JPS5944117B2 - 地熱発電熱排水の処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は地下熱水を発電に利用した後の熱排水の地下へ
の還元に際し、熱排水の含むシリカによる還元井の目詰
りを防止する方法に関するものである。

地熱発電に利用する地下熱水は２００℃以上あり、シリ
カ（Ｓｉｎ２）が飽和の状態に溶解されている。

これが発電過程での温度降下により第２図り飽和溶解度
曲線５０から推定できるように、固形シリカが析出する
。

シリカが析出する場合、微細な活性シリカがまず現われ
、ついでこれが次第に大きくなり、コロイダルシリカと
なる。

固形シリカを熱水の中に残したま又地中へ還元すると、
目詰り作用により、還元井が短期間で使用出来なくなる
。

これは還元井中における熱排水の温度上昇により、コロ
イダルシリカが微細シリカ粒子となるときの活性化によ
り、これが弁壁に付着して起る現象といわれている。

この目詰り対策として化学薬品の投入により微細な気泡
を作り、シリカ粒子をこれに捕捉させて浮上分離する方
法も試みられているが必ずしも充分ではない、それで本
発明ではつぎのような方法をとって還元井の目詰りを防
止することとした。

すなわち、地熱発電に使用したシリカを含む熱排水を第
１の直接接触式熱交換器を通して冷却し、シリカの大部
分を微細粒子として析出させ、この熱排水に加圧により
空気を溶解させてついで減圧して空気気泡上に微細シリ
カ粒子を捕集してこれを分離し、このようにした熱排水
を第２の直接接触式熱交換器を通じ昇温して残った固形
シリカを溶解させて還元井にもどし、冷媒は第１と第２
の熱交換器の間を循環させる。

これを第１図の系統図と第２図、第３図の曲線とにより
説明する。

（イ）発電プラントを出た熱水は発電プラント側の熱水
ポンプにより第１図の１に達し、その熱水中のシリカは
第２図の■の状態にある。

すなわち、固形シリカはＡ’−Ａに相当し、溶解シリカ
はＡ点である。

これが直接接触式熱交換器（冷却器）２に入り、冷たい
媒体３０と接触して冷却される。

このとき交換器２中では熱水１が連続相、媒体３０が分
散相を構成する。

この熱交換器内の温度線図を第３図の左端に示す。

熱交換のための温度差は■−０、■−［相］の平均で示
される。

（ｏ） 冷却され、固形シリカを第２図Ａ’−Ａだげ
含む熱水１ａはポンプ３により昇圧され空気溶解のため
の槽４に入り、別途調圧された空気源からの空気４０と
直接接触して、温度、圧力に見合う量だけ空気を溶解す
る。

溶解しなかった空気４１は圧力調整装置５を経て大気へ
放出され、空気４０を溶解した低温の熱水１ｂは減圧弁
７により大気圧近くまで減圧され、分離装置６に流入す
る。

溶解した空気は、差圧に相当した量のみ気泡となって、
微細なシリカとくつつきながら上昇する。

この上昇した気泡＋シリカを捕集すれば、熱水中の固形
シリカがとりのぞかれることになる。

この分離操作では必らずしも完全捕集されなくともよい
。

（／ウ ポンプ８の状態で、第２図のＢ点に近いシリ
カ溶解度をもっている熱水１ｃはついで直接接触式熱交
換器（加熱器）９において媒体３０と接触し、加熱され
て、残っている固形シリカを溶解し、還元井へ入る状態
［相］となる。

０の状態は第２図の０点に相当し、同じ温度の飽和溶解
度りよりも、溶解シリカは少くなっている。

加熱器９内の温度変化は第３図の右端に示されている通
りである。

に）媒体３０は冷却器２で昇温し、ついで加熱器９で降
温するが、第３図の中央部１０の温度までしか下降しな
いため、補助冷凍システム１１他により、第３図の［相
］から００点まで、強制的に冷却する必要がある。

この熱量は理論的には■−［相］の温度差にもとづく熱
量と同じであり、熱交換器のターミナル温度差が小さい
程、冷却する熱量も小さい。

（ホ）結局第２図において、入口Ａ′を出口Ｃ点まで変
化させるシステムでありＡ’−Ｃ相当シリカは第１図の
シリカ出口１２から分離される。

（→冷媒の循環中の冷却損失は冷却器１１により補われ
る。

以上のような本発明の方法はつぎのような長所をもつ。

物理現象のみ利用するので、化学薬品等不要、直接接触
式熱交換器を用いるので設備費が安く、また伝熱面への
シリカの付着による熱交換器の効率低下のような現象も
考慮する必要はない。

また従来熱水の利用温度下限が低くならず熱利用効果が
少なかったが、本発明の実施により、還元井の目詰りを
考える必要がなくなるので、低温度まで利用できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の地熱発電熱排水の処理方法の系統図、
第２図は同操作線図、第３図は熱水冷却（媒体加熱）、
分解工程（媒体移送、媒体冷却）、熱水加熱（媒体冷却
）の温度線図である。 １・・・・・・シリカを含む熱排水、２・・・・・・第
１の直接接触式熱交換器（冷却器）、３，８・・・・・
・熱排水ポンプ、４・・・・・・空気の溶解槽、５・・
・・・・圧力調整装置、６・・・・・・分離器、７・・
・・・・減圧弁、９・・・・・・第２の直接接触式熱交
換器（加熱器）、１０，１３・・・・・・冷媒ポンプ、
１１・・・・・・補助冷凍システム、１２・・・・・・
固形シリカ出口、１６・・・・・・処理済熱排水、■、
■。 ［相］・・・・・・・・・・・・・・・［相］、０・・
・・・・温度、２０・・・・・・冷却水、３０・・・・
・・冷媒、４０・・・・・・空気、５０・・・・・・飽
和溶解度曲線。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 地熱発電に使用したシリカを含む熱排水を第１の直
   接接触式熱交換器を通して冷却し、シリカの大部分を微
   細粒子として析出させ、この熱排水に加圧により空気を
   溶解させてついで減圧して空気気泡上に微細シリカ粒子
   を捕集してこれを分離し、このようにした熱排水を第２
   の直接接触式熱交換器を通じ昇温しで残った固形シリカ
   を溶解させて還元井にもどし、冷媒は第１と第２の熱交
   換器の間を循環させるようにした地熱発電熱排水の処理
   方法。