according to the number of chemical types used, and may be four or more.
  • the number of chemical injection pumps 132a, 132b, 132c may be selected according to the number of chemical tanks 131a, 131b, 131c.
  • the multiple chemical tanks 131a, 131b, 131c may contain a tracer reagent, a cleaning agent, and a corrosive agent that is corrosive to the metals that make up the reduction line L100, respectively.
  • the chemical tank 131a contains a tracer reagent
  • the chemical tank 131b contains a cleaning agent
  • the chemical tank 131c contains a corrosive agent.
  • the chemical injection pump connected to the chemical tank 131a containing the tracer reagent may be referred to as the tracer reagent injection pump 132a
  • the chemical injection pump connected to the chemical tank 131b containing the cleaning agent may be referred to as the cleaning agent injection pump 132b
  • the chemical injection pump connected to the chemical tank 131c containing the corrosive agent may be referred to as the corrosive agent injection pump 132c.
  • the tracer reagent is a chemical used to confirm that the cleaning agent has reached the downstream side of the reduction line L100.
  • tracer reagents include halogens such as iodine and bromine, radioisotopes such as iodine-131, bromine-82, and tritium, aromatic sulfonates such as sodium benzoate, sodium toluenesulfonate, sodium xylenesulfonate, sodium benzenesulfonate, 1-naphthalenesulfonic acid, and 1,5-naphthalenedisulfonic acid, fluorescent dyes such as sodium fluorescein, rhodamine WT, and 2,6,8-naphthylamine disulfonic acid (amino G acid), metal indicators, and benzoic acid.
  • the tracer reagent is an aromatic sulfonate.
  • the cleaning agent is a chemical used to remove and clean scale adhering to the inside of the piping of the reduction line L100.
  • the cleaning agent may be, for example, a chemical containing one or more selected from an acidic chemical, a basic chemical, a chelating agent, a hydrogen peroxide-based chemical, a dispersing agent, and a catalase-based chemical.
  • Acidic agents can be used to dissolve calcium-based scale.
  • acidic agents include sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and citric acid.
  • Basic agents can be used to dissolve silica-based scale (amorphous silica). Examples of basic agents include sodium hydroxide, potassium hydroxide, and ammonium salts.
  • Chelating agents can be used to mask dissolved metals in geothermal water under pH adjustment before using other cleaning agents, thereby reducing the waste of other cleaning agents.
  • chelating agents examples include ethylenediaminetetraacetic acid (EDTA), nitrilotriacetic acid (NTA), hydroxyethylenediaminetriacetic acid (HEDTA), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA), trimethanolamine, and sodium gluconate.
  • Hydrogen peroxide-based agents can be used to dissolve soft mud. Examples of hydrogen peroxide-based agents include hydrogen peroxide.
  • Dispersing agents can be used to disperse and remove scale attached to the inner walls of pipes, etc. Examples of dispersants include sodium polyacrylate and various surfactants. Catalase-based agents can be used to decompose hydrogen peroxide-based agents remaining in geothermal water after the hydrogen peroxide-based agents have been used.
  • the corrosive agent is a chemical that is passed through the reduction line L100 after cleaning to dissolve the metals that make up the piping of the reduction line L100, and the cleaning state is determined based on the concentration of the dissolved metal ions.
  • the corrosive agent can be, for example, one selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and citric acid.
  • the geothermal power generation system 100 may include a fourth pipe L104 connected to the chemical injection port 104 of the reduction line L100, and a fifth valve V105 provided midway through the fourth pipe L104 to open and close the flow path of the fourth pipe L104.
  • the first chemical addition device 130 may also include a sixth pipe L106 branching off from the fourth pipe L104 and connected to the outlet of the chemical injection pump 132a, a seventh pipe L107 branching off from the fourth pipe L104 and connected to the outlet of the chemical injection pump 132b, and an eighth pipe L108 branching off from the fourth pipe L104 and connected to the outlet of the chemical injection pump 132c.
  • the geothermal power generation system 100 may be provided with a temporary fifth pipe L105 that branches off from the fourth pipe L104 and extends to the inlet of the retention tank 102, as necessary, depending on the distance between the retention tank 102 and the reduction pump 103, etc.
  • the chemicals supplied from the first chemical addition device 130 are supplied to the reduction line L100 from the outlet of the retention tank 102 together with the geothermal water in the retention tank 102.
  • the geothermal power generation system 100 includes a branching section 110 that is provided in the reduction line L100 downstream of the reduction pump 103 and vertically above the reduction well 4, and that branches the flow of geothermal water, a first liquid analyzer 111 that is connected vertically upward from the branching section 110, and a scale chip collector 113 that is connected horizontally from the branching section 110.
  • the branching section 110 branches the flow of geothermal water in four directions, and may be, for example, a four-way valve.
  • the geothermal power generation system 100 may include a first valve V101 (reducing valve) that is provided in the reduction line L100 between the branching section 110 and the reduction well 4, and that opens and closes the flow path between the branching section 110 and the reduction well 4.
  • the first liquid analyzer 111 is connected to the third pipe L103 that branches off from the branching section 110.
  • the first liquid analyzer 111 analyzes and detects components contained in the fluid.
  • the first liquid analyzer 111 detects at least a tracer reagent.
  • the first liquid analyzer 111 also measures pH, dielectric constant, or dissolved ion concentration.
  • the first liquid analyzer 111 may be, for example, a high performance liquid chromatograph.
  • the geothermal power generation system 100 may include a liquid delivery pump 112 provided in the third pipe L103 to discharge the fluid flowing through the reduction line L100 toward the inlet of the first liquid analyzer 111, and a fourth valve V104 provided in the third pipe L103 upstream of the liquid delivery pump 112 to open and close the flow path of the third pipe L103.
  • the scale debris collector 113 has a residue inlet 113a, a solvent inlet 113b, and a residue outlet 113c, and collects scale debris that flows through the reduction line L100 with a delay after cleaning of the reduction line L100 is completed.
  • the geothermal power generation system 100 may include a first pipe L101 that connects the branching section 110 and the residue inlet 113a, and a second valve V102 that is provided in the first pipe L101 and opens and closes the flow path of the first pipe L101.
  • the geothermal power generation system 100 includes a dissolving agent addition device 150 that injects a dissolving agent into the dissolving agent inlet 113b of the scale fragment collector 113.
  • the dissolving agent addition device 150 may include a dissolving agent tank 151 that stores the dissolving agent, and a dissolving agent injection pump 152 that is connected to the dissolving agent tank 151 and discharges the dissolving agent toward the dissolving agent inlet 113b.
  • the dissolving agent is an agent that dissolves the scale collected in the scale fragment collector 113, and may be, for example, one selected from a basic agent, a fluoride-based agent, and an acidic agent.
  • fluoride-based agents include hydrofluoric acid, hexafluorophosphoric acid, and ammonium fluoride.
  • the geothermal power generation system 100 may include a second pipe L102 that connects the dissolving agent injection port 113b to the discharge port of the dissolving agent injection pump 152, and a third valve V103 that is provided in the second pipe L102 and opens and closes the flow path of the second pipe L102.
  • the control device 140 switches between injecting and stopping the drug by the first drug addition device 130, and between injecting and stopping the dissolving agent by the dissolving agent addition device 150, based on the analysis results of the first liquid analyzer 111. Specifically, the control device 140 controls the drug injection pumps 132a, 132b, 132c, the dissolving agent injection pump 152, and the first valve V101, based on the analysis results of the first liquid analyzer 111.
  • FIG. 2 is a time chart showing the cleaning operation in a geothermal power generation system 100 according to one embodiment.
  • the control device 140 may perform the cleaning operation by causing the first chemical addition device 130 to supply the cleaning agent and at the same time supplying the tracer reagent two or more times with an interval of five minutes or more between each supply, and stopping the supply of the cleaning agent and closing the first valve V101 (reducing valve) after the first liquid analyzer 111 detects the tracer reagent the same number of times as the number of supplies.
  • V101 reducing valve
  • the control device 140 sends a command to the tracer reagent injection pump 132a to discharge at least two supplies at intervals of 5 minutes or more with the first valve V101 (reduction valve) open, and sends a command to the cleaning agent injection pump 132b to continue discharging.
  • the control device 140 After receiving a signal from the first liquid analyzer 111 that the tracer reagent has been detected the same number of times as the number of supplies, the control device 140 sends a command to the cleaning agent injection pump 132b to stop discharging at time t1, and at the same time sends a command to the first valve V101 to close it.
  • the control device 140 opens the first valve V101 (reduction valve) two to three hours after it closes, and while the first valve V101 is open, it causes the first chemical additive device 130 to supply a corrosive agent, and then determines the cleaning state based on the concentration of metal ions detected by the first liquid analyzer 111.
  • the control device 140 sends a command to the corrosive agent injection pump 132c to discharge at time t2, two to three hours (time T2) after time t1 when the cleaning agent injection pump 132b stops and the first valve V101 (reduction valve) closes, and simultaneously sends a command to the first valve V101 to open.
  • Time T2 is the time required for the cleaning agent to come into sufficient contact with the inner wall of the piping of the reduction line L100. Then, after receiving the measured value of the metal ion concentration from the first liquid analyzer 111, the control device 140 judges the cleaning state at time t3, after time T3 has elapsed. Time T3 is the time required to check the cleaning state.
  • the control device 140 determines that cleaning is not complete and performs the cleaning operation again from times T1 to T3, repeating the cleaning operation from times T1 to T3 until the concentration of metal ions detected by the first liquid analyzer 111 reaches the specified value.
  • Time T4 is the time for repeating the cleaning operation from times T1 to T3.
  • the time chart showing the cleaning operation at time T4 is the same as that for times T1 to T3, so it is not shown in Figure 2.
  • the control device 140 determines that cleaning is complete at time t5, terminates the cleaning operation, and returns to normal operation.
  • the time T5 from time t4 to time t5 is the final time of the time T3 for checking the cleaning state multiple times.
  • control device 140 determines that the concentration of metal ions detected by the first liquid analyzer 111 has reached a specified value and cleaning has been completed, it causes geothermal water to flow into the residue inlet 113a, causes the scale chip collector 113 to collect the scale chips, and then causes the dissolving agent addition device 150 to inject a dissolving agent into the dissolving agent inlet 113b and closes the second valve V102 and the third valve V103.
  • the control device 140 determines that the concentration of metal ions detected by the first liquid analyzer 111 has reached a specified value and cleaning has been completed, it is preferable that the control device 140 first opens the second valve V102 for one week or more and controls the flow of geothermal water into the residue inlet 113a.
  • the control device 140 injects the dissolving agent into the dissolving agent inlet 113b using the dissolving agent adding device 150, and if the dissolving agent is a basic chemical, closes the second valve V102 and the third valve V103 when the pH of the fluid in the scale fragment collector 113 reaches a specified value.
  • the pH of the fluid in the scale fragment collector 113 can be detected, for example, by a pH meter (not shown) provided in the scale fragment collector 113, and the control device 140 receives the measured pH value from the pH meter.
  • the scale fragment collector 113 is maintained at a high temperature by the sensible heat of the reduction well 4, which improves the effect of the dissolving agent in the scale fragment collector 113 and promotes dissolution of the scale fragments. From the viewpoint of promoting dissolution of the scale fragments, it is preferable to position the scale fragment collector 113 so that the temperature inside the scale fragment collector 113 is maintained at 80°C or higher.
  • the control device 140 closes the second valve V102 and the third valve V103, leaves them for 48 hours or more, and then opens the second valve V102, thereby controlling the sending of the fluid containing the dissolved scale particles in the scale particle collector 113 to the reinjection well 4 via the second pipe L102.
  • the control device 140 applies pressure to the scale particle collector 113 using a pressure device (not shown), thereby pushing back the geothermal water flowing in from the residue inlet 113a via the open second valve V102, and controls the sending of the fluid containing the dissolved scale particles in the scale particle collector 113 to the reinjection well 4 via the second pipe L102.
  • control device 140 controls the discharge of scale pieces, rock fragments, iron rust, etc. remaining in the scale piece collector 113 to the outside through the residue discharge port 113c.
  • the control device 140 may further control the reduction pump 103, the liquid delivery pump 112, the fourth valve V104, the fifth valve V105, and the sixth valve V106.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing another example of the geothermal power generation system 100 according to one embodiment, and Figure 4 is an enlarged view of a main portion of Figure 3.
  • arrows indicate the flow of fluid.
  • the geothermal power generation system 100 may include a first bypass pipe L121 that branches off from the return line L100 and is connected to the return line L100 downstream of the return pump 103, and a second bypass pipe L122 that branches off from the return line L100 and is connected to the return line L100 downstream of the first bypass pipe L121, as shown in FIG. 3 and FIG. 4.
  • the geothermal power generation system 100 may also include a first switching valve V121 that is provided in the middle of the return line L100 and can switch the flow path of the return line L100 to the first bypass pipe L121, and a second switching valve V122 that is provided in the middle of the return line L100 and can switch the flow path of the return line L100 to the second bypass pipe L122.
  • the geothermal power generation system 100 may include a chemical preparation section 115 provided in the first bypass pipe L121, a first gate valve V123 provided in the first bypass pipe L121 upstream of the chemical preparation section 115, a second gate valve V124 provided in the first bypass pipe L121 downstream of the chemical preparation section 115, a second chemical addition device 170, and an air introduction device 116.
  • the drug preparation section 115 is the first bypass pipe L121 between the first gate valve V123 and the second gate valve V124, and is a section for introducing air into the drug in the drug preparation section 115 and adjusting the drug to be supplied to the return line L100.
  • the second drug addition device 170 injects a drug into the drug preparation unit 115.
  • the second drug addition device 170 may have a drug tank 171 that stores the drug, and a drug injection pump 172 that is connected to the drug tank 171 and ejects the drug toward the drug preparation unit 115.
  • the number of drug tanks 171 is one in the example shown in FIG. 4, but is not limited to this and may be selected according to the number of types of drug used, and may be multiple.
  • the number of drug injection pumps 172 can be selected according to the number of drug tanks 171.
  • the chemical stored in the chemical tank 171 may be a cleaning agent, or a cleaning agent and a corrosive agent that is corrosive to the metal that constitutes the reduction line L100.
  • the cleaning agent is a chemical used to remove and clean the scale adhering to the inside of the piping of the reduction line L100.
  • the cleaning agent may be the same as that in the embodiment shown in FIG. 1.
  • the corrosive agent is a chemical that is passed through the reduction line L100 after cleaning to dissolve the metals that make up the piping of the reduction line L100, and the cleaning state is determined based on the concentration of the dissolved metal ions.
  • the corrosive agent may be the same as that in the embodiment shown in FIG. 1.
  • the air introduction device 116 supplies air to the chemical in the chemical preparation section 115.
  • Examples of the air introduction device 116 include an air compressor and a blower.
  • the geothermal power generation system 100 may include an air filter 117 provided upstream of the air introduction device 116, and a drainage pump 118 that drains the geothermal water in the chemical preparation section 115.
  • the geothermal power generation system 100 may include a ninth pipe L123 connected to the chemical preparation unit 115, a tenth pipe L124 branching off from the ninth pipe L123 and connected to the first bypass pipe L121 downstream of the second gate valve V124, an eleventh pipe L125 branching off from the ninth pipe L123 and connected to the outlet of the air introduction device 116, and a twelfth pipe L126 branching off midway from the eleventh pipe L125 and connected to the outlet of the chemical injection pump 172.
  • the drainage pump 118 is provided midway along the tenth pipe L124.
  • the ninth pipe L123 extends vertically downward from the chemical preparation unit 115.
  • the ninth pipe L123 sends the cleaning agent and air to the chemical preparation unit 115, and also sends the geothermal water discharged from the chemical preparation unit 115 to the tenth pipe L124.
  • the geothermal power generation system 100 may include a thirteenth pipe L127 connected to the chemical preparation unit 115 and extending vertically upward from the chemical preparation unit 115.
  • the thirteenth pipe L127 discharges the air in the chemical preparation unit 115 to the outside, and also introduces air into the chemical preparation unit 115.
  • the geothermal power generation system 100 may include a fifteenth valve V130 provided midway along the thirteenth pipe L127 to open and close the flow path of the thirteenth pipe L127.
  • the geothermal power generation system 100 may include a seventh valve V125 provided in the ninth pipe L123 for opening and closing the flow path of the ninth pipe L123, an eighth valve V126 provided downstream of the drainage pump 118 in the tenth pipe L124 for opening and closing the flow path of the tenth pipe L124, a ninth valve V127 provided in the eleventh pipe L125 for opening and closing the flow path of the eleventh pipe L125 downstream of the branch point to the twelfth pipe L126, a tenth valve V129 for opening and closing the flow path upstream of the branch point to the twelfth pipe L126, and an eleventh valve V128 provided downstream of the chemical injection pump 172 in the twelfth pipe L126 for opening and closing the flow path of the twelfth pipe L126.
  • the geothermal power generation system 100 may include an air separation section 120 provided in the second bypass pipe L122, a third gate valve V131 provided in the second bypass pipe L122 upstream of the air separation section 120, a fourth gate valve V132 provided in the second bypass pipe L122 downstream of the air separation section 120, and a second liquid analyzer 121 connected to the air separation section 120.
  • the air separation section 120 is a section for separating (degassing) air from the fluids (geothermal water and chemicals) within the air separation section 120.
  • the second liquid analyzer 121 measures, for example, pH, dielectric constant, or dissolved ion concentration.
  • the geothermal power generation system 100 may include a 14th pipe L128 connected to the air separation unit 120 and extending vertically upward, and a 15th pipe L129 connected to the air separation unit 120 and extending vertically downward.
  • the 14th pipe L128 discharges air separated in the air separation unit 120 to the outside.
  • the geothermal power generation system 100 may include an air vent valve V133 provided midway along the 14th pipe L128.
  • the air vent valve V133 automatically discharges air accumulated in the air separation unit 120.
  • the 15th pipe L129 connects the air separation unit 120 to the second liquid analyzer 121, and sends the fluid in the air separation unit 120 to the second liquid analyzer 121.
  • the geothermal power generation system 100 may include a liquid delivery pump 122 that is provided in the middle of the 15th pipe L129 and discharges the fluid flowing through the 15th pipe L129 toward the inlet of the second liquid analyzer 121, and a 12th valve V134 that is provided in the 15th pipe L129 upstream of the liquid delivery pump 122 and opens and closes the flow path of the 15th pipe L129.
  • the control device 140 may switch between injecting and stopping the drug by the second drug addition device 170 and between introducing and stopping air by the air introduction device 116 based on the analysis results of the second liquid analyzer 121, and may also control the first switching valve V121, the second switching valve V122, and the first to fourth gate valves V123, V124, V131, and V132.
  • Figures 5A to 5D are enlarged views of the main parts of Figure 3 to explain the cleaning operation in another example of the geothermal power generation system 100 according to one embodiment.
  • open valves are shown in white
  • closed valves are shown in black
  • arrows indicate the flow of fluid.
  • the control device 140 may repeat normal operation, a drainage operation to drain the geothermal water in the chemical preparation unit 115 after the normal operation, a chemical injection operation to inject a chemical into the chemical preparation unit 115 from which the geothermal water has been discharged, an air introduction operation to introduce air into the chemical injected into the chemical preparation unit 115, and a cleaning operation to switch the flow path of the reduction line L100 to the first bypass pipe L121 and the second bypass pipe L122 and perform cleaning.
  • the control device 140 opens the seventh valve V125 and the eighth valve V126 and operates the drainage pump 118 to drain the geothermal water accumulated in the drug preparation unit 115 and send it to the first bypass pipe L121 downstream of the second gate valve V124 via the ninth pipe L123 and the tenth pipe L124.
  • the control device 140 opens the fifteenth valve V130, whereby the geothermal water accumulated in the drug preparation unit 115 is drained and air is introduced into the drug preparation unit 115 via the thirteenth pipe L127.
  • the control device 140 closes the eighth valve V126, opens the seventh valve V125, as well as the ninth valve V127 and the eleventh valve V128, operates the drug injection pump 172, and starts the drug injection operation by the second drug addition device 170.
  • the drug is injected into the drug preparation unit 115, and the air inside the drug preparation unit 115 is discharged to the outside via the thirteenth pipe L127.
  • the control device 140 opens the first to fourth gate valves V123, V124, V131, and V132, switches the flow path of the reduction line L100 to the first bypass pipe L121 and the second bypass pipe L122, and controls the flow of the drug containing air in the drug preparation unit 115 to the reduction line L100 and the second bypass pipe L122.
  • the air introduced into the chemical in the chemical preparation section 115 is discharged to the outside through the air vent valve V133 and the 14th pipe L128 in the air separation section 120. That is, the geothermal power generation system 100 separates the air from the fluid (fluid containing geothermal water, chemicals, and air) in the air separation section 120, and then circulates the fluid from which the air has been separated to the reduction line L100 downstream of the second bypass pipe L122.
  • control device 140 repeats normal operation, drainage operation, chemical injection operation, air introduction operation, and line switching operation again after a predetermined time has elapsed.
  • the control device 140 may close the first switching valve V121 and the second switching valve V122, and open the first to fourth gate valves V123, V124, V131, and V132.
  • the control device 140 may supply a corrosive agent by the second chemical addition device 170, and then determine the cleaning state based on the concentration of metal ions detected by the second liquid analyzer 121.
  • the concentration of metal ions detected by the second liquid analyzer 121 may be the concentration of iron ions.
  • the control device 140 may determine that cleaning is complete when the concentration of iron ions reaches 100 ppm.
  • the analysis result analyzed by the first liquid analyzer 111 may be a dielectric constant.
  • control device 140 determines that cleaning is not complete and may repeat normal operation, the drainage operation, the chemical injection operation, the air introduction operation, and the cleaning operation.
  • control device 140 determines that cleaning is complete, executes normal operation, and may terminate the execution of subsequent drug injection operations, air introduction operations, and cleaning operations.
  • the geothermal power generation system 100 includes a gas-liquid separator 3, a power generation device 101, a retention tank 102, a reduction line L100, a reduction pump 103, a chemical injection port 104 provided in the reduction line L100 between the retention tank 102 and the reduction pump 103, and a first chemical addition device 130.
  • the geothermal power generation system 100 also includes a branching section 110, a first liquid analyzer 111, a scale chip collector 113 having a residue inlet 113a, a dissolving agent injection port 113b, and a residue outlet 113c, a dissolving agent addition device 150, and a control device 140 that switches between the injection operation and the stop of injection of the chemical by the first chemical addition device 130 and the injection operation and the stop of injection of the dissolving agent by the dissolving agent addition device 150 based on the analysis results of the first liquid analyzer 111.
  • the control device 140 confirms the arrival of the chemical agent based on the analysis results of the first liquid analyzer 111 provided downstream of the return line L100, and switches between injecting the chemical agent by the first chemical agent adding device 130 and stopping the injection. Therefore, the geothermal power generation system 100 can spread the chemical agent throughout the entire return line L100 from the upstream side to the downstream side and clean the return line L100 without opening or disassembling the geothermal power generation system 100 as a closed system. In addition, even if scale pieces flow through the return line L100 after cleaning the return line L100, the geothermal power generation system 100 collects the scale pieces using the scale piece collector 113, and the control device 140 switches between injecting the solvent agent by the solvent agent adding device 150 and stopping the injection.
  • the geothermal power generation system 100 can dissolve and remove scale pieces flowing through the return line L100 after cleaning, without opening or disassembling the geothermal power generation system 100 as a closed system. As a result, the geothermal power generation system 100 can sufficiently remove scale from the reduction line L100.
  • the geothermal power generation system 100 includes a first valve V101
  • the first chemical addition device 130 includes multiple chemical tanks 131a, 131b, and 131c and multiple chemical injection pumps 132a, 132b, and 132c
  • the dissolving agent addition device 150 includes a dissolving agent tank 151 and a dissolving agent injection pump 152.
  • the control device 140 controls the multiple chemical injection pumps 132a, 132b, and 132c, the dissolving agent injection pump 152, and the first valve V101 based on the analysis results of the first liquid analyzer 111.
  • the control device 140 selects a chemical appropriate for the purpose from among a plurality of chemicals based on the analysis results of the first liquid analyzer 111, and controls the chemical injection pump that discharges the selected chemical, so that the geothermal power generation system 100 can supply the chemical appropriate for the purpose to the return line L100. Then, after the control device 140 distributes the chemical throughout the return line L100, the geothermal power generation system 100 closes the first valve V101, so that the chemical is sufficiently in contact with the inner wall of the piping of the return line L100, thereby enhancing the cleaning effect.
  • control device 140 controls the dissolving agent injection pump 152 based on the analysis results of the first liquid analyzer 111, so that the geothermal power generation system 100 can sufficiently dissolve and remove scale pieces flowing through the return line L100 after cleaning. As a result of the above, the geothermal power generation system 100 can more sufficiently remove scale from the return line L100.
  • the multiple chemical tanks 131a, 131b, and 131c contain a tracer reagent, a cleaning agent, and a corrosive agent that is corrosive to the metals that make up the reduction line L100.
  • the geothermal power generation system 100 can confirm the arrival of the cleaning agent using the first liquid analyzer 111 by supplying the tracer reagent and the cleaning agent to the reduction line L100 at the same time, and can spread the cleaning agent throughout the entire reduction line L100 from the upstream side to the downstream side, thereby cleaning the reduction line L100.
  • the geothermal power generation system 100 can supply a corrosive agent to the reduction line L100 to dissolve the metals that make up the piping of the reduction line L100, and can determine the cleaning state based on the concentration of the dissolved metal ions. Therefore, the geothermal power generation system 100 can more thoroughly remove scale from the reduction line L100.
  • the cleaning agent includes one or more selected from an acidic agent, a basic agent, a chelating agent, a hydrogen peroxide-based agent, a dispersant, and a catalase-based agent. This allows the geothermal power generation system 100 to supply the reduction line L100 with the optimal cleaning agent for each of the soft mud, calcium carbonate, amorphous silica, iron rust, etc. contained in the scale.
  • the corrosive agent is one selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and citric acid.
  • the geothermal power generation system 100 supplies the reduction line L100 with one selected from sulfuric acid, hydrochloric acid, acetic acid, and citric acid as the corrosive agent, thereby dissolving the iron constituting the piping of the reduction line L100, and can determine the cleaning state based on the concentration of the dissolved iron ions.
  • the dissolving agent is one selected from a basic agent, a fluoride-based agent, and an acidic agent. This allows the geothermal power generation system 100 to supply the scale fragment collector 113 with the most suitable dissolving agent for each of the calcium carbonate, amorphous silica, etc. contained in the scale.
  • the control device 140 causes the first chemical additive device 130 to supply the cleaning agent and at the same time supply the tracer reagent two or more times with an interval of five minutes or more between each supply, and after the first liquid analyzer 111 detects the tracer reagent the same number of times as the number of supplies, stops the supply of the cleaning agent and closes the first valve V101, thereby performing the cleaning operation.
  • the control device 140 confirms the arrival of the cleaning agent using the first liquid analyzer 111, and after the cleaning agent has spread throughout the entire return line L100, closes the first valve V101, allowing the geothermal power generation system 100 to bring the cleaning agent into sufficient contact with the inner wall of the piping of the return line L100, thereby enhancing the cleaning effect. Therefore, the geothermal power generation system 100 can more thoroughly remove scale from the return line L100.
  • the control device 140 opens the first valve V101 two to three hours after the first valve V101 is closed, supplies a corrosive agent using the first chemical additive device 130, and then determines the cleaning state based on the concentration of metal ions detected by the first liquid analyzer 111. This allows the geothermal power generation system 100 to clean the return line L100 according to the cleaning state, and more thoroughly removes scale from the return line L100.
  • the control device 140 determines that cleaning is not complete and performs the cleaning operation again, repeating the cleaning operation until the concentration of metal ions detected by the first liquid analyzer 111 reaches the specified value. This allows the geothermal power generation system 100 to prevent poor cleaning of the return line L100 and more thoroughly remove scale from the return line L100.
  • control device 140 controls the discharge of scale particles remaining in the scale particle collector to the outside through the residue discharge port 113c. This allows the control device 140 to remove the sparingly soluble scale particles that could not be dissolved by the solvent in the scale particle collector 113.
  • the geothermal power generation system 100 includes a first bypass pipe L121, a second bypass pipe L122, a first switching valve V121, a second switching valve V122, a chemical preparation unit 115, a first gate valve V123, a second gate valve V124, a second chemical addition device 170, an air introduction device 116, an air separation unit 120, a third gate valve V131, a fourth gate valve V132, and a second liquid analyzer 121.
  • the control device 140 switches between injecting chemicals and stopping injection by the second chemical addition device 170 and switching between introducing air and stopping introduction by the air introduction device 116 based on the analysis results of the second liquid analyzer 121, and controls the first switching valve V121, the second switching valve V122, and the first to fourth gate valves V123, V124, V131, and V132.
  • the geothermal power generation system 100 can clean the return line L100 even during normal operation (power generation).
  • the control device 140 causes the air introduction device 116 to introduce air into the chemicals supplied by the second chemical addition device 170.
  • the control device 140 then controls the first switching valve V121, the second switching valve V122, and the first to fourth gate valves V123, V124, V131, and V132 to switch the flow path of the return line L100 to the first bypass pipe L121 and the second bypass pipe L122, and causes the chemicals into which the air has been introduced to flow through the return line L100. This reduces the contact area between the chemicals and the geothermal water, and prevents the chemicals from being diluted while flowing through the return line L100.
  • the control device 140 also causes the second chemical addition device 170 to supply a corrosive agent, and can determine the cleaning state based on the concentration of metal ions detected by the second liquid analyzer 121. Therefore, the geothermal power generation system 100 can continue cleaning until the return line L100 is sufficiently cleaned. As a result, the geothermal power generation system 100 can sufficiently remove scale from the return line L100 even during normal operation.
  • the control device 140 repeats normal operation, a drainage operation to drain the geothermal water in the chemical preparation unit 115 after the normal operation, a chemical injection operation to inject a chemical into the chemical preparation unit 115 from which the geothermal water has been discharged, an air introduction operation to introduce air into the chemical injected into the chemical preparation unit 115, and a line switching operation to switch the flow path of the reduction line L100 to the first bypass pipe L121 and the second bypass pipe L122 to start cleaning.
  • the geothermal power generation system 100 After separating the air from the fluid in the air separation section 120, the geothermal power generation system 100 passes the fluid from which the air has been separated through the reinjection line L100 downstream of the second bypass pipe L122. This allows the geothermal power generation system 100 to maintain the permeability of the geothermal water that is returned to the reinjection well 4 via the reinjection line L100 downstream of the second bypass pipe L122.

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Abstract

本発明の一態様に係る地熱発電システムは、気液分離器と、発電装置と、滞留槽と、還元ラインと、還元ポンプと、前記滞留槽と前記還元ポンプとの間の前記還元ラインに設けられた薬剤注入口と、前記薬剤注入口に薬剤を注入する第１薬剤添加装置と、前記還元ポンプの下流側且つ前記還元井の鉛直方向上方において、前記還元ラインの途中に設けられ、前記地熱水の流れを分岐する分岐部と、第１液体分析計と、スケール片捕集器と、溶解剤添加装置と、前記第１液体分析計の分析結果に基づき、前記第１薬剤添加装置による前記薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに、前記溶解剤添加装置による前記溶解剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う制御装置とを備える。

Description

地熱発電システム
　本発明は、地熱発電システムに関する。
　地熱発電システムは、生産井から高温の地熱流体（地熱水及び地熱蒸気）を採取し、地熱流体から分離した地熱水又は地熱蒸気を利用して発電を行う。生産井から採取される地熱流体は、井戸水や河川水よりもカルシウムや溶存シリカ等を多く含んでいる。
　生産井から採取した地熱水中のカルシウムや溶存シリカは、地熱発電システムにおいて、減圧されることにより濃縮され、配管内を流通するうちに冷やされ、溶解度が低下する。そして、地熱水に含まれるシリカや溶存シリカ等が過飽和状態となると、重合して炭酸カルシウムや非晶質シリカとなり、スケールとして析出する。スケールは、配管の内壁等に付着して、配管の閉塞等を生じる可能性があるため、地熱発電システムにおいて、スケールの付着が問題となっている。
　特に、地熱発電システムにおいて、地熱水を還元井に戻すための還元ラインにスケールが付着し易く、還元ラインに付着したスケールを十分に洗浄することが求められている。例えば、特許文献１に記載の地熱発電システムでは、汽水分離器の後流側で、分離熱水に、酸化剤として過酸化水素水を供給し、地熱水系統におけるシリカ成分のスケール付着を防止している。
特開２０１５－９０１４７号公報
　しかしながら、通常、地熱発電システムにおいて、還元ラインは、長距離に亘って配置されるため、還元ラインの上流側で供給した洗浄剤が、下流側になるに従い希釈されるため、下流側の配管に付着したスケールの洗浄が不十分となり、洗浄不良が発生する、という問題があった。
　本発明の一態様は、還元ラインのスケールを十分に除去することができる地熱発電システムを提供する。
　本発明の一態様に係る地熱発電システムは、生産井より噴出した地熱流体から地熱水と地熱蒸気とを分離する気液分離器と、前記気液分離器で分離された前記地熱水又は前記地熱蒸気を熱源として発電を行う発電装置と、前記発電装置で熱回収された前記地熱水を貯留する滞留槽と、前記滞留槽の出口部と還元井とを連結する還元ラインと、前記還元ラインの途中に設けられ、前記滞留槽から排出された前記地熱水を還元井に返送する還元ポンプと、前記滞留槽と前記還元ポンプとの間の前記還元ラインに設けられた薬剤注入口と、前記薬剤注入口に薬剤を注入する第１薬剤添加装置と、前記還元ポンプの下流側且つ前記還元井の鉛直方向上方において、前記還元ラインの途中に設けられ、前記地熱水の流れを分岐する分岐部と、前記分岐部から鉛直方向上方に連結された第１液体分析計と、前記分岐部から水平方向に連結され、残渣投入口と、溶解剤注入口と、残渣排出口とを有するスケール片捕集器と、前記溶解剤注入口に溶解剤を注入する溶解剤添加装置と、前記第１液体分析計の分析結果に基づき、前記第１薬剤添加装置による前記薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに、前記溶解剤添加装置による前記溶解剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う制御装置とを備える。
　本発明の一態様に係る地熱発電システムによれば、還元ラインのスケールを十分に除去することができる。
一実施形態による地熱発電システムの概略構成図である。 一実施形態による地熱発電システムにおける洗浄の動作を示すタイムチャートである。 一実施形態による地熱発電システムの他の例を示す概略構成図である。 図３の要部拡大図である。 一実施形態による地熱発電システムの他の例における洗浄の動作を説明するための図３の要部拡大図（その１）である。 一実施形態による地熱発電システムの他の例における洗浄の動作を説明するための図３の要部拡大図（その２）である。 一実施形態による地熱発電システムの他の例における洗浄の動作を説明するための図３の要部拡大図（その３）である。 一実施形態による地熱発電システムの他の例における洗浄の動作を説明するための図３の要部拡大図（その４）である。
　以下、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら説明する。まず、通常運転（発電）を停止して還元ラインＬ１００を洗浄する場合の地熱発電システム１００の実施形態について説明する。
　図１は、一実施形態による地熱発電システム１００の概略構成図である。図１に示すように、地熱発電システム１００は、気液分離器３、発電装置１０１、滞留槽１０２、還元ラインＬ１００、還元ポンプ１０３、薬剤注入口１０４、第１薬剤添加装置１３０及び制御装置１４０を備える。図１において、矢印は流体の流れを示す。
　地熱発電システム１００において、生産井２から採取された地熱流体は、気液分離器３に送られる。気液分離器３は、生産井２より噴出した地熱流体から地熱水と地熱蒸気とを分離する。気液分離器３で分離された地熱水及び地熱蒸気は、配管を介して発電装置１０１に送られ、発電装置１０１は、気液分離器３で分離された地熱水又は地熱蒸気を熱源として発電を行う。発電装置１０１で熱回収された地熱水は、配管を介して滞留槽１０２に導入される。
　図１に示す例では、気液分離器３で分離された地熱蒸気は、フラッシュ発電装置１０１ａに送られ、フラッシュ発電装置１０１ａは、気液分離器３で分離された地熱蒸気を熱源として発電を行い、気液分離器３で分離された地熱水は、バイナリー発電装置１０１ｂに送られ、バイナリー発電装置１０１ｂは、気液分離器３で分離された地熱水を熱源として発電を行う。
　発電装置１０１は、特に限定されず、フラッシュ発電装置１０１ａ及びバイナリー発電装置１０１ｂを有していてよく、フラッシュ発電装置１０１ａ及びバイナリー発電装置１０１ｂのいずれか一方を有していてもよい。
　フラッシュ発電装置１０１ａは、気液分離器３で分離された地熱蒸気を供給することにより回転するタービン、タービンに接続された発電機、タービンから排出された地熱蒸気を凝縮する復水器、復水器で凝縮された凝縮水を冷却する冷却塔等を有する。バイナリー発電装置１０１ｂは、熱交換して低沸点の熱媒体を蒸発させる媒体蒸発器、気化した熱媒体を供給することにより回転するタービン、発電機、媒体凝縮器等を有する。
　滞留槽１０２は、発電装置１０１で熱回収された地熱水を貯留する。そして、地熱水中のシリカの重合反応を進行させ、シリカ系不溶成分が十分に凝集沈澱するまで滞留させる。
　還元ラインＬ１００は、滞留槽１０２の出口部と還元井４とを連結するラインである。
　還元ポンプ１０３は、還元ラインＬ１００の途中に設けられ、滞留槽１０２から排出された地熱水を還元井４に返送する。滞留槽１０２から排出された地熱水は、還元ポンプ１０３により、還元ラインＬ１００を介して還元井４に戻される。
　薬剤注入口１０４は、滞留槽１０２と還元ポンプ１０３との間の還元ラインＬ１００に設けられている。
　第１薬剤添加装置１３０は、薬剤注入口に薬剤を注入する装置であり、薬剤を収容する複数の薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃと、複数の薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃのそれぞれに接続され、薬剤を薬剤注入口１０４に向けて吐出する複数の薬剤注入ポンプ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃとを有していてよい。薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃの数は、図１に示す例では３つであるが、これに限らず、使用する薬剤種の数に応じて選択することができ、４つ以上であってもよい。薬剤注入ポンプ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの数は、薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃの数に応じて選択することができる。
　複数の薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃには、それぞれ、トレーサ試薬、洗浄剤、及び還元ラインＬ１００を構成する金属に対して腐食性を有する腐食剤が収容されていてよい。例えば、薬剤タンク１３１ａには、トレーサ試薬を収容し、薬剤タンク１３１ｂには、洗浄剤を収容し、薬剤タンク１３１ｃには、腐食剤を収容する。以後、本明細書において、トレーサ試薬を収容した薬剤タンク１３１ａに接続された薬剤注入ポンプをトレーサ試薬注入ポンプ１３２ａと、洗浄剤を収容した薬剤タンク１３１ｂに接続された薬剤注入ポンプを洗浄剤注入ポンプ１３２ｂと、腐食剤を収容した薬剤タンク１３１ｃに接続された薬剤注入ポンプを腐食剤注入ポンプ１３２ｃと、称する場合がある。
　トレーサ試薬は、還元ラインＬ１００の下流側まで洗浄剤が到達したことを確認するための薬剤である。トレーサ試薬としては、例えば、ヨウ素、臭素等のハロゲン、ヨウ素１３１、臭素８２、トリチウム等の放射性同位体、安息香酸ナトリウム、トルエンスルホン酸ナトリウム、キシレンスルホン酸ナトリウム、ベンゼンスルホン酸ナトリウム、１－ナフタレンスルホン酸、１，５－ナフタレンジスルホン酸等の芳香族スルホン酸塩、フルオレセインナトリウム、ローダミンＷＴ、２，６，８－ナフチルアミンジスルホン酸（アミノＧ酸）等の蛍光染料、金属指示薬、安息香酸等が挙げられる。これらの中でも、トレーサ試薬は、芳香族スルホン酸塩であることが好ましい。
　洗浄剤は、還元ラインＬ１００の配管内に付着したスケールを除去し、洗浄するための薬剤である。洗浄剤は、例えば、酸性薬剤、塩基性薬剤、キレート剤、過酸化水素系薬剤、分散剤、及びカタラーゼ系薬剤から選択される１種以上を含む薬剤とすることができる。
　酸性薬剤は、カルシウム系のスケールを溶解するために用いることができる。酸性薬剤としては、例えば、硫酸、塩酸、酢酸、クエン酸等が挙げられる。塩基性薬剤は、シリカ系のスケール（非晶質シリカ）を溶解するために用いることができる。塩基性薬剤としては、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、アンモニウム塩類等が挙げられる。キレート剤は、他の洗浄剤を使用する前に、予め、ｐＨ調整下において、地熱水中の溶存金属をマスキングし、他の洗浄剤の浪費を抑制するために用いることができる。キレート剤としては、例えば、エチレンジアミン四酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトリロ三酢酸（ＮＴＡ）、ヒドロキシエチレンジアミン三酢酸（ＨＥＤＴＡ）、ジエチレントリアミン五酢酸（ＤＴＰＡ）、トリメタノールアミン、グルコン酸ソーダ等が挙げられる。過酸化水素系薬剤は、軟泥質を溶解するために用いることができる。過酸化水素系薬剤としては、例えば、過酸化水素水が挙げられる。分散剤は、配管の内壁等に付着したスケールを分散させ剥離するために用いることができる。分散剤としては、例えば、ポリアクリル酸ナトリウム、各種の界面活性剤等が挙げられる。カタラーゼ系薬剤は、過酸化水素系薬剤を使用した後、地熱水中に残存する過酸化水素系薬剤を分解するために用いることができる。
　腐食剤は、洗浄後の還元ラインＬ１００に流通させ、還元ラインＬ１００の配管を構成する金属を溶出させ、溶出した金属イオンの濃度によって、洗浄状態を判断するための薬剤である。腐食剤は、例えば、硫酸、塩酸、酢酸、及びクエン酸から選択される１種とすることができる。
　地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００の薬剤注入口１０４と連結された第４配管Ｌ１０４と、第４配管Ｌ１０４の途中に設けられ、第４配管Ｌ１０４の流路を開閉する第５の弁Ｖ１０５を備えていてよい。また、第１薬剤添加装置１３０は、第４配管Ｌ１０４から分岐して薬剤注入ポンプ１３２ａの吐出口と連結する第６配管Ｌ１０６と、第４配管Ｌ１０４から分岐して薬剤注入ポンプ１３２ｂの吐出口と連結する第７配管Ｌ１０７と、第４配管Ｌ１０４から分岐して薬剤注入ポンプ１３２ｃの吐出口と連結する第８配管Ｌ１０８とを有していてよい。
　地熱発電システム１００は、滞留槽１０２と還元ポンプ１０３との距離等により、必要に応じて、第４配管Ｌ１０４から分岐し、滞留槽１０２の入口部まで延びる、仮設の第５配管Ｌ１０５を備えていてよい。この場合、第１薬剤添加装置１３０から供給された薬剤は、滞留槽１０２内の地熱水と共に、滞留槽１０２の出口部から還元ラインＬ１００に供給される。
　地熱発電システム１００は、還元ポンプ１０３の下流側且つ還元井４の鉛直方向上方において、還元ラインＬ１００の途中に設けられ、地熱水の流れを分岐する分岐部１１０と、分岐部１１０から鉛直方向上方に連結された第１液体分析計１１１と、分岐部１１０から水平方向に連結されたスケール片捕集器１１３とを備える。分岐部１１０は、地熱水の流れを四方に分岐し、例えば、四方弁であってよい。地熱発電システム１００は、分岐部１１０と還元井４との間の還元ラインＬ１００に設けられ、分岐部１１０と還元井４との間の流路を開閉する第１の弁Ｖ１０１（還元弁）を備えていてよい。
　第１液体分析計１１１は、分岐部１１０から分岐した第３配管Ｌ１０３に連結されている。第１液体分析計１１１は、流体に含まれる成分を分析し、検出する。第１液体分析計１１１は、少なくともトレーサ試薬を検出する。また、第１液体分析計１１１は、ｐＨ、誘電率、又は溶存イオン濃度を測定する。第１液体分析計１１１は、例えば、高速液体クロマトグラフであってよい。
　地熱発電システム１００は、第３配管Ｌ１０３の途中に設けられ、還元ラインＬ１００を流通する流体を第１液体分析計１１１の入口部に向けて吐出する送液ポンプ１１２と、送液ポンプ１１２の上流側における第３配管Ｌ１０３に設けられ、第３配管Ｌ１０３の流路を開閉する第４の弁Ｖ１０４とを備えていてよい。
　スケール片捕集器１１３は、残渣投入口１１３ａと、溶解剤注入口１１３ｂと、残渣排出口１１３ｃとを有し、還元ラインＬ１００の洗浄完了後に、遅延して還元ラインＬ１００を流れるスケール片を捕集する。地熱発電システム１００は、分岐部１１０と残渣投入口１１３ａとを連結する第１配管Ｌ１０１と、第１配管Ｌ１０１に設けられ、第１配管Ｌ１０１の流路を開閉する第２の弁Ｖ１０２とを備えていてよい。
　地熱発電システム１００は、スケール片捕集器１１３の溶解剤注入口１１３ｂに溶解剤を注入する溶解剤添加装置１５０を備える。溶解剤添加装置１５０は、溶解剤を収容する溶解剤タンク１５１と、溶解剤タンク１５１に接続され、溶解剤を溶解剤注入口１１３ｂに向けて吐出する溶解剤注入ポンプ１５２とを有していてよい。溶解剤は、スケール片捕集器１１３に捕集されたスケールを溶解する薬剤であり、例えば、塩基性薬剤、フッ化物系薬剤、及び酸性薬剤から選択される１種とすることができる。
　塩基性薬剤及び酸性薬剤としては、上述の洗浄剤と同様の薬剤を用いることができる。フッ化物系薬剤としては、例えば、フッ化水素酸、ヘキサフルオロリン酸、フッ化アンモニウム等が挙げられる。
　地熱発電システム１００は、溶解剤注入口１１３ｂと溶解剤注入ポンプ１５２の吐出口とを連結する第２配管Ｌ１０２と、第２配管Ｌ１０２に設けられ、第２配管Ｌ１０２の流路を開閉する第３の弁Ｖ１０３とを備えていてよい。
　制御装置１４０は、第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、第１薬剤添加装置１３０による薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに、溶解剤添加装置１５０による溶解剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う。具体的には、制御装置１４０は、第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、複数の薬剤注入ポンプ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、溶解剤注入ポンプ１５２、及び第１の弁Ｖ１０１を制御する。
　図２は、一実施形態による地熱発電システム１００における洗浄の動作を示すタイムチャートである。制御装置１４０は、第１薬剤添加装置１３０により、洗浄剤を供給させると同時に、トレーサ試薬を５分以上の間隔を空けて２回以上の供給回数にて供給させ、第１液体分析計１１１がトレーサ試薬を当該供給回数と同じ回数検知した後、洗浄剤の供給を停止させ、第１の弁Ｖ１０１（還元弁）を閉止することにより、洗浄操作を実行してよい。
　図２に示すように、制御装置１４０は、時点ｔ０において、第１の弁Ｖ１０１（還元弁）を開放した状態で、トレーサ試薬注入ポンプ１３２ａに、５分以上の間隔を空けて２回以上の供給回数にて吐出する指令を送ると共に、洗浄剤注入ポンプ１３２ｂに継続して吐出する指令を送る。制御装置１４０は、第１液体分析計１１１から、トレーサ試薬を当該供給回数と同じ回数検知した信号を受信した後、時点ｔ１において、洗浄剤注入ポンプ１３２ｂに吐出を停止する指令を送ると同時に、第１の弁Ｖ１０１に閉止する指令を送る。制御装置１４０は、トレーサ試薬を当該供給回数と同じ回数検知した信号を受信したことにより、洗浄剤が還元ラインＬ１００の下流側まで到達したことを確認することができる。時間Ｔ１は、洗浄剤が還元ラインＬ１００の下流側まで到達させるための時間である。
　制御装置１４０は、第１の弁Ｖ１０１（還元弁）を閉止した時から、２時間～３時間経過後、第１の弁Ｖ１０１を開放し、第１の弁Ｖ１０１を開放した状態で、第１薬剤添加装置１３０により腐食剤を供給させた後、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度に基づき、洗浄状態を判断する。
　制御装置１４０は、洗浄剤注入ポンプ１３２ｂが停止し、第１の弁Ｖ１０１（還元弁）が閉止した時点ｔ１から２時間～３時間（時間Ｔ２）経過した後、時点ｔ２において、腐食剤注入ポンプ１３２ｃに吐出する指令を送ると同時に、第１の弁Ｖ１０１に開放する指令を送る。時間Ｔ２は、還元ラインＬ１００の配管の内壁に洗浄剤を十分に接触させるための時間である。そして、制御装置１４０は、第１液体分析計１１１から、金属イオンの濃度の測定値を受信した後、時間Ｔ３経過後、時点ｔ３において、洗浄状態を判断する。時間Ｔ３は、洗浄状態を確認するための時間である。
　洗浄が進む程、配管の内壁が露出し、配管を構成する金属が流体に溶け出すため、流体に含まれる金属イオンの濃度が上昇する。第１液体分析計１１１にて検出される金属イオンの濃度は、鉄イオンの濃度であってよい。例えば、制御装置１４０は、鉄イオンの濃度が１００ｐｐｍに達したときに、洗浄完了と判断してもよい。第１液体分析計１１１にて分析される分析結果は、誘電率であってもよい。
　制御装置１４０は、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値未満である場合、洗浄が完了していないと判断し、再度、時間Ｔ１～Ｔ３の洗浄操作を実行し、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達するまで、時間Ｔ１～Ｔ３の洗浄操作を繰り返す。時間Ｔ４は、時間Ｔ１～Ｔ３の洗浄操作を繰り返す時間である。時間Ｔ４における、洗浄の動作を示すタイムチャートは、時間Ｔ１～Ｔ３と同様であるため、図２では記載を省略する。
　制御装置１４０は、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達した場合、時点ｔ５において、洗浄完了と判断し、洗浄操作を終了し通常運転に戻る。時点ｔ４から時点ｔ５の時間Ｔ５は、複数回の洗浄状態を確認するための時間Ｔ３のうち最終回の時間である。
　制御装置１４０は、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達し、洗浄が完了したと判断した場合、残渣投入口１１３ａに地熱水を流入させ、スケール片捕集器１１３にスケール片を捕集させた後、溶解剤添加装置１５０により溶解剤を溶解剤注入口１１３ｂに注入させ、第２の弁Ｖ１０２及び第３の弁Ｖ１０３を閉止する。具体的には、制御装置１４０は、まず、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達し、洗浄が完了したと判断した場合、１週間以上の間、第２の弁Ｖ１０２を開放し、残渣投入口１１３ａに地熱水を流入させる制御を行うことが好ましい。これにより、地熱発電システム１００は、洗浄後、遅延して還元ラインＬ１００を流れるスケール片をスケール片捕集器１１３に十分に捕集することができる。次に、制御装置１４０は、溶解剤添加装置１５０により溶解剤を溶解剤注入口１１３ｂに注入させ、溶解剤が塩基性薬剤である場合、スケール片捕集器１１３内の流体のｐＨが規定値になったとき、第２の弁Ｖ１０２及び第３の弁Ｖ１０３を閉止する。なお、スケール片捕集器１１３内の流体のｐＨは、例えば、スケール片捕集器１１３に設けられた、図示しないｐＨ測定器によって検出することができ、制御装置１４０は、ｐＨ測定器からｐＨの測定値を受信する。
　スケール片捕集器１１３は、還元井４の顕熱により高温に維持されるため、スケール片捕集器１１３内の溶解剤の効果を向上させ、スケール片の溶解を促進することができる。スケール片の溶解を促進する観点から、スケール片捕集器１１３内の温度を８０℃以上に維持するようにスケール片捕集器１１３を配置することが好ましい。
　制御装置１４０は、第２の弁Ｖ１０２及び第３の弁Ｖ１０３を閉止し、４８時間以上放置した後、第２の弁Ｖ１０２を開放することで、スケール片捕集器１１３内の溶解させたスケール片を含む流体を第２配管Ｌ１０２を介して還元井４へ送る制御を行う。具体的には、制御装置１４０は、図示しない加圧装置によって、スケール片捕集器１１３内に圧力を印加させることにより、開放した第２の弁Ｖ１０２を介して残渣投入口１１３ａから流入する地熱水を押し戻し、スケール片捕集器１１３内の溶解させたスケール片を含む流体を第２配管Ｌ１０２を介して還元井４へ送る制御を行う。
　そして、制御装置１４０は、スケール片捕集器１１３内に残留したスケール片、岩石の破片、鉄錆等を残渣排出口１１３ｃから外部に排出する制御を行う。
　制御装置１４０は、さらに、還元ポンプ１０３、送液ポンプ１１２、第４の弁Ｖ１０４、第５の弁Ｖ１０５、及び第６の弁Ｖ１０６を制御してもよい。
　次に、地熱発電システム１００の他の例について説明する。地熱発電システム１００の他の例は、通常運転中（発電中）に還元ラインＬ１００を洗浄する場合の地熱発電システム１００の実施形態である。図３は、一実施形態による地熱発電システム１００の他の例を示す概略構成図であり、図４は、図３の要部拡大図である。図３及び図４において、矢印は流体の流れを示す。
　地熱発電システム１００は、図１及び図２に示す上述の構成に加えて、図３及び図４に示すように、還元ポンプ１０３の下流側において、還元ラインＬ１００から分岐し、還元ラインＬ１００に連結された第１バイパス配管Ｌ１２１と、第１バイパス配管Ｌ１２１の下流側において、還元ラインＬ１００から分岐し、還元ラインＬ１００に連結された第２バイパス配管Ｌ１２２とを備えていてよい。また、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００の途中に設けられ、還元ラインＬ１００の流路を第１バイパス配管Ｌ１２１へ切り替え可能な第１切替弁Ｖ１２１と、還元ラインＬ１００の途中に設けられ、還元ラインＬ１００の流路を第２バイパス配管Ｌ１２２へ切り替え可能な第２切替弁Ｖ１２２とを備えていてよい。
　さらに、地熱発電システム１００は、図４に示すように、第１バイパス配管Ｌ１２１に設けられた薬剤調整部１１５、薬剤調整部１１５の上流側の第１バイパス配管Ｌ１２１に設けられた第１仕切弁Ｖ１２３、及び薬剤調整部１１５の下流側の第１バイパス配管Ｌ１２１に設けられた第２仕切弁Ｖ１２４と、第２薬剤添加装置１７０と、空気導入装置１１６とを備えていてよい。
　薬剤調整部１１５は、第１仕切弁Ｖ１２３と第２仕切弁Ｖ１２４との間の第１バイパス配管Ｌ１２１であり、薬剤調整部１１５内の薬剤に空気を導入し、還元ラインＬ１００に供給する薬剤を調整するための部分である。
　第２薬剤添加装置１７０は、薬剤調整部１１５に薬剤を注入する。第２薬剤添加装置１７０は、薬剤を収容する薬剤タンク１７１と、薬剤タンク１７１に接続され、薬剤を薬剤調整部１１５に向けて吐出する薬剤注入ポンプ１７２とを有していてよい。薬剤タンク１７１の数は、図４に示す例では１つであるが、これに限らず、使用する薬剤種の数に応じて選択することができ、複数であってもよい。薬剤注入ポンプ１７２の数は、薬剤タンク１７１の数に応じて選択することができる。
　薬剤タンク１７１に収容される薬剤は、洗浄剤、又は洗浄剤及び還元ラインＬ１００を構成する金属に対して腐食性を有する腐食剤が収容されていてよい。薬剤タンク１７１の数は、複数であってよく、薬剤が洗浄剤及び腐食剤である場合、洗浄剤と腐食剤とは別々の薬剤タンク１７１に収容される。
　洗浄剤は、還元ラインＬ１００の配管内に付着したスケールを除去し、洗浄するための薬剤である。洗浄剤としては、図１に示す実施形態と同様の洗浄剤を用いることができる。
　腐食剤は、洗浄後の還元ラインＬ１００に流通させ、還元ラインＬ１００の配管を構成する金属を溶出させ、溶出した金属イオンの濃度によって、洗浄状態を判断するための薬剤である。腐食剤としては、図１に示す実施形態と同様の腐食剤を用いることができる。
　空気導入装置１１６は、薬剤調整部１１５内の薬剤に空気を供給する。空気導入装置１１６としては、例えば、エアコンプレッサ、ブロア等が挙げられる。地熱発電システム１００は、空気導入装置１１６の上流側に設けられたエアフィルタ１１７と、薬剤調整部１１５内の地熱水を排水する排水ポンプ１１８を備えていてよい。
　地熱発電システム１００は、薬剤調整部１１５に連結された第９配管Ｌ１２３と、第９配管Ｌ１２３から分岐し、第２仕切弁Ｖ１２４の下流側の第１バイパス配管Ｌ１２１に連結された第１０配管Ｌ１２４と、第９配管Ｌ１２３から分岐し、空気導入装置１１６の吹出口に連結された第１１配管Ｌ１２５と、第１１配管Ｌ１２５の途中から分岐し、薬剤注入ポンプ１７２の吐出口に連結された第１２配管Ｌ１２６とを備えていてよい。排水ポンプ１１８は、第１０配管Ｌ１２４の途中に設けられている。
　第９配管Ｌ１２３は、薬剤調整部１１５から鉛直方向下方に延びて設けられている。第９配管Ｌ１２３は、洗浄剤及び空気を薬剤調整部１１５へ送り、また、薬剤調整部１１５から排出される地熱水を第１０配管Ｌ１２４へ送る。地熱発電システム１００は、薬剤調整部１１５に連結され、薬剤調整部１１５から鉛直方向上方に延びて設けられた第１３配管Ｌ１２７を備えていてよい。第１３配管Ｌ１２７は、薬剤調整部１１５内の空気を外部に排出し、また、薬剤調整部１１５内に空気を導入する。地熱発電システム１００は、第１３配管Ｌ１２７の途中に設けられ、第１３配管Ｌ１２７の流路を開閉する第１５の弁Ｖ１３０を備えていてよい。
　地熱発電システム１００は、第９配管Ｌ１２３の途中に設けられ、第９配管Ｌ１２３の流路を開閉する第７の弁Ｖ１２５と、第１０配管Ｌ１２４における排水ポンプ１１８より下流側に設けられ、第１０配管Ｌ１２４の流路を開閉する第８の弁Ｖ１２６と、第１１配管Ｌ１２５の途中に設けられ、第１１配管Ｌ１２５における、第１２配管Ｌ１２６への分岐点より下流側の流路を開閉する第９の弁Ｖ１２７と、第１２配管Ｌ１２６への分岐点より上流側の流路を開閉する第１０の弁Ｖ１２９と、第１２配管Ｌ１２６における薬剤注入ポンプ１７２より下流側に設けられ、第１２配管Ｌ１２６の流路を開閉する第１１の弁Ｖ１２８とを備えていてよい。
　地熱発電システム１００は、第２バイパス配管Ｌ１２２に設けられた空気分離部１２０、空気分離部１２０の上流側の第２バイパス配管Ｌ１２２に設けられた第３仕切弁Ｖ１３１、及び空気分離部１２０の下流側の第２バイパス配管Ｌ１２２に設けられた第４仕切弁Ｖ１３２と、空気分離部１２０に接続された第２液体分析計１２１とを備えていてよい。
　空気分離部１２０は、空気分離部１２０内の流体（地熱水及び薬剤）から空気を分離する（脱気する）ための部分である。第２液体分析計１２１は、例えば、ｐＨ、誘電率、又は溶存イオン濃度を測定する。
　地熱発電システム１００は、空気分離部１２０に連結され鉛直方向上方に延びる第１４配管Ｌ１２８と、空気分離部１２０に連結され鉛直方向下方に延びる第１５配管Ｌ１２９とを備えていてよい。第１４配管Ｌ１２８は、空気分離部１２０内で分離された空気を外部に排出する。地熱発電システム１００は、第１４配管Ｌ１２８の途中に設けられた、空気抜き弁Ｖ１３３を備えていてよい。空気抜き弁Ｖ１３３は、空気分離部１２０内に溜まった空気を自動的に排出する。第１５配管Ｌ１２９は、空気分離部１２０と第２液体分析計１２１とを連結し、空気分離部１２０内の流体を第２液体分析計１２１へ送る。地熱発電システム１００は、第１５配管Ｌ１２９の途中に設けられ、第１５配管Ｌ１２９を流通する流体を第２液体分析計１２１の入口部に向けて吐出する送液ポンプ１２２と、送液ポンプ１２２の上流側における第１５配管Ｌ１２９に設けられ、第１５配管Ｌ１２９の流路を開閉する第１２の弁Ｖ１３４とを備えていてよい。
　制御装置１４０は、第２液体分析計１２１の分析結果に基づき、第２薬剤添加装置１７０による薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに空気導入装置１１６による空気の導入操作及び導入停止の切り替えを行うと共に、第１切替弁Ｖ１２１、第２切替弁Ｖ１２２、及び第１～第４仕切弁Ｖ１２３、Ｖ１２４、Ｖ１３１、Ｖ１３２を制御してよい。
　次に、地熱発電システム１００の他の例における洗浄の動作について詳細に説明する。図５Ａ～図５Ｄは、一実施形態による地熱発電システム１００の他の例における洗浄の動作を説明するための図３の要部拡大図である。図５Ａ～図５Ｄにおいて、開放している弁は、白色で示し、閉止している弁は黒色で示し、矢印は流体の流れを示す。
　制御装置１４０は、通常運転と、通常運転の後、薬剤調整部１１５内の地熱水を排出する排水操作と、地熱水が排出された薬剤調整部１１５に薬剤を注入する薬剤注入操作と、薬剤調整部１１５に注入された薬剤に空気を導入する空気導入操作と、還元ラインＬ１００の流路を第１バイパス配管Ｌ１２１及び第２バイパス配管Ｌ１２２へ切り替えて洗浄を行う洗浄操作とを繰り返してよい。
　制御装置１４０は、図５Ａに示すように、通常運転において、第１切替弁Ｖ１２１及び第２切替弁Ｖ１２２を開放し、第１～第４仕切弁Ｖ１２３、Ｖ１２４、Ｖ１３１、Ｖ１３２を閉止する。通常運転において、地熱水は、還元ラインＬ１００を流通し、第１バイパス配管Ｌ１２１及び第２バイパス配管Ｌ１２２には流通しない。
　次に、制御装置１４０は、図５Ｂに示すように、薬剤調整部１１５内の地熱水を排出する排水操作において、第７の弁Ｖ１２５及び第８の弁Ｖ１２６を開放し、排水ポンプ１１８を作動させ、薬剤調整部１１５に溜まった地熱水を排出し、第９配管Ｌ１２３及び第１０配管Ｌ１２４を介して、第２仕切弁Ｖ１２４より下流側の第１バイパス配管Ｌ１２１へ送る。このとき、制御装置１４０が、第１５の弁Ｖ１３０を開放することにより、薬剤調整部１１５に溜まった地熱水が排水されると共に、第１３配管Ｌ１２７を介して薬剤調整部１１５内に空気が導入される。
　次に、制御装置１４０は、図５Ｃに示すように、薬剤調整部１１５に薬剤を注入する薬剤注入操作において、第８の弁Ｖ１２６を閉止し、第７の弁Ｖ１２５に加え、第９の弁Ｖ１２７及び第１１の弁Ｖ１２８を開放し、薬剤注入ポンプ１７２を作動させ、第２薬剤添加装置１７０による薬剤の注入操作を開始する。このとき、薬剤調整部１１５に薬剤が注入されると共に、第１３配管Ｌ１２７を介して薬剤調整部１１５内の空気が外部に排出される。
　次に、制御装置１４０は、図５Ｄに示すように、薬剤に空気を導入する空気導入操作において、第１１の弁Ｖ１２８及び第１５の弁Ｖ１３０を閉止し、第７の弁Ｖ１２５及び第９の弁Ｖ１２７に加え、第１０の弁Ｖ１２９を開放する。また、制御装置１４０は、薬剤注入ポンプ１７２を停止させ、第２薬剤添加装置１７０による薬剤の注入を停止すると共に、空気導入装置１１６を作動させ、第９配管Ｌ１２３及び第１１配管Ｌ１２５を介して薬剤調整部１１５内の薬剤に空気を供給する制御を行う。
　そして、制御装置１４０は、還元ラインＬ１００の流路を第１バイパス配管Ｌ１２１及び第２バイパス配管Ｌ１２２へ切り替えて洗浄を開始するライン切替操作において、第１～第４仕切弁Ｖ１２３、Ｖ１２４、Ｖ１３１、Ｖ１３２を開放し、還元ラインＬ１００の流路を第１バイパス配管Ｌ１２１及び第２バイパス配管Ｌ１２２へ切り替えて、薬剤調整部１１５内の空気を含む薬剤を還元ラインＬ１００及び第２バイパス配管Ｌ１２２へ流通させる制御を行う。
　薬剤調整部１１５内の薬剤に導入された空気は、空気分離部１２０で空気抜き弁Ｖ１３３及び第１４配管Ｌ１２８を介して外部に排出される。即ち、地熱発電システム１００は、空気分離部１２０内の流体（地熱水、薬剤及び空気を含む流体）から空気を分離した後、空気を分離した流体を第２バイパス配管Ｌ１２２より下流側の還元ラインＬ１００に流通させる。
　制御装置１４０は、ライン切替操作の後、所定時間経過後、再度、通常運転と、排水操作と、薬剤注入操作と、空気導入操作と、ライン切替操作とを繰り返す。
　制御装置１４０は、洗浄操作を実行した後、第１切替弁Ｖ１２１及び第２切替弁Ｖ１２２を閉止し、第１～第４仕切弁Ｖ１２３、Ｖ１２４、Ｖ１３１、Ｖ１３２を開放した状態で、第２薬剤添加装置１７０による薬剤の注入停止後、第２薬剤添加装置１７０により腐食剤を供給させた後、第２液体分析計１２１にて検出された金属イオンの濃度に基づき、洗浄状態を判断してよい。第２液体分析計１２１にて検出される金属イオンの濃度は、鉄イオンの濃度であってよい。例えば、制御装置１４０は、鉄イオンの濃度が１００ｐｐｍに達したときに、洗浄完了と判断してもよい。第１液体分析計１１１にて分析される分析結果は、誘電率であってもよい。
　制御装置１４０は、第２液体分析計１２１にて検出された金属イオンの濃度が規定値未満である場合、洗浄が完了していないと判断し、再度、通常運転、排水操作と、薬剤注入操作と、空気導入操作と、洗浄操作とを繰り返してよい。
　制御装置１４０は、第２液体分析計１２１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達した場合、洗浄完了と判断し、通常運転を実行し、それ以降の薬剤注入操作、空気導入操作、及び洗浄操作の実行を終了してよい。
　地熱発電システム１００は、気液分離器３と、発電装置１０１と、滞留槽１０２と、還元ラインＬ１００と、還元ポンプ１０３と、滞留槽１０２と還元ポンプ１０３との間の還元ラインＬ１００に設けられた薬剤注入口１０４と、第１薬剤添加装置１３０とを備える。また、地熱発電システム１００は、分岐部１１０と、第１液体分析計１１１と、残渣投入口１１３ａ、溶解剤注入口１１３ｂ、及び残渣排出口１１３ｃを有するスケール片捕集器１１３と、溶解剤添加装置１５０と、第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、第１薬剤添加装置１３０による薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに、溶解剤添加装置１５０による溶解剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う制御装置１４０とを備える。
　この構成により、制御装置１４０は、還元ラインＬ１００の下流側に設けられた第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、薬剤の到達を確認し、第１薬剤添加装置１３０による薬剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う。よって、地熱発電システム１００は、地熱発電システム１００を開放又は分解することなく閉鎖系とした状態で、還元ラインＬ１００の上流側から下流側までの全体に薬剤を行き渡らせ、還元ラインＬ１００を洗浄することができる。また、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００を洗浄した後、還元ラインＬ１００をスケール片が流通する場合においても、スケール片捕集器１１３によりスケール片を捕集し、制御装置１４０は、溶解剤添加装置１５０による溶解剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う。よって、地熱発電システム１００は、地熱発電システム１００を開放又は分解することなく閉鎖系とした状態で、洗浄後に還元ラインＬ１００を流通するスケール片を溶解し除去することができる。以上により、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００のスケールを十分に除去することができる。
　具体的には、地熱発電システム１００は、第１の弁Ｖ１０１を備え、第１薬剤添加装置１３０は、複数の薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃと、複数の薬剤注入ポンプ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃとを有し、溶解剤添加装置１５０は、溶解剤タンク１５１と、溶解剤注入ポンプ１５２とを有する。また、制御装置１４０は、第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、複数の薬剤注入ポンプ１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ、溶解剤注入ポンプ１５２、及び第１の弁Ｖ１０１を制御する。
　この構成により、制御装置１４０が、第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、複数の薬剤の中から目的に応じた薬剤を選択し、当該薬剤を吐出する薬剤注入ポンプを制御することにより、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００に目的に応じた薬剤を供給することができる。そして、制御装置１４０が、還元ラインＬ１００の全体に薬剤を行き渡らせた後、第１の弁Ｖ１０１を閉じることにより、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００の配管の内壁に薬剤を十分に接触させ、洗浄効果を高めることができる。また、制御装置１４０が、第１液体分析計１１１の分析結果に基づき、溶解剤注入ポンプ１５２を制御することにより、地熱発電システム１００は、洗浄後に還元ラインＬ１００を流通するスケール片を十分に溶解し除去することができる。以上により、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００のスケールをより十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、複数の薬剤タンク１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃには、それぞれ、トレーサ試薬、洗浄剤、及び還元ラインＬ１００を構成する金属に対して腐食性を有する腐食剤が収容されている。これにより、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００にトレーサ試薬を洗浄剤と同時に供給することにより、第１液体分析計１１１により洗浄剤の到達を確認することができ、還元ラインＬ１００の上流側から下流側までの全体に洗浄剤を行き渡らせ、還元ラインＬ１００を洗浄することができる。また、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００に腐食剤を供給することにより、還元ラインＬ１００の配管を構成する金属を溶出させ、溶出した金属イオンの濃度によって、洗浄状態を判断することができる。よって、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００のスケールをより十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、トレーサ試薬は、芳香族スルホン酸塩であることが好ましい。地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００に、トレーサ試薬として芳香族スルホン酸塩を洗浄剤と同時に供給することにより、第１液体分析計１１１によりトレーサ試薬を容易に検出することができ、洗浄剤の到達を容易に確認することができる。
　地熱発電システム１００において、洗浄剤は、酸性薬剤、塩基性薬剤、キレート剤、過酸化水素系薬剤、分散剤、及びカタラーゼ系薬剤から選択される１種以上を含む。これにより、地熱発電システム１００は、スケールに含まれる軟泥質、炭酸カルシウム、非晶質シリカ、鉄錆等のそれぞれに対して最適な洗浄剤を還元ラインＬ１００に供給することができる。
　地熱発電システム１００において、腐食剤は、硫酸、塩酸、酢酸、及びクエン酸から選択される１種である。地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００に腐食剤として、硫酸、塩酸、酢酸、及びクエン酸から選択される１種を供給することにより、還元ラインＬ１００の配管を構成する鉄を溶出させ、溶出した鉄イオンの濃度によって、洗浄状態を判断することができる。
　地熱発電システム１００において、溶解剤は、塩基性薬剤、フッ化物系薬剤、及び酸性薬剤から選択される１種である。これにより、地熱発電システム１００は、スケールに含まれる炭酸カルシウム、非晶質シリカ等のそれぞれに対して最適な溶解剤をスケール片捕集器１１３に供給することができる。
　地熱発電システム１００において、制御装置１４０は、第１薬剤添加装置１３０により、洗浄剤を供給させると同時に、トレーサ試薬を５分以上の間隔を空けて２回以上の供給回数にて供給させ、第１液体分析計１１１がトレーサ試薬を当該供給回数と同じ回数検知した後、洗浄剤の供給を停止させ、第１の弁Ｖ１０１を閉止することにより、洗浄操作を実行する。
　これにより、制御装置１４０は、第１液体分析計１１１により洗浄剤の到達を確認し、還元ラインＬ１００の全体に洗浄剤を行き渡らせた後、第１の弁Ｖ１０１を閉じることにより、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００の配管の内壁に洗浄剤を十分に接触させ、洗浄効果を高めることができる。よって、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００のスケールをより十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、制御装置１４０は、第１の弁Ｖ１０１を閉止した時から、２時間～３時間経過後、第１の弁Ｖ１０１を開放し、第１薬剤添加装置１３０により腐食剤を供給させた後、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度に基づき、洗浄状態を判断する。これにより、地熱発電システム１００は、洗浄状態に応じて還元ラインＬ１００を洗浄することができ、還元ラインＬ１００のスケールをより十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、制御装置１４０は、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値未満である場合、洗浄が完了していないと判断し、再度、洗浄操作を実行し、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達するまで、洗浄操作を繰り返す。これにより、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００に洗浄不良が生じることを抑制でき、還元ラインＬ１００のスケールをより十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００は、第２の弁Ｖ１０２と、第３の弁Ｖ１０３とを備え、制御装置１４０は、第１液体分析計１１１にて検出された金属イオンの濃度が規定値に到達し、洗浄が完了したと判断した場合、残渣投入口１１３ａに地熱水を流入させ、スケール片捕集器１１３にスケール片を捕集させた後、溶解剤添加装置１５０により溶解剤を溶解剤注入口１１３ｂに注入させ、第２の弁Ｖ１０２及び第３の弁Ｖ１０３を閉止する。これにより、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００の洗浄が完了した後、還元ラインＬ１００をスケール片が流通する場合において、スケール片捕集器１１３によりスケール片を捕集し、溶解して除去することができる。よって、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００のスケールを十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、制御装置１４０は、第２の弁Ｖ１０２及び第３の弁Ｖ１０３を閉止し、４８時間以上放置した後、第２の弁Ｖ１０２を開放することで、スケール片捕集器内の溶解させたスケール片を含む流体を第２配管Ｌ１０２を介して還元井４へ送る制御を行う。制御装置１４０が、スケール片捕集器１１３に捕集されたスケール片を、還元井４の顕熱を受けて高温に維持された環境下で溶解剤に浸漬させることにより、地熱発電システム１００は、スケール片を十分に溶解して除去することができる。よって、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００のスケールをより十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、制御装置１４０は、スケール片捕集器内に残留したスケール片を残渣排出口１１３ｃから外部に排出する制御を行う。これにより、制御装置１４０は、スケール片捕集器１１３内で溶解剤により溶解できなかった難溶解性のスケール片を除去することができる。
　地熱発電システム１００は、第１バイパス配管Ｌ１２１と、第２バイパス配管Ｌ１２２と、第１切替弁Ｖ１２１と、第２切替弁Ｖ１２２と、薬剤調整部１１５、第１仕切弁Ｖ１２３、及び第２仕切弁Ｖ１２４と、第２薬剤添加装置１７０と、空気導入装置１１６と、空気分離部１２０と、第３仕切弁Ｖ１３１、及び第４仕切弁Ｖ１３２と、第２液体分析計１２１とを備える。また、制御装置１４０は、第２液体分析計１２１の分析結果に基づき、第２薬剤添加装置１７０による薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに空気導入装置１１６による空気の導入操作及び導入停止の切り替えを行うと共に、第１切替弁Ｖ１２１、第２切替弁Ｖ１２２、及び第１～第４仕切弁Ｖ１２３、Ｖ１２４、Ｖ１３１、Ｖ１３２を制御する。
　この構成により、地熱発電システム１００は、通常運転中（発電中）においても、還元ラインＬ１００を洗浄することができる。制御装置１４０は、第２薬剤添加装置１７０により供給される薬剤に、空気導入装置１１６により空気を導入させる。そして、制御装置１４０は、第１切替弁Ｖ１２１、第２切替弁Ｖ１２２、及び第１～第４仕切弁Ｖ１２３、Ｖ１２４、Ｖ１３１、Ｖ１３２を制御することにより、還元ラインＬ１００の流路を第１バイパス配管Ｌ１２１及び第２バイパス配管Ｌ１２２へ切り替え、空気が導入された薬剤を還元ラインＬ１００に流通させる。これにより、薬剤と地熱水との接触面積を減らすことができ、還元ラインＬ１００を流通する間に薬剤が希釈されることを抑制することができる。また、制御装置１４０は、第２薬剤添加装置１７０により腐食剤を供給させることにより、第２液体分析計１２１にて検出された金属イオンの濃度に基づき、洗浄状態を判断することができる。よって、地熱発電システム１００は、還元ラインＬ１００が十分に洗浄されるまで洗浄を行うことができる。以上により、地熱発電システム１００は、通常運転中においても、還元ラインＬ１００のスケールを十分に除去することができる。
　地熱発電システム１００において、制御装置１４０は、通常運転と、通常運転の後、薬剤調整部１１５内の地熱水を排出する排水操作と、地熱水が排出された薬剤調整部１１５に薬剤を注入する薬剤注入操作と、薬剤調整部１１５に注入された薬剤に空気を導入する空気導入操作と、還元ラインＬ１００の流路を第１バイパス配管Ｌ１２１及び第２バイパス配管Ｌ１２２へ切り替えて洗浄を開始するライン切替操作とを繰り返す。これにより、還元ラインＬ１００において、空気を含む薬剤が地熱水中に繰り返し供給され、薬剤を取り巻く空気が障壁となって薬剤が地熱水へ拡散し難くなるため、地熱発電システム１００は、薬剤が還元ラインＬ１００を流通する間に希釈されることをより抑制することができる。
　地熱発電システム１００は、空気分離部１２０内の流体から空気を分離した後、空気を分離した流体を第２バイパス配管Ｌ１２２より下流側の還元ラインＬ１００に流通させる。これにより、地熱発電システム１００は、第２バイパス配管Ｌ１２２より下流側の還元ラインＬ１００を介して還元井４へ戻す地熱水の透水性を維持することができる。
　以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
　本国際出願は２０２３年７月１９日に出願された日本国特許出願２０２３－１１７８５０号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。
　１００　地熱発電システム
　２　生産井
　３　気液分離器
　４　還元井
　１０１　発電装置
　１０２　滞留槽
　１０３　還元ポンプ
　１０４　薬剤注入口
　１１０　分岐部
　１１１　第１液体分析計
　１１３　スケール片捕集器
　１１３ａ　残渣投入口
　１１３ｂ　溶解剤注入口
　１１３ｃ　残渣排出口
　１１５　薬剤調整部
　１１６　空気導入装置
　１２０　空気分離部
　１２１　第２液体分析計
　１３０　第１薬剤添加装置
　１３１ａ、１３１ｂ、１３１ｃ　薬剤タンク
　１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ　薬剤注入ポンプ
　１４０　制御装置
　１５０　溶解剤添加装置
　１５１　溶解剤タンク
　１５２　溶解剤注入ポンプ
　１７０　第２薬剤添加装置
　Ｌ１００　還元ライン
　Ｌ１０１　第１配管
　Ｌ１０２　第２配管
　Ｖ１０１　第１の弁
　Ｖ１０２　第２の弁
　Ｖ１０３　第３の弁
　Ｌ１２１　第１バイパス配管
　Ｌ１２２　第２バイパス配管
　Ｖ１２１　第１切替弁
　Ｖ１２２　第２切替弁
　Ｖ１２３　第１仕切弁
　Ｖ１２４　第２仕切弁
　Ｖ１３１　第３仕切弁
　Ｖ１３２　第４仕切弁

Claims (16)

  1. 　生産井より噴出した地熱流体から地熱水と地熱蒸気とを分離する気液分離器と、
    　前記気液分離器で分離された前記地熱水又は前記地熱蒸気を熱源として発電を行う発電装置と、
    　前記発電装置で熱回収された前記地熱水を貯留する滞留槽と、
    　前記滞留槽の出口部と還元井とを連結する還元ラインと、
    　前記還元ラインの途中に設けられ、前記滞留槽から排出された前記地熱水を還元井に返送する還元ポンプと、
    　前記滞留槽と前記還元ポンプとの間の前記還元ラインに設けられた薬剤注入口と、
    　前記薬剤注入口に薬剤を注入する第１薬剤添加装置と、
    　前記還元ポンプの下流側且つ前記還元井の鉛直方向上方において、前記還元ラインの途中に設けられ、前記地熱水の流れを分岐する分岐部と、
    　前記分岐部から鉛直方向上方に連結された第１液体分析計と、
    　前記分岐部から水平方向に連結され、残渣投入口と、溶解剤注入口と、残渣排出口とを有するスケール片捕集器と、
    　前記溶解剤注入口に溶解剤を注入する溶解剤添加装置と、
    　前記第１液体分析計の分析結果に基づき、前記第１薬剤添加装置による前記薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに、前記溶解剤添加装置による前記溶解剤の注入操作及び注入停止の切り替えを行う制御装置とを備える地熱発電システム。
  2. 　前記分岐部と前記還元井との間の前記還元ラインに設けられ、前記分岐部と前記還元井との間の流路を開閉する第１の弁を備え、
    　前記第１薬剤添加装置は、前記薬剤を収容する複数の薬剤タンクと、前記複数の薬剤タンクのそれぞれに接続され、前記薬剤を前記薬剤注入口に向けて吐出する複数の薬剤注入ポンプとを有し、
    　前記溶解剤添加装置は、前記溶解剤を収容する溶解剤タンクと、前記溶解剤タンクに接続され、前記溶解剤を前記溶解剤注入口に向けて吐出する溶解剤注入ポンプとを有し、
    　前記制御装置は、前記第１液体分析計の分析結果に基づき、前記複数の薬剤注入ポンプ、前記溶解剤注入ポンプ、及び前記第１の弁を制御する請求項１に記載の地熱発電システム。
  3. 　前記複数の薬剤タンクには、それぞれ、トレーサ試薬、洗浄剤、及び前記還元ラインを構成する金属に対して腐食性を有する腐食剤が収容されている請求項２に記載の地熱発電システム。
  4. 　前記トレーサ試薬は、芳香族スルホン酸塩である請求項３に記載の地熱発電システム。
  5. 　前記洗浄剤は、酸性薬剤、塩基性薬剤、キレート剤、過酸化水素系薬剤、分散剤、及びカタラーゼ系薬剤から選択される１種以上を含む請求項３に記載の地熱発電システム。
  6. 　前記腐食剤は、硫酸、塩酸、酢酸、及びクエン酸から選択される１種である請求項３に記載の地熱発電システム。
  7. 　前記溶解剤は、塩基性薬剤、フッ化物系薬剤、及び酸性薬剤から選択される１種である請求項１に記載の地熱発電システム。
  8. 　前記制御装置は、前記第１薬剤添加装置により、前記洗浄剤を供給させると同時に、前記トレーサ試薬を５分以上の間隔を空けて２回以上の供給回数にて供給させ、前記第１液体分析計が前記トレーサ試薬を前記供給回数と同じ回数検知した後、前記洗浄剤の供給を停止させ、前記第１の弁を閉止することにより、洗浄操作を実行する請求項３に記載の地熱発電システム。
  9. 　前記制御装置は、前記第１の弁を閉止した時から、２時間～３時間経過後、前記第１の弁を開放し、前記第１薬剤添加装置により前記腐食剤を供給させた後、前記第１液体分析計にて検出された金属イオンの濃度に基づき、洗浄状態を判断する請求項８に記載の地熱発電システム。
  10. 　前記制御装置は、前記第１液体分析計にて検出された前記金属イオンの濃度が規定値未満である場合、洗浄が完了していないと判断し、再度、前記洗浄操作を実行し、前記第１液体分析計にて検出された前記金属イオンの濃度が規定値に到達するまで、前記洗浄操作を繰り返す請求項９に記載の地熱発電システム。
  11. 　前記分岐部と前記残渣投入口とを連結する第１配管に設けられ、前記第１配管の流路を開閉する第２の弁と、
    　前記溶解剤注入口と前記溶解剤注入ポンプの吐出口とを連結する第２配管に設けられ、前記第２配管の流路を開閉する第３の弁とを備え、
    　前記制御装置は、前記第１液体分析計にて検出された前記金属イオンの濃度が規定値に到達し、洗浄が完了したと判断した場合、前記残渣投入口に前記地熱水を流入させ、前記スケール片捕集器にスケール片を捕集させた後、前記溶解剤添加装置により前記溶解剤を前記溶解剤注入口に注入させ、前記第２の弁及び前記第３の弁を閉止する請求項１０に記載の地熱発電システム。
  12. 　前記制御装置は、前記第２の弁及び前記第３の弁を閉止し、４８時間以上放置した後、前記第２の弁を開放することで、前記スケール片捕集器内の溶解させたスケール片を含む流体を前記第２配管を介して前記還元井へ送る制御を行う請求項１１に記載の地熱発電システム。
  13. 　前記制御装置は、前記スケール片捕集器内に残留したスケール片を前記残渣排出口から外部に排出する制御を行う請求項１２に記載の地熱発電システム。
  14. 　前記還元ポンプの下流側において、前記還元ラインから分岐し、前記還元ラインに連結された第１バイパス配管と、
    　前記第１バイパス配管の下流側において、前記還元ラインから分岐し、前記還元ラインに連結された第２バイパス配管と、
    　前記還元ラインの途中に設けられ、前記還元ラインの流路を前記第１バイパス配管へ切り替え可能な第１切替弁と、
    　前記還元ラインの途中に設けられ、前記還元ラインの流路を前記第２バイパス配管へ切り替え可能な第２切替弁と、
    　前記第１バイパス配管に設けられた薬剤調整部、前記薬剤調整部の上流側の前記第１バイパス配管に設けられた第１仕切弁、及び前記薬剤調整部の下流側の前記第１バイパス配管に設けられた第２仕切弁と、
    　前記薬剤調整部に薬剤を注入する第２薬剤添加装置と、
    　前記薬剤調整部内の前記薬剤に空気を供給する空気導入装置と、
    　前記第２バイパス配管に設けられた空気分離部、前記空気分離部の上流側の前記第２バイパス配管に設けられた第３仕切弁、及び前記空気分離部の下流側の前記第２バイパス配管に設けられた第４仕切弁と、
    　前記空気分離部に接続された第２液体分析計とを備え、
    　前記制御装置は、前記第２液体分析計の分析結果に基づき、前記第２薬剤添加装置による前記薬剤の注入操作及び注入停止の切り替え、並びに前記空気導入装置による空気の導入操作及び導入停止の切り替えを行うと共に、前記第１切替弁、前記第２切替弁、及び前記第１～第４仕切弁を制御する請求項１に記載の地熱発電システム。
  15. 　前記制御装置は、通常運転と、前記通常運転の後、前記薬剤調整部内の前記地熱水を排出する排水操作と、前記地熱水が排出された前記薬剤調整部に前記薬剤を注入する薬剤注入操作と、前記薬剤調整部に注入された前記薬剤に空気を導入する空気導入操作と、前記還元ラインの流路を前記第１バイパス配管及び前記第２バイパス配管へ切り替えて洗浄を開始するライン切替操作とを繰り返す請求項１４に記載の地熱発電システム。
  16. 　前記空気分離部内の流体から空気を分離した後、空気を分離した流体を前記第２バイパス配管より下流側の前記還元ラインに流通させる請求項１５に記載の地熱発電システム。
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