JPH0214553B2 - - Google Patents
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- JPH0214553B2 JPH0214553B2 JP56142130A JP14213081A JPH0214553B2 JP H0214553 B2 JPH0214553 B2 JP H0214553B2 JP 56142130 A JP56142130 A JP 56142130A JP 14213081 A JP14213081 A JP 14213081A JP H0214553 B2 JPH0214553 B2 JP H0214553B2
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- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、地熱発電方法に関し、さらに詳し
くは、地中に貯溜されている地熱流体のエネルギ
をより有効に利用して発電を行なうようにした地
熱発電方法の改良に係るものである。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a geothermal power generation method, and more specifically, to a method for generating power by more effectively utilizing the energy of geothermal fluid stored underground. This relates to the improvement of geothermal power generation methods.
有数の地熱資源国である我が国においては、貴
重な国産エネルギ源として種々の地燃発電方法が
提案され、開発が進められている。
In Japan, which is one of the leading countries with geothermal resources, various geofuel power generation methods have been proposed and are being developed as a valuable domestic energy source.
しかして、この従来での地熱発電方法にあつて
は、通常の場合、地熱流体の貯溜層が存在する地
中に鑿井して埋設された、いわゆる地熱生産井と
呼ばれる深井戸から、地熱流体を自身の圧力によ
り噴出させ、これをフラツシユさせ、所要の蒸気
量を得た後、気液分離器などで蒸気と気体とに分
離し、このうち蒸気のタービンに供給して発電を
行なうようにしている。ここで、フラツシユ時に
蒸気温度が低下するため地表に達した地熱流体を
直接タービンに導入し、気液混相状態のままで駆
動動力を得るようにした、いわゆるトータルフロ
ータビンがある。しかし、このような方法では、
坑低から抗口部に到る温度圧力低下を避け得な
い。 However, in this conventional geothermal power generation method, geothermal fluid is normally extracted from a deep well called a geothermal production well, which is buried in the ground where a reservoir of geothermal fluid exists. The steam is ejected under its own pressure and flashed to obtain the required amount of steam, which is then separated into steam and gas using a gas-liquid separator, which is then supplied to a steam turbine to generate electricity. ing. Here, there is a so-called total flow turbine in which the geothermal fluid that has reached the earth's surface is directly introduced into the turbine because the steam temperature decreases during flashing, and drive power is obtained while it remains in a gas-liquid mixed phase state. However, in such a method,
A drop in temperature and pressure from the bottom of the well to the entrance cannot be avoided.
生産井では、地熱流体が坑底から地表に達する
までに、主として水頭の減少により熱水の一部が
フラツシユ蒸発し、この結果、潜熱が奪われるこ
とになつて温度低下をきたす。そのために、坑口
における蒸気温度は、地下に貯溜された状態での
地熱が保有している温度よりも遥かに低くなり、
決して地熱流体のもつ熱エネルギを有効に活用し
ているもとは言い難いものであつた。 In production wells, before the geothermal fluid reaches the surface from the bottom of the well, a portion of the hot water flashes and evaporates, mainly due to a decrease in the water head, and as a result, latent heat is taken away and the temperature decreases. Therefore, the steam temperature at the wellhead is much lower than the temperature held by the geothermal heat stored underground.
It is difficult to say that the thermal energy of the geothermal fluid is being utilized effectively.
これを防止するため、坑底にポンプ（深井戸ポ
ンプ）またはダウンホールポンプと称される）を
設置し、地熱流体を機械的に加圧し、坑口で噴出
する地熱流体圧力を高く保つ方法がある。この場
合、ポンプは、地中深く、高温雰囲気中に設置さ
れるので信頼性に乏しい。 To prevent this, there is a method of installing a pump (called a deep well pump or downhole pump) at the bottom of the well to mechanically pressurize the geothermal fluid and keep the pressure of the geothermal fluid ejected at the well mouth high. . In this case, the pump is installed deep underground in a high-temperature atmosphere and is therefore unreliable.
そこで、本出願人は、先に特開昭54−67837号
公報によつて公開されている“地熱発電方法”を
提案した。この提案に係る地熱発電方法は、地熱
生産井にエアリフトポンプ手段を配して地熱流体
を強制的に坑口部へ汲み上げるようにし、空気の
気泡ポンプ効果により、地熱流体を加圧するもの
である。この方法は、生産する地熱流体に空気を
含むため、蒸気タービンを適用することができな
い。即ち、フラツシユ蒸気に空気を含むと、蒸気
タービン駆動後の蒸気は、復水器中で伝熱が低下
し、復水が困難となる。このため、低沸点作動媒
体と生産した地熱流体とを高圧状態のまま熱交換
し、ランキンサイクル発電を行なうようにしてい
る。 Therefore, the present applicant proposed a "geothermal power generation method" previously disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-67837. The geothermal power generation method according to this proposal places an air lift pump means in a geothermal production well to forcibly pump geothermal fluid to the wellhead, and pressurizes the geothermal fluid by the bubble pump effect of air. This method cannot be applied to a steam turbine because the geothermal fluid produced contains air. That is, if the flash steam contains air, the heat transfer of the steam after driving the steam turbine decreases in the condenser, making it difficult to condense the steam. For this reason, Rankine cycle power generation is performed by exchanging heat between the low boiling point working medium and the produced geothermal fluid in a high pressure state.
しかしながら、前記のようなエアリフトポンプ
手段を用いた地熱発電方法においては、熱交換時
に地熱流体の温度が低下すると、地熱流体に含ま
れる空気が放出され、前記復水器における場合と
同様伝熱が低下する。また、地熱流体温度の下と
共に、地熱流体中に溶解している不純物（炭酸カ
ルシウム等）が析出し、熱交換器の伝熱面を汚
し、熱回収が低下し、実用に耐えない。
However, in the geothermal power generation method using the air lift pump means as described above, when the temperature of the geothermal fluid decreases during heat exchange, the air contained in the geothermal fluid is released, and the heat transfer is reduced as in the case of the condenser. descend. In addition, as the temperature of the geothermal fluid decreases, impurities dissolved in the geothermal fluid (such as calcium carbonate) precipitate, staining the heat transfer surface of the heat exchanger, reducing heat recovery, and making it impractical.
さらに、地熱水のエアリフトを行なう場合に
は、低沸点作動媒体を用いたランキンサイクル発
電を適用せざる得ないために、結果的に極めて複
雑なプラント構成になつて、簡単な構成であるエ
アリフト方式を採用すメリツトがなくなるもので
あつた。 Furthermore, when airlifting geothermal water, it is necessary to apply Rankine cycle power generation using a low-boiling point working medium, resulting in an extremely complex plant configuration; This would negate the merit of adopting this method.
この発明は、前記した従来の問題点を解消する
ためになされたものであつて、地熱流体を生産井
内で加圧する手段として、トータルフロータービ
ンで分離された蒸気の一部をコンプレツサにより
圧縮し、この蒸気を地熱流体の加圧手段として生
産井内に導き、その気泡効果により地熱流体を加
圧させ、この加圧された地熱流体によりトータル
フロータービンを駆動させて発電作用を得るよう
にしたものである。
This invention was made in order to solve the above-mentioned conventional problems, and as a means for pressurizing geothermal fluid in a production well, a part of steam separated by a total flow turbine is compressed by a compressor. This steam is introduced into the production well as a means to pressurize the geothermal fluid, pressurizes the geothermal fluid by its bubble effect, and this pressurized geothermal fluid drives a total flow turbine to generate electricity. be.
この発明方法においては、トータルフローター
ビンで分離された蒸気の一部は、コンプレツサに
より圧縮されて生産井内に抽入されるが、この圧
縮された蒸気が、過熱蒸気となつているために、
生産井内で地熱流体中に抽入されると、気泡を形
成して気泡ポンプ作用を生じ、地熱流体を加圧す
ることができる。この過熱蒸気の気泡は、地熱流
体中への抽入により、この地熱流体と熱交換さ
れ、その温度が低下するにつれて液化され、地熱
流体が生産井の坑口に達するまでに、その一部、
もしくは全部が液化されるが、この気泡が存在す
る期間内にあつてはポンプ作用が継続されて、生
産井内での地熱流体の圧下低下が抑制され、生産
される地熱流体の坑口での温度、圧力を上昇でで
きる。また、その結果、トータルフロータービン
の仕事量、ひいては発電出力を効率的に増加でき
る。
In the method of this invention, a part of the steam separated by the total flow turbine is compressed by the compressor and extracted into the production well, but since this compressed steam has become superheated steam,
When extracted into a geothermal fluid in a production well, it can form bubbles and create a bubble pumping action, pressurizing the geothermal fluid. The superheated steam bubbles are extracted into the geothermal fluid, where they exchange heat with the geothermal fluid, and as the temperature decreases, they are liquefied, and by the time the geothermal fluid reaches the wellhead of the production well, a portion of it,
Alternatively, all of the geothermal fluid is liquefied, but during the period when these bubbles exist, the pumping action is continued, suppressing the drop in pressure of the geothermal fluid in the production well, and increasing the temperature of the produced geothermal fluid at the wellhead. Can be done by increasing pressure. Moreover, as a result, the amount of work of the total flow turbine and, by extension, the power generation output can be efficiently increased.
同時に、抽入する蒸気は地熱流体から分離され
た純水の蒸気であり、地熱流体中で液化すると、
地熱流体を稀釈するので、地熱流体に溶解してい
る不純物の濃度が低下する。 At the same time, the steam to be extracted is pure water vapor separated from the geothermal fluid, and when liquefied in the geothermal fluid,
Diluting the geothermal fluid reduces the concentration of impurities dissolved in the geothermal fluid.
従つて、地熱井内で気泡ポンプ効果による加圧
のため、地熱井中での不純物の析出を防ぐと共
に、生産した地熱流体も不純物濃度の低下によ
り、利用時にも不純物が生成し難くなる。 Therefore, since the pressure inside the geothermal well is pressurized by the bubble pump effect, precipitation of impurities in the geothermal well is prevented, and the impurity concentration of the produced geothermal fluid is reduced, making it difficult for impurities to be generated during use.
また、蒸気抽入量分だけ熱水量が増加するの
で、トータルフロータービンを使用すればその分
出力が増大し、抽入蒸気を圧縮するために消費さ
れた動力の一部が回収されることになる。 Additionally, the amount of hot water increases by the amount of steam extracted, so if a total flow turbine is used, the output will increase by that amount, and a portion of the power consumed to compress the extracted steam will be recovered. Become.
以下、この発明に係る地熱発電方法の実施例に
つき、第１図を参照して詳細に説明する。
Hereinafter, embodiments of the geothermal power generation method according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.
第１図ａはこの発明の一実施例方法を適用した
地熱発電装置の態様を示すフローシート、同図ｂ
は同上生産井部を拡大して示す断面図である。 FIG. 1a is a flow sheet showing an aspect of a geothermal power generation device to which an embodiment of the method of the present invention is applied, and FIG.
FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the same production well.
すなわち、これらの第１図ａ，ｂに示す実施例
において、通常の場合、1000ｍを越える地中深く
に滞留形成されている地熱流体の貯溜層（図示省
略）に対しては、複数個所で個々の生産井１が増
設々置される。そして、これらの各生産井１は所
定内径の外管２と、これよりも小径の内管３とに
より二重に形成され、かつ地表部での両管上端部
を蓋板部４により閉塞させてあり、かつそれぞれ
の蓋板部４には、内管３に対応して坑口５を開口
させ、これらの各坑口５にバルブ６を備えた配管
７をそれぞれに接続させてある。 In other words, in the embodiments shown in FIGS. 1a and 1b, the reservoir layer (not shown) of geothermal fluid that is accumulated and formed deep underground over 1000 m is usually treated individually at multiple locations. One additional production well will be installed. Each of these production wells 1 is formed double by an outer pipe 2 having a predetermined inner diameter and an inner pipe 3 having a smaller diameter than this, and the upper ends of both pipes at the ground surface are closed by a cover plate part 4. Each cover plate 4 has a well opening 5 corresponding to the inner pipe 3, and each of these well ports 5 is connected to a pipe 7 having a valve 6.
一方、前記各生産井１の内管３内中心部には、
それぞれ蒸気圧入管１３が挿通、垂下されてお
り、これらの蒸気圧入管１３にバルブ１４を備え
た配管１５をそれぞれ接続させ、かつ両配管１５
を合流させた配管１６を、後述するトータルフロ
ータービン８の蒸気取出し口１０に、コンプレツ
サ１７を介して接続させてある。 On the other hand, in the center of the inner pipe 3 of each production well 1,
Steam injection pipes 13 are inserted and suspended from each, and pipes 15 each having a valve 14 are connected to these steam injection pipes 13, and both pipes 15 are connected to each other.
A pipe 16 that merges the two is connected to a steam outlet 10 of a total flow turbine 8, which will be described later, via a compressor 17.
そして、トータルフロータービン８より蒸気と
熱水とに分離された地熱流体のうち、蒸気は蒸気
取出し口１０から取出され、その一部は途中、コ
ンプレツサ１７により加圧された上で、蒸気圧入
管１３に送給、抽入され、その下端開口部から内
管３内に吹き出される。仍つて、この結果、内管
３の下方内部を満している地熱流体は、吹き出さ
れる高圧蒸気の気泡ポンプ作用により加圧され、
かつその保有圧力によつて蒸発が抑制されると共
に、内管３内を上昇して汲み上げられ、前記のよ
うに坑口５から噴出されるのである。 Of the geothermal fluid separated into steam and hot water by the total flow turbine 8, the steam is taken out from the steam outlet 10, and part of it is pressurized by the compressor 17 on the way, and then passed through the steam injection pipe. 13 and is blown out into the inner tube 3 from its lower end opening. As a result, the geothermal fluid filling the lower interior of the inner pipe 3 is pressurized by the bubble pumping action of the high-pressure steam blown out.
The retained pressure suppresses evaporation, and the water rises in the inner pipe 3, is pumped up, and is ejected from the wellhead 5 as described above.
一方、前記各生産井１の近傍の地上に設置され
ている従来周知のトータルフロータービン８は、
入力側の二相流体取入れ口９と、出力側の蒸気取
出し口１０とを有しており、二相流体取入れ口９
には、前記各配管７合流した配管１１、ひいては
前記各坑口５を接続させ、かつトータルフロータ
ービン８と同軸に発電機１２を軸結合してある。 On the other hand, the conventionally known total flow turbine 8 installed on the ground near each of the production wells 1 is
It has a two-phase fluid intake 9 on the input side and a steam outlet 10 on the output side, and the two-phase fluid intake 9
The pipes 11 that join the pipes 7 are connected to each other, and the well ports 5 are connected to each other, and a generator 12 is connected coaxially with the total flow turbine 8.
さらに、前記トータルフロータービン８の側に
は、別に配管１８が接続されており、図示省略し
たが、この配管１８によつてトータルフローター
ビン８で分離された熱水を、前記した地熱流体の
貯溜層に還流させるようにしたものである。 Furthermore, a separate piping 18 is connected to the side of the total flow turbine 8, and although not shown, the hot water separated by the total flow turbine 8 is transferred through the piping 18 to the geothermal fluid reservoir described above. It is designed to allow reflux to flow through the layer.
以上の構成により生産井１から汲み上げられた
地熱流体は坑口５から噴出し、配管７，１１を経
たのち、二相流体取入れ口９からトータルフロー
タービン８に供給され、このトータルフローター
ビン８、ひいては発電機１２を回転駆動させて所
定の発電作用を得る。 With the above configuration, the geothermal fluid pumped up from the production well 1 is ejected from the wellhead 5, passes through the pipes 7 and 11, and is then supplied from the two-phase fluid intake 9 to the total flow turbine 8. The generator 12 is rotationally driven to obtain a predetermined power generation effect.
以上詳述したように、この発明においては、地
熱流体を生産井内で加圧し、坑口の温度、圧力を
上昇させ、この圧力された地熱流体をトータルフ
ロータービンに導いて駆動させる地発電方法にお
いて、トータルフロータービンで分離された蒸気
の一部をコンプレツサにより圧縮し、これを坑井
内に抽入することにより、地熱流体を加圧するこ
とにしたので、トータルフロータービンで分離さ
れ、コンプレツサで加圧された蒸気は、飽和温度
よりも高い過熱状態にあることから、この状態で
地熱流体中に抽入させることより、その気泡効果
によつて地熱流体を加圧、噴出させ得と共に、生
産井内での地熱流体の蒸発を抑制できて、坑口で
の地熱流体の液体比率が上がるので、トータルフ
ロータービンの出力が増加する。
As detailed above, in the present invention, in a geothermal power generation method in which geothermal fluid is pressurized in a production well, the temperature and pressure at the wellhead are increased, and this pressurized geothermal fluid is guided to and driven by a total flow turbine, We decided to pressurize the geothermal fluid by compressing some of the steam separated by the total flow turbine using a compressor and extracting it into the well. Since the steam produced is in a superheated state higher than the saturation temperature, by extracting it into the geothermal fluid in this state, the geothermal fluid can be pressurized and ejected due to its bubble effect, and it can also be used in production wells. Evaporation of the geothermal fluid can be suppressed and the liquid ratio of the geothermal fluid at the wellhead increases, thereby increasing the output of the total flow turbine.
以上の如く、高圧蒸気を坑井内に抽入すること
にしたので、生産する地熱流体には空気が含まれ
ず、トータルフロータービンで分離した蒸気を蒸
気タービンに導いて発電することができる。ま
た、抽入蒸気は液化して熱水量が増加するので、
トータルフロータービンの出力が増加し、蒸気圧
縮に要した動力の一部が回収できる。 As described above, since high-pressure steam is extracted into the well, the geothermal fluid produced does not contain air, and the steam separated by the total flow turbine can be guided to the steam turbine to generate electricity. In addition, since the extracted steam liquefies and the amount of hot water increases,
The output of the total flow turbine increases, and a portion of the power required for vapor compression can be recovered.
第１図ａはこの発明の一実施例方法を適用した
地熱発電装置の態様を示すフローシート、同図ｂ
は同上生産井部分を拡大して示す断面図である。
１……生産井、５……坑口、８……トータルフ
ロータービン、９……二相流体の取入れ口、１０
……蒸気の取出し口、１２……発電機、１７……
コンプレツサ、２７……蒸気吹き出し口。
FIG. 1a is a flow sheet showing an aspect of a geothermal power generation device to which an embodiment of the method of the present invention is applied, and FIG.
2 is an enlarged cross-sectional view of the production well portion of the same. 1... Production well, 5... Wellhead, 8... Total flow turbine, 9... Two-phase fluid intake, 10
... Steam outlet, 12 ... Generator, 17 ...
Compressor, 27...Steam outlet.
Claims (1)
て坑口から噴出させ、この加圧された地熱流体に
より、トータルフロータービンを駆動させて発電
を行なう地熱発電方法において、前記加圧手段と
して、前記トータルフロータービンにより分離さ
れた蒸気の一部をコンプレツサにより圧縮し、こ
の圧縮された高圧蒸気を生産井内に抽入し、その
気泡効果により地熱流体を加圧させることを特徴
とする地熱発電方法。1. In a geothermal power generation method in which geothermal fluid is pressurized by a pressurizing means in a production well and ejected from the wellhead, and the pressurized geothermal fluid drives a total flow turbine to generate electricity, the pressurizing means includes: A geothermal power generation method characterized by compressing a portion of steam separated by a total flow turbine using a compressor, extracting this compressed high-pressure steam into a production well, and pressurizing geothermal fluid by its bubble effect.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56142130A JPS5844278A (en) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Geothermal power generation method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56142130A JPS5844278A (en) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Geothermal power generation method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5844278A JPS5844278A (en) | 1983-03-15 |
| JPH0214553B2 true JPH0214553B2 (en) | 1990-04-09 |
Family
ID=15308065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56142130A Granted JPS5844278A (en) | 1981-09-09 | 1981-09-09 | Geothermal power generation method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5844278A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04128996U (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | 株式会社三ケ島製作所 | bicycle pedals |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2454277A (en) * | 2007-11-03 | 2009-05-06 | Brendon O'toole | Geothermal convection power generation |
| DE102007057245A1 (en) * | 2007-11-28 | 2009-06-04 | E.Terras Ag | Plant for geothermal energy production and process for their operation |
| JP5173057B1 (en) * | 2012-08-29 | 2013-03-27 | 新日鉄住金エンジニアリング株式会社 | Multiple pipes and systems for steam recovery from geothermal wells. |
-
1981
- 1981-09-09 JP JP56142130A patent/JPS5844278A/en active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04128996U (en) * | 1991-05-15 | 1992-11-25 | 株式会社三ケ島製作所 | bicycle pedals |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5844278A (en) | 1983-03-15 |
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