JP2018053738A - Geothermal power generation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、地熱タービンのグランド蒸気の活用が可能な地熱発電システムに関する。 The present invention relates to a geothermal power generation system capable of utilizing ground steam of a geothermal turbine.
地熱発電プラントは地下水がマグマによって熱せられて熱水となった地熱流体を取り出し
て発電するシステムである。この地熱流体は気水分離器により蒸気と熱水に分離され、こ
の分離した蒸気を用いてタービンを回転させ発電を行うものが一般的である。タービンか
ら排気された蒸気は大気へ排出されるか(背圧型)、復水器へ接続される(復水型)。後
者は熱落差が大きくなるため発電量が大きくなるが、復水させるために復水器や冷却塔と
いった補機が必要となる。上述のような形態をフラッシュシステムと呼ぶ。
A geothermal power plant is a system that generates electricity by taking out a geothermal fluid that has been heated by magma and turned into hot water. In general, this geothermal fluid is separated into steam and hot water by a steam separator, and the separated steam is used to generate power by rotating a turbine. The steam exhausted from the turbine is discharged to the atmosphere (back pressure type) or connected to a condenser (condensate type). In the latter case, the heat drop increases, so the amount of power generation increases. However, auxiliary equipment such as a condenser and a cooling tower is required to condense the water. The form as described above is called a flash system.
また、分離した熱水を低沸点媒体と熱交換し、生成された蒸気を用いてバイナリータービ
ンを回転させることで発電量を増加させることができる。このような形態をバイナリーシ
ステムと呼ぶ。さらに、フラッシュシステムにおける排気蒸気をバイナリーシステムの熱
交換器へ導くことでフラッシュシステムとバイナリーシステムを組み合わせた形態をコン
バインドシステムと呼ぶ。
Moreover, the amount of power generation can be increased by exchanging heat of the separated hot water with a low boiling point medium and rotating the binary turbine using the generated steam. Such a form is called a binary system. Furthermore, a combination of the flash system and the binary system by guiding the exhaust steam in the flash system to the binary system heat exchanger is called a combined system.
上述の蒸気タービンでは、ロータの軸部が車室のケーシングを貫通する部分にグランドパ
ッキン(ラビリンスパッキン)を配してグランド部を構成し、ここに外部からグランド蒸
気を供給することで車室側からの蒸気漏出、および外部からの空気流入を防ぐようにして
いる。グランド蒸気供給ラインには大気圧よりもわずかに高い圧力に調圧したグランド蒸
気を供給するとともに、外側のグランド蒸気排気ラインは大気圧より若干低い負圧に保つ
ことで、グランド蒸気供給ラインから漏出する蒸気を軸端から流入する空気と一緒に排出
する仕組みとなっている。
In the above-described steam turbine, a gland packing (labyrinth packing) is arranged in a portion where the shaft portion of the rotor penetrates the casing of the vehicle cabin, and a gland portion is configured to supply the ground steam from the outside to the vehicle cabin side. It prevents vapor leakage from the outside and air inflow from outside. The ground steam supply line is supplied with ground steam adjusted to a pressure slightly higher than the atmospheric pressure, and the outer ground steam exhaust line is kept at a negative pressure slightly lower than the atmospheric pressure, thereby leaking from the ground steam supply line. It is a mechanism to discharge the steam to be discharged together with the air flowing in from the shaft end.
前述したようにグランド蒸気排気ラインは負圧を維持する必要があるが、従来の地熱発電
システムでは、図5から図7に示す3つの方式が採用されてきた。いずれの図においても
、地熱タービン1は地熱蒸気により仕事をしてロータ14軸を回転させることにより発電
機2で発電する。グランド排気蒸気12は、軸封部16から排出され、大気圧より低い負
圧に調整されている。
As described above, the ground steam exhaust line needs to maintain a negative pressure. However, in the conventional geothermal power generation system, three systems shown in FIGS. 5 to 7 have been adopted. In any of the figures, the
3つの方式は以下の通りである。 The three methods are as follows.
A. 図5では、グランド蒸気排気12はタービン用復水器3などの負圧の容器に接続され
ている。
A. In FIG. 5, the
B.図6では、グランド蒸気排気12はグランド蒸気復水器4にて復水し、ガス分は排風
機5を用いて大気へ放出する。
B. In FIG. 6, the
C.図7では、グランド蒸気排気12はグランドエゼクタ6を使用し大気圧に昇圧され、
その後大気へ放出される。
C. In FIG. 7, the
It is then released to the atmosphere.
負圧の容器を有する復水型の発電システムの場合は、一般的に例Aを用いることが多く、
背圧型タービンの場合には負圧の容器が無いため例Bが採用される。3つの方式に共通し
ているのは、グランド蒸気の高いエンタルピーが活用されずに捨てられていることである
。
In the case of a condensate power generation system having a negative pressure vessel, Example A is generally used in many cases.
In the case of a back pressure turbine, Example B is adopted because there is no negative pressure vessel. What is common to the three systems is that the high enthalpy of ground steam is not utilized and discarded.
いずれの場合でも、グランド排気蒸気は高いエンタルピーを有するにも活用されない。ま
た、例B,例Cのように、単に大気へ捨てる場合このエンタルピーが無駄になり、さらに
、排気蒸気を復水させる例Bのような場合にはさらに冷却水までもが無駄となる課題があ
る。
In either case, ground exhaust steam is not utilized even though it has a high enthalpy. In addition, as in Example B and Example C, this enthalpy is wasted if it is simply thrown into the atmosphere, and in the case of Example B in which exhaust steam is condensed, there is a problem that even cooling water is wasted. is there.
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、地熱タービンのグランド
排気蒸気のエネルギーを有効活用することを目的とする。
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to effectively utilize the energy of ground exhaust steam of a geothermal turbine.
本発明は、タービンのグランド蒸気を地熱蒸気圧力に昇圧させて、地熱蒸気と合流させた
後、合流した蒸気により、媒体または水を加熱することにより、グランド排気蒸気のエネ
ルギーを有効活用することにより、上記した目的を達成する。
The present invention increases the ground steam of the turbine to the geothermal steam pressure, joins it with the geothermal steam, and then heats the medium or water with the joined steam, thereby effectively utilizing the energy of the ground exhaust steam. To achieve the above-mentioned purpose.
本発明によれば、地熱タービンのグランド排気蒸気を媒体または水の加熱に使えるので、
グランド蒸気のエネルギーを活用することができる。
According to the present invention, the ground exhaust steam of the geothermal turbine can be used for heating the medium or water.
The energy of ground steam can be utilized.
以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1を用いて第1の実施形態を説明する。生産井より送られて来た地熱蒸気は地熱タービ
ン1に入る。地熱蒸気は膨張してロータ14を回転させ、発電機2を回して発電する。
(First embodiment)
The first embodiment will be described with reference to FIG. The geothermal steam sent from the production well enters the
地熱タービン1は、ロータ14の軸封部16からグランド蒸気12を漏出する。グランド
蒸気は、軸封部16にて、大気圧より低い負圧に調整されている。なお、グランド蒸気の
供給ラインは本実施形態でも、通常のタービンと同様に存在するが、ここでは図示を省略
する。
The
グランド蒸気12は軸封部16から排出されてグランドエゼクタ6に導かれ、地熱蒸気に
より、地熱タービン1の排気蒸気の圧力まで昇圧される。昇圧されたグランド蒸気は、地
熱タービンが背圧型であるため、排気蒸気と合流する。
The
その後、合流した蒸気は蒸発器7にて、水に比べて沸点の低い低沸点媒体と熱交換された
後、凝縮して地熱水となり、還元井へ送られる。一方、蒸発器7にて低沸点媒体は加熱さ
れて低沸点媒体蒸気となり、これが媒体タービン8に入ってロータ14を回転させて発電
する。
Thereafter, the combined steam is subjected to heat exchange with a low boiling point medium having a lower boiling point than water in the evaporator 7, and then condensed to be geothermal water and sent to the reduction well. On the other hand, the low boiling point medium is heated by the evaporator 7 to become low boiling point medium vapor, which enters the medium turbine 8 and rotates the
この構成により、グランド排気蒸気を従来は活用できてなかったが、本実施形態では、低
沸点媒体の加熱に利用して媒体蒸気を発生させ、これにより媒体タービンを回転させて発
電することができるので、グランド排気蒸気のエネルギーを活用することが可能となる。
With this configuration, the ground exhaust steam could not be utilized conventionally, but in the present embodiment, medium steam is generated by heating the low boiling point medium, and thereby the medium turbine can be rotated to generate power. Therefore, it becomes possible to utilize the energy of ground exhaust steam.
(第2の実施形態)
図2を用いて第2の実施形態を説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described with reference to FIG.
第1の実施形態と同一部材には同一の番号を付し、その説明を省略する。第1の実施形態
と異なるところは、地熱タービンが背圧型ではなく、復水型であるため、地熱タービン1
の排気蒸気は復水器3へ導かれ、冷却水と熱交換される。
The same members as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted. The difference from the first embodiment is that the geothermal turbine is not a back pressure type but a condensate type, so that the
The exhaust steam is guided to the
グランド蒸気12は軸封部16から排出されてグランドエゼクタ6に導かれ、地熱蒸気に
より、地熱タービンで使用されていない地熱蒸気の圧力まで昇圧される。昇圧されたグラ
ンド蒸気は、地熱蒸気・熱水と合流して、蒸発器7にて、低沸点媒体と熱交換された後、
凝縮して地熱水となり、還元井へ送られる。
The
It condenses into geothermal water and is sent to the reduction well.
一方、低沸点媒体は蒸発器7にて低沸点媒体蒸気となり、低沸点媒体蒸気が媒体タービン
8に入りロータ14を回転させて発電する。
On the other hand, the low boiling point medium becomes low boiling point medium vapor in the evaporator 7, and the low boiling point medium vapor enters the medium turbine 8 to rotate the
本実施形態においてもグランド蒸気を低沸点媒体の加熱に利用することができ、グランド
蒸気の活用が可能となる。
Also in this embodiment, the ground steam can be used for heating the low boiling point medium, and the ground steam can be used.
(第3の実施形態)
図3を用いて第3の実施形態を説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment will be described with reference to FIG.
地熱タービン1は復水型タービン1aと背圧型タービン1bの両者で構成されている。復
水型タービン1aの排気蒸気は復水器3へ導かれる。
The
復水型地熱タービン1aの背圧型地熱タービン1bを接続する共有のロータ14の軸封部
16からのグランド蒸気は、グランドエゼクタ6に導かれ、地熱蒸気により、地熱タービ
ンの排気蒸気圧力まで昇圧されたのち、地熱タービン1の排気蒸気と合わさって、蒸発器
7へ導かれる。
The ground steam from the
蒸発器7では低沸点媒体と熱交換された後、凝縮して地熱水となり、還元井へ送られる。
一方、低沸点媒体は低沸点媒体蒸気となり、媒体タービン8のロータ14を回転させて発
電する。
In the evaporator 7, after heat exchange with the low boiling point medium, it is condensed and becomes geothermal water, which is sent to the reduction well.
On the other hand, the low boiling point medium becomes low boiling point medium vapor, and the
この実施形態によっても、上記した実施形態と同じく蒸気タービンのグランド蒸気を有効
利用できる作用効果が得られる。
According to this embodiment as well, the effect of effectively using the ground steam of the steam turbine is obtained as in the above-described embodiment.
(第4の実施形態)
図4を用いて第4の実施形態を説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment will be described with reference to FIG.
第1実施形態と異なる部分は、グランド蒸気+地熱タービン1の排気蒸気が供給されるの
は蒸発器でなく、循環水と熱交換する熱交換器9であることである。
The difference from the first embodiment is that the ground steam + the exhaust steam of the
熱交換器9にて温度上昇した循環水は温水利用装置10、例えば、温室栽培施設や洗浄装
置などの温水が利用される装置に導かれ、室内温度の上昇や、作物の乾燥、食器洗浄など
に利用される。この実施形態によっても、上記した実施形態と同じく蒸気タービンのグラ
ンド蒸気を有効利用できる作用効果が得られる。
Circulating water whose temperature has risen in the heat exchanger 9 is guided to a hot
1…地熱タービン
2…発電機
3…復水器
4…グランド蒸気復水器
5…グランド蒸気排風機
6…グランドエゼクタ
7…蒸発器
8…媒体タービン
9…熱交換器
10…温水利用装置
12…グランド排気蒸気
14…ロータ
16…軸封部
DESCRIPTION OF
Claims (7)
地熱タービンのグランド排気蒸気を昇圧して抽出するグランドエゼクタと、
前記抽出された排気蒸気と地熱蒸気とにより低沸点媒体を加熱して低沸点媒体蒸気を生成
する蒸発器と、
前記蒸発器で生成された低沸点媒体蒸気により駆動する媒体タービンと
を有することを特徴とする地熱発電システム。 A geothermal turbine driven by geothermal steam;
A grand ejector that boosts and extracts the ground exhaust steam of the geothermal turbine;
An evaporator that heats a low boiling point medium with the extracted exhaust vapor and geothermal steam to generate a low boiling point medium vapor;
A geothermal power generation system comprising: a medium turbine driven by low-boiling-point medium vapor generated by the evaporator.
ことを特徴とする請求項1に記載の地熱発電システム。 The geothermal power generation system according to claim 1, wherein the geothermal steam that heats the low boiling point medium is exhaust steam after driving the geothermal turbine.
とする請求項1に記載の地熱発電システム。 The geothermal power generation system according to claim 1, wherein the geothermal steam for heating the low boiling point medium is geothermal steam pumped up from a production well.
く背圧型タービンであることを特徴とする請求項1に記載の地熱発電システム。 2. The geothermal power generation system according to claim 1, wherein the geothermal turbine according to claim 1 is a back pressure turbine that guides exhaust steam of the geothermal turbine to equipment other than a condenser.
ービンであることを特徴とする請求項1に記載の地熱発電システム。 2. The geothermal power generation system according to claim 1, wherein the geothermal turbine according to claim 1 is a condensate turbine that guides exhaust steam of the geothermal turbine to a condenser.
、排気蒸気を復水器へ導く復水型タービンとを組み合わせたタービンであることを特徴と
する請求項1に記載の地熱発電システム。 The geothermal turbine according to claim 1 is a turbine in which a back pressure turbine that guides exhaust steam to equipment other than the condenser and a condensing turbine that guides exhaust steam to the condenser are combined. The geothermal power generation system according to claim 1.
地熱タービンのグランド排気蒸気を昇圧して抽出するグランドエゼクタと、
前記抽出された排気蒸気と地熱蒸気とにより、循環水を加熱するための熱交換器と、
加熱された水を活用するための温水利用装置と
を有することを特徴とする地熱発電システム。 A geothermal turbine driven by geothermal steam;
A grand ejector that boosts and extracts the ground exhaust steam of the geothermal turbine;
A heat exchanger for heating circulating water by the extracted exhaust steam and geothermal steam;
A geothermal power generation system comprising a hot water utilization device for utilizing heated water.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016187381A JP2018053738A (en) | 2016-09-26 | 2016-09-26 | Geothermal power generation system |
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