JP2003120513A - 地熱発電装置 - Google Patents

地熱発電装置

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JP2003120513A
JP2003120513A JP2001310510A JP2001310510A JP2003120513A JP 2003120513 A JP2003120513 A JP 2003120513A JP 2001310510 A JP2001310510 A JP 2001310510A JP 2001310510 A JP2001310510 A JP 2001310510A JP 2003120513 A JP2003120513 A JP 2003120513A
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steam
water
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geothermal power
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Hiroo Ura
啓夫 浦
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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Mitsubishi Heavy Industries Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/10Geothermal energy

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低沸点媒体の代わりに水を使用するバイナリ
式の地熱発電装置を提供する。 【解決手段】 地熱発電装置は、熱源井戸1からの蒸気
及び/又は熱水により給水を加熱して蒸気化すると共
に、前記蒸気及び/又は熱水を還元井戸2に戻す蒸発器
11と、該蒸発器により発生された蒸気を受ける蒸気タ
ービン3と、該蒸気タービンにより駆動される発電機4
と、前記蒸気タービンからの排出蒸気を受けて直触式復
水器5又はファン冷却により復水する空冷式復水器とを
備え、該復水器からの復水を前記給水として前記蒸発器
に供給する。この地熱発電装置は、復水器の排出水から
空気を抽出するための空気抽出装置8を備えていること
が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、地熱や産業廃熱を
熱源として発電を行う熱利用発電装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】従来の地熱発電システムには様々な方式
が採用されてきており、それらについて図3〜図7を参
照して簡単に説明すると、図3は、地熱井戸より蒸気の
みが噴出する場合に地熱蒸気を直接蒸気タービンへ導入
する方式のシステムを示している。
【0003】図3において、地熱井戸1より噴出した蒸
気は蒸気タービン3内へ導かれ、そこで仕事を行って回
転軸3aを回し発電機4を駆動する。仕事を終り蒸気タ
ービン3を出た蒸気は、直触式復水器5において、一部
が凝縮されて復水となり、循環水ポンプ6により冷却塔
7に送られ、残部が空気抽出装置8を介して大気に放出
される。そして、冷却塔7からの排水は、直触式復水器
5における冷却水として使用されると共に、還元井戸2
に戻されるようになっている。
【0004】図4〜図7は、地熱井戸より蒸気及び熱水
が、或いは熱水のみが噴出する場合のシステムで、これ
には図4のシングルフラッシュ方式と、図5のダブルフ
ラッシュ方式と、図6及び7のバイナリ方式とがある。
【0005】図4のシングルフラッシュ方式は、蒸気タ
ービン3の手前にセパレータ9が設けられている点が図
3の従来例と異なっており、セパレータ9にて分離した
蒸気を蒸気タービン3へ導入し、図3の方式と同様に動
力を得る。また、図5のダブルフラッシュ方式では、セ
パレータ9に加えて更にフラッシャ10が設けられてい
て、セパレータ9で分離した蒸気を蒸気タービン3の高
圧部へ送ると共に、分離した熱水をフラッシャ10へ導
いて低圧蒸気を発生させて蒸気タービン3の低圧部に導
入し、その後は、図3の方式と同様に動力を得る。
【0006】図6及び図7のバイナリ方式は、地熱によ
りフロン、イソペンタン等のような低沸点媒体を加熱し
て蒸気化するもので、図6においては、地熱井戸1から
の蒸気及び/又は熱水により低沸点媒体が蒸発器11に
おいて蒸気化され、そこで仕事を行って回転軸を回し発
電機4を駆動する。仕事を終り蒸気タービン3を出た蒸
気は、表面冷却式の復水器14において、冷却水ポンプ
12により冷却塔7から給送される冷却水で冷却されて
液媒体となり、媒体循環ポンプ13により蒸発器11に
戻される。一方、図7においては、図6の表面冷却式復
水器14及び冷却塔7の代わりに空冷式復水器16が用
いられている。
【0007】図6及び図7に示したバイナリ方式の地熱
発電システムは、図3〜図5の地熱発電方式のものと比
較して、以下のような様々な利点を有している。 (1)地熱蒸気、熱水中の地熱ガスは蒸発器11を経て
そのまま還元井戸2へ戻され、大気へ放出しないので、
環境を汚染しない。 (2)図3〜図5の地熱発電方式は大容量の地熱ガスの
抽出装置を必要とするが、図6及び図7に示したバイナ
リ方式は冷却水中の僅かな空気を排出する装置であれば
よく、ガス抽出装置設備費の低減及び補機動力の低減が
可能である。 (3)図3〜図5の地熱発電方式では蒸気ラインや、循
環水ラインに腐食成分及びスケール成分が含まれてしま
うので、耐腐食性の高級な材料を使用する必要があり、
初期費用や保守費用が嵩む問題があるが、バイナリ方式
では二次蒸気の発生装置(蒸発器)に対する配慮だけで
すむ。 (4)図3〜図5の地熱発電方式では、地熱蒸気及び/
又は熱水の一部を大気へ放出するため、還元井戸におい
てシリカの濃縮が生じ閉塞の可能性があるのに対して、
バイナリ方式では、地熱井戸からの蒸気及び/又は熱水
は蒸発器において熱のみ吸収されるので、還元水の濃縮
が生じることがなく、従って、還元水の濃縮も生じ難
い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のバイナ
リ方式のように低沸点媒体を使用していると、この媒体
は環境だけでなく人体にも有害であるため、系外に漏れ
出た場合に非常に危険であり、また、媒体が可燃性及び
/又は爆発性である場合には、その取扱いにも十分な配
慮が必要であり、しかも低沸点媒体は一般に高価であ
る。
【0009】従って、本発明の目的は、このような低沸
点媒体を使用しないバイナリ式の熱利用発電装置を提供
することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、請求項1に記載の本発明によると、地熱発電装置
は、熱源井戸からの蒸気及び/又は熱水により給水を加
熱して蒸気化すると共に、前記蒸気及び/又は熱水を還
元井戸に戻す蒸発器と、該蒸発器により発生された蒸気
を受ける蒸気タービンと、該蒸気タービンにより駆動さ
れる発電機と、前記蒸気タービンからの排出蒸気を受け
て冷却水により復水する直触式復水器とを備え、該復水
器からの復水を前記給水として前記蒸発器に供給する。
【0011】また、上述の目的を達成するため、請求項
2に記載の本発明によると、地熱発電装置は、熱源井戸
からの蒸気及び/又は熱水により給水を加熱して蒸気化
すると共に、前記蒸気及び/又は熱水を還元井戸に戻す
蒸発器と、該蒸発器により発生された蒸気を受ける蒸気
タービンと、該蒸気タービンにより駆動される発電機
と、前記蒸気タービンからの排出蒸気を受けてファン冷
却により復水する空冷式復水器とを備え、該復水器から
の復水を前記給水として前記蒸発器に供給している。
【0012】また、請求項1又は2に記載の地熱発電装
置は、前記復水器の排出水から空気を抽出するための空
気抽出装置を備えていることが好ましい。
【0013】
【発明の実施の形態】次に、添付図面を参照して、本発
明の好適な実施の形態について詳細に説明するが、図
中、同一符号は同一又は対応部分を示すものとする。ま
た、本発明は、以下の説明から分かるように、この実施
形態に限定されるものではなく、種々の改変が可能であ
る。
【0014】本発明の実施例に係るバイナリ式の地熱発
電装置を示す図1において、地熱井戸1より噴出した蒸
気及び/又は熱水は、蒸発器11に導かれ、そこで後述
する冷却水を加熱した後、還元井戸2に戻される。冷却
水は蒸発器11において蒸気となり蒸気タービン3内へ
導かれ、そこで仕事を行って回転軸3aを回し発電機4
を駆動する。仕事を終り蒸気タービン3を出た蒸気は、
直触式復水器5において、一部が凝縮されて復水とな
り、循環水ポンプ6により冷却塔7に一部が送られると
共に、残部が前述した冷却水として蒸発器11に戻され
る。直触式復水器5の気相部はガスもしくは空気抽出装
置8を介して大気に放出される。そして、冷却塔7から
の排水は、直触式復水器5における冷却用の散水として
使用される。
【0015】図2は、本発明の別の実施例を示す概要図
であり、復水器として空冷式のものが採用されている。
この実施例において、地熱井戸1より噴出した蒸気及び
/又は熱水は、蒸発器11に導かれ、そこで後述する冷
却水を加熱した後、還元井戸2に戻される。加熱された
冷却水は蒸発器11において蒸気となって蒸気タービン
3内へ導かれ、そこで仕事を行って回転軸3aを回し発
電機4を駆動する。仕事を終り蒸気タービン3を出た蒸
気は、ファン16aを備えた空冷式復水器16におい
て、凝縮されて復水となり、循環水ポンプ6により前述
した冷却水として蒸発器11に戻されるようになってい
る。そして復水中の気相部はガスもしくは空気抽出装置
8を介して大気に放出される。
【0016】本発明を地熱発電装置に適用した実施例に
ついて説明したが、本発明は、この実施例に限定される
ものではなく、熱源として例えば産業廃棄物の燃焼によ
り生ずる熱を利用する発電装置にも適用することができ
る。
【0017】
【発明の効果】以上の説明から分かるように、本発明に
よる熱利用発電装置は、バイナリ方式のものであるから
バイナリ方式の利点を備えているにも拘わらず、媒体と
して水を採用しているので低沸点媒体の使用に伴う欠点
を有していない。具体的に述べると、請求項1及び2に
記載の本発明による地熱発電装置においては、バイナリ
方式であるから、(1)地熱蒸気及び/又は熱水中の地
熱ガスは蒸発器を経てそのまま還元井戸へ戻され、大気
へ放出しないので、環境を汚染することがなく、(2)
冷却水中の僅かな空気を排出する装置があればよく、ガ
ス抽出装置設備費の低減及び補機動力の低減が可能であ
り、(3)従来の地熱発電方式では、蒸気ラインや循環
水ラインに腐食成分及びスケール成分が含まれてしまう
ので、耐腐食性の高級な材料を使用する必要があり、初
期費用や保守費用が嵩む問題があるが、バイナリ方式で
は二次蒸気の発生装置(蒸発器)に対する配慮だけです
み、経済的であり、(4)従来の地熱発電方式では、地
熱蒸気及び/又は熱水の一部を大気へ放出するため、還
元井戸においてシリカの濃縮が生じ閉塞の可能性がある
のに対して、バイナリ方式では、地熱井戸からの蒸気及
び/又は熱水は蒸発器において熱のみ吸収されるので、
還元水の濃縮が生じることがなく、従って、還元水の濃
縮も生じ難い。
【0018】しかも、請求項1及び2に記載の本発明に
よれば、低沸点媒体ではなく水を使用しているので、
(1)取扱いが容易であるばかりか、媒体コストが実質
的に無視することができ、(2)水が媒体であるため特
殊な漏れ防止装置が不要であるから、設備費が安価です
み、更に(3)熱特性の差に由来して低沸点媒体よりも
循環水流量が少なくなるので、循環ポンプも小型で消費
動力を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】直触式復水器を採用した本発明による地熱発電
装置の第1実施例を示す概要図である。
【図2】空冷式復水器を採用した本発明による地熱発電
装置の第2実施例を示す概要図である。
【図3】地熱蒸気を井戸より蒸気タービンに直接導入す
る方式の従来の地熱発電装置の概要図である。
【図4】地熱井戸より蒸気及び熱水が、又は熱水のみが
噴出する場合の従来のシングルフラッシュ式地熱発電装
置の概要図である。
【図5】地熱井戸より蒸気及び熱水が、又は熱水のみが
噴出する場合の従来のダブルフラッシュ式地熱発電装置
の概要図である。
【図6】表面冷却式の復水器を採用した従来の低沸点媒
体を用いるバイナリ式地熱発電装置の概要図である。
【図7】空冷式の復水器を採用した従来の低沸点媒体を
用いるバイナリ式地熱発電装置の概要図である。
【符号の説明】 1 地熱井戸 2 還元井戸 3 蒸気タービン 4 発電機 5 直触式復水器 6 循環水ポンプ 7 冷却塔 8 空気抽出装置 11 蒸発器 16 空冷式復水器 16a ファン

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱源井戸からの蒸気及び/又は熱水によ
    り給水を加熱して蒸気化すると共に、前記蒸気及び/又
    は熱水を還元井戸に戻す蒸発器と、該蒸発器により発生
    された蒸気を受ける蒸気タービンと、該蒸気タービンに
    より駆動される発電機と、前記蒸気タービンからの排出
    蒸気を受けて冷却水により復水する直触式復水器とを備
    え、該復水器からの復水を前記給水として前記蒸発器に
    供給する地熱発電装置。
  2. 【請求項2】 熱源井戸からの蒸気及び/又は熱水によ
    り給水を加熱して蒸気化すると共に、前記蒸気及び/又
    は熱水を還元井戸に戻す蒸発器と、該蒸発器により発生
    された蒸気を受ける蒸気タービンと、該蒸気タービンに
    より駆動される発電機と、前記蒸気タービンからの排出
    蒸気を受けてファン冷却により復水する空冷式復水器と
    を備え、該復水器からの復水を前記給水として前記蒸発
    器に供給する地熱発電装置。
  3. 【請求項3】 前記復水器の排出水から空気を抽出する
    ための空気抽出装置を更に備える請求項1又は2に記載
    の地熱発電装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013013582A1 (zh) * 2011-07-25 2013-01-31 Lu Ming 一种汲取高温地热进行发电的装置和方法
US9358498B2 (en) 2011-10-19 2016-06-07 Fuji Electric Co., Ltd. Mixed air removal device and power generator including the same
US9512741B2 (en) 2011-08-19 2016-12-06 Fuji Electric Co., Ltd. Power plant
JPWO2016204287A1 (ja) * 2015-06-19 2018-04-05 ジャパン・ニュー・エナジー株式会社 地熱発電システム、地熱発電装置、地熱発電方法又は媒体移送管、その媒体移送管を利用した地熱発電装置及び地熱発電方法並びに破砕帯に媒体移送管を設置する方法
JP2019078185A (ja) * 2017-10-20 2019-05-23 松尾 栄人 蓄熱型太陽熱発電システム

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