(57)【要約】  カルシウムなどの無機陽イオンを含むスケールの抑制方法及び、スケールの析出を抑制しつつ、経済的な運用が可能な地熱発電装置を提供する。  地熱発電装置は、生産井１０から採取される地熱水中の２価以上の無機陽イオン濃度を測定する無機陽イオン濃度測定装置２２と、生産井から採取される地熱水の流量を測定する流量計３０と、地熱水の温度を低下させる熱除去部１７と、熱除去後の地熱水の温度を測定する温度計３１と、熱除去後の地熱水のｐＨを計測するｐＨ測定装置３２と、無機陽イオン濃度測定装置２２の測定値から熱除去後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を引いた値と、流量計３０の測定値と、温度計３１の測定値と、ｐＨ測定装置３２の測定値に応じて、スケール抑制剤の添加量を算出する演算処理部２８と、地熱水に演算処理部２８で算出された量のスケール抑制剤を添加する制御部２９とを備えている。
2012144277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生産井から採取した地熱水の流量と、２価以上の無機陽イオン濃度を計測する流入水計測工程と、
前記地熱水の熱を除去する熱除去工程と、
前記熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨを計測する流出水計測工程と、
前記熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨに基づいて、前記熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求め、前記流入水計測工程で測定した前記地熱水の無機陽イオン濃度から前記熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を引いた値と、前記地熱水の流量とから、前記無機陽イオンを含む塩の析出を抑制するために必要なスケール抑制剤の添加量を演算するスケール抑制剤添加量演算工程と、
前記スケール抑制剤添加量演算工程で演算されたスケール抑制剤の添加量に基づいて、前記生産井から採取した地熱水にスケール抑制剤を添加するスケール抑制剤添加工程とを含むことを特徴とするスケール抑制方法。
【請求項２】
前記生産井から採取した地熱水と同様なシリカ濃度及びｐＨで、前記無機陽イオン濃度を少しずつ増加させた試料水をそれぞれ作成し、
前記各試料水を前記熱除去工程後の温度に所定時間保持した後、各処理水中の前記無機陽イオン濃度を測定し、
前記試料水の無機陽イオン濃度よりも前記処理水の無機陽イオン濃度が最初に低くなるときの試料水の濃度を前記飽和濃度とする請求項１に記載のスケール抑制方法。
【請求項３】
前記無機陽イオンが、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、２価の鉄イオン、３価の鉄イオン及びアルミニウムイオンから選ばれる一種以上である請求項１に記載のスケール抑制方法。
【請求項４】
前記地熱水のｐＨを９以上に調整する請求項１〜３のいずれか１つに記載のスケール抑制方法。
【請求項５】
前記地熱水に、前記スケール抑制剤の添加と同時又は前記スケール抑制剤の添加後に、アルカリ剤を添加してｐＨを９以上に調整する請求項４に記載のスケール抑制方法。
【請求項６】
前記熱除去工程は、前記地熱水を減圧し、水蒸気を取出すフラッシュ工程及び／又は前記地熱水から熱を回収して発電媒体を蒸発させる工程を含む請求項１に記載のスケール抑制方法。
【請求項７】
前記生産井から採取した地熱水を気液分離し、気液分離後の蒸気を発電設備に供給し、気液分離後の地熱水を前記熱除去工程に送る、請求項１に記載のスケール抑制方法。
【請求項８】
生産井から採取される地熱水中の２価以上の無機陽イオン濃度を測定する無機陽イオン濃度測定装置と、
前記生産井から採取される地熱水の流量を測定する流量計と、
前記地熱水の温度を低下させる熱除去部と、
前記熱除去後の地熱水の温度を測定する温度計と、
前記熱除去後の地熱水のｐＨを計測するｐＨ測定装置と、
前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の温度及びｐＨに基づいて、前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求め、前記無機陽イオン濃度測定装置で測定した前記地熱水の無機陽イオン濃度から前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を引いた値と、前記地熱水の流量とから、前記無機陽イオンを含む塩の析出を抑制するために必要なスケール抑制剤の添加量を算出する演算処理部と、
前記地熱水に、前記演算処理部で算出された量のスケール抑制剤を添加する制御部とを備えていることを特徴とする地熱発電装置。
【請求項９】
前記熱除去部の前段に、気液分離器が配置され、気液分離後の地熱水を前記熱除去部に導入するように構成されている、請求項８に記載の地熱発電装置。
【請求項１０】
前記熱除去部は、放熱する配管、減圧により地熱水から蒸気を取出すフラッシャー及び発電媒体に熱を与えて発電媒体を蒸発させる熱交換器、から選ばれる１種以上である請求項８に記載の地熱発電装置。
【請求項１１】
試料水を貯留する溶液貯留部と、
この溶液貯留部に貯留された試料水の温度を調整する温度制御部と、
前記溶液貯留部に貯留された試料水に酸又はアルカリを添加して、ｐＨを調整するｐＨ調整部と、
所定時間経過後に試料水中の２価以上の無機陽イオン濃度を測定する濃度計測部と、
試料水として前記無機陽イオン濃度を徐々に高めたものを作成して順次、前記溶液貯留部に流入させる溶液供給部とを有する無機陽イオンの飽和濃度測定装置を備えている請求項８〜１０のいずれか１つに記載の地熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、カルシウムなどの無機陽イオンを含むスケールの抑制方法及び、これらのスケールの析出を抑制して地熱水を用いて発電を行う地熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地熱発電は、生産井から高温の地熱水を採取し、地熱水から分離した蒸気を利用して発電を行うものである。蒸気を分離した地熱水は、還元井から地中に返還される。【０００３】
ところで、生産井から採取される地熱水は、井戸水や河川水よりもカルシウム等の無機イオンや、溶存シリカを多く含んでいる。【０００４】
生産井から採取した地熱水は高温であるが、減圧により地熱水から蒸気を取出すフラッシュ工程により、無機陽イオンや溶存シリカが濃縮されるとともに、地熱水の温度が低下する。また発電所内の配管内を流通するうちに徐々に冷やされていき、無機陽イオンや溶存シリカの溶解度が低下する。地熱水に含まれるシリカが過飽和状態となると、重合して非晶質シリカとなり、シリカスケールとして析出する。また、無機陽イオンは、炭酸塩等の塩を形成して析出する。これらのスケールは、発電装置の配管内壁などに付着して、配管閉塞等を生じる恐れがある。【０００５】
例えば特許文献１に記載されるように、地熱水に酸を加えてｐＨを低下させて、シリカスケールの析出を抑制することが従来より行われている。シリカの重合速度は、ｐＨが低いほど遅くなるので、地熱水のｐＨを低下させることで、シリカの重合速度が低下し、地熱発電装置の配管内でシリカスケールが析出しにくくなるというものである。【０００６】
また、特許文献２に記載されるように、生産井に薬液を注入し、生産井内における炭酸カルシウム、硬石膏、マグネシウム珪酸塩等の無機陽イオンの塩の析出を抑制することが従来より行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平６−３０４５９５号公報
【特許文献２】特開平５−１９５６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
地熱水のｐＨを低下させても、シリカの重合速度を低下させるだけなので、地熱水を還元井に返還するに際し、時間を要する場合においては、シリカスケールの析出を十分に抑制できるとは限らなかった。また、酸によって配管等が腐食するおそれがあった。更には、酸として硫酸を使用した場合においては、硬石膏等のスケールが析出するおそれがあった。【０００９】
一方、非晶質シリカの溶解度は、アルカリ性になるほど高くなり、特にｐＨ８以上で急激に上昇するとされている。そのため、地熱水のｐＨを高めることでシリカスケールの析出を抑制できる。【００１０】
しかしながら、地熱水のｐＨをアルカリ性にするに伴い、シリカと無機陽イオンとが塩を形成してスケールとして析出することがあった。【００１１】
これに対して、特許文献２に記載されるように、生産井にスケール防止用の薬剤を注入して、地熱水に含まれる無機イオンを除去することで、シリカと無機陽イオンとの塩の析出を抑制できるが、地熱水には、無機陽イオンが大量に含まれているので、地熱水中の無機陽イオンの全てを除去しようとすると、処理コストがかさみ、地熱発電所の経済的な運用が困難であった。【００１２】
よって、本発明の目的は、カルシウムなどの無機陽イオンを含むスケールの抑制方法及び、これらのスケールの析出を抑制しつつ、経済的な運用が可能な地熱発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明のスケール抑制方法は、
生産井から採取した地熱水の流量と、２価以上の無機陽イオン濃度を計測する流入水計測工程と、
前記地熱水の熱を除去する熱除去工程と、
前記熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨを計測する流出水計測工程と、
前記熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨに基づいて、前記熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求め、前記流入水計測工程で測定した前記地熱水の無機陽イオン濃度から前記熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を引いた値と、前記地熱水の流量とから、前記無機陽イオンを含む塩の析出を抑制するために必要なスケール抑制剤の添加量を演算するスケール抑制剤添加量演算工程と、
前記スケール抑制剤添加量演算工程で演算されたスケール抑制剤の添加量に基づいて、前記生産井から採取した地熱水にスケール抑制剤を添加するスケール抑制剤添加工程とを含むことを特徴とする。【００１４】
本発明のスケール抑制方法によれば、まず、生産井から採取した地熱水の流量と、２価以上の無機陽イオン濃度とを計測し、熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨを計測する。そして、熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨに基づいて、熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求め、流入水計測工程で測定した前熱水の無機陽イオン濃度から熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を引いた値と、地熱水の流量とから、無機陽イオンを含む塩の析出を抑制するスケール抑制剤の添加量を演算する。こうして演算されたスケール抑制剤の添加量に基づいて、生産井から採取した地熱水にスケール抑制剤を添加する。これによって、熱除去工程後の地熱水において、飽和濃度以上となって析出する無機陽イオンの量に応じたスケール抑制剤を添加でき、スケールの析出を抑制できると共に、スケール抑制剤の添加量を必要最小限に抑えることができる。【００１５】
本発明のスケール抑制方法は、前記生産井から採取した地熱水と同様なシリカ濃度及びｐＨで、前記無機陽イオン濃度を少しずつ増加させた試料水をそれぞれ作成し、前記各試料水を前記熱除去工程後の温度に所定時間保持した後、各処理水中の前記無機陽イオン濃度を測定し、前記試料水の無機陽イオン濃度よりも前記処理水の無機陽イオン濃度が最初に低くなるときの試料水の濃度を前記飽和濃度とすることが好ましい。【００１６】
この態様によれば、試料水の無機陽イオン濃度よりも前記処理水の無機陽イオン濃度が最初に低くなるときの試料水の無機陽イオン濃度を求めることにより、無機陽イオンを含む塩の析出が始まる飽和濃度を求めることができる。なお、シリカ濃度、ｐＨ、熱処理除去後の温度が変動する場合には、シリカ濃度、ｐＨ、熱除去工程後の温度を変えた様々な条件の下で上記飽和濃度を予め求めておくことにより、熱除去工程後の地熱水の温度及びｐＨに基づいて、熱除去工程後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求めることができる。【００１７】
本発明のスケール抑制方法は、前記無機陽イオンが、マグネシウムイオン、カルシウムイオン、２価の鉄イオン、３価の鉄イオン及びアルミニウムイオンから選ばれる一種以上であることが好ましい。上記無機陽イオンは、いずれもアルカリ条件下でシリカと反応して溶解しにくい塩を形成し、析出しやすいので、本発明の方法を適用する必要性が高いものである。【００１８】
本発明のスケール抑制方法は、前記地熱水のｐＨを９以上に調整することが好ましい。地熱水のｐＨを９以上にすることによって、シリカの溶解度を高めてスケールの発生を抑制することができる。【００１９】
本発明のスケール抑制方法は、前記地熱水に、前記スケール抑制剤の添加と同時又は前記スケール抑制剤の添加後に、アルカリ剤を添加してｐＨを９以上に調整することが好ましい。地熱水に、スケール抑制剤の添加と同時又はスケール抑制剤の添加後に、アルカリ剤を添加してｐＨを９以上に調整することにより、アルカリ剤の添加における無機陽イオンによる塩の析出を防止することができる。【００２０】
本発明のスケール抑制方法の前記熱除去工程は、前記地熱水を減圧し、水蒸気を取出すフラッシュ工程及び／又は前記地熱水から熱を回収して発電媒体を蒸発させる工程を含むことが好ましい。この態様によれば、地熱水の熱を利用して発電を行うことができる。【００２１】
本発明のスケール抑制方法は、前記生産井から採取した地熱水を気液分離し、気液分離後の蒸気を発電設備に供給し、気液分離後の地熱水を前記熱除去工程に送ることが好ましい。この態様によれば、蒸気を分離した後の地熱水から更に熱を回収して、発電を行うことができる。【００２２】
また、本発明の地熱発電装置は、
生産井から採取される地熱水中の２価以上の無機陽イオン濃度を測定する無機陽イオン濃度測定装置と、
前記生産井から採取される地熱水の流量を測定する流量計と、
前記地熱水の温度を低下させる熱除去部と、
前記熱除去後の地熱水の温度を測定する温度計と、
前記熱除去後の地熱水のｐＨを計測するｐＨ測定装置と、
前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の温度及びｐＨに基づいて、前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求め、前記無機陽イオン濃度測定装置で測定した前記地熱水の無機陽イオン濃度から前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を引いた値と、前記地熱水の流量とから、前記無機陽イオンを含む塩の析出を抑制するために必要なスケール抑制剤の添加量を算出する演算処理部と、
前記地熱水に、前記演算処理部で算出された量のスケール抑制剤を添加する制御部とを備えていることを特徴とする。【００２３】
本発明の地熱発電装置によれば、演算処理部において、前記温度計によって測定した温度と、前記ｐＨ測定装置によって測定したｐＨに基づいて、前記熱除去部で温度を低下させた後の地熱水の無機陽イオンの飽和濃度を求める。次いで、前記無機陽イオン濃度測定装置によって測定した無機陽イオン濃度から上記飽和濃度を差し引いた値と、前記流量計によって測定した流量とから、そのままでは析出すると予測される無機陽イオン量を算出し、その量の無機陽イオンの析出を抑制するに必要なスケール抑制剤の添加量を算出する。そして、制御部において、上記演算処理部で算出された量のスケール抑制剤を添加することにより、スケールの析出を抑制しつつ、スケール抑制剤の添加量を必要最小限に抑えることができる。【００２４】
本発明の地熱発電装置は、前記熱除去部の前段に、気液分離器が配置され、気液分離後の地熱水を前記熱除去部に導入するように構成されていることが好ましい。この態様によれば、地熱水から発電用の蒸気を採取した後の地熱水を利用して、更に熱回収を行うことができる。【００２５】
本発明の地熱発電装置の前記熱除去部は、放熱する配管、減圧により地熱水から蒸気を取出すフラッシャー及び発電媒体に熱を与えて発電媒体を蒸発させる熱交換器から選ばれる１種以上であることが好ましい。この態様によれば、地熱水から蒸気を分離して蒸気タービンにより発電を行ったり、地熱水の熱により発電媒体を蒸発させて、発電を行うことができる。【００２６】
本発明の地熱発電装置は、試料水を貯留する溶液貯留部と、この溶液貯留部に貯留された試料水の温度を調整する温度制御部と、前記溶液貯留部に貯留された試料水に酸又はアルカリを添加して、ｐＨを調整するｐＨ調整部と、所定時間経過後に試料水中の２価以上の無機陽イオン濃度を測定する濃度計測部と、試料水として前記無機陽イオン濃度を徐々に高めたものを作成して順次、前記溶液貯留部に流入させる溶液供給部とを有する無機陽イオンの飽和濃度測定装置を備えていることが好ましい。この態様によれば、試料水のｐＨ、温度を変えて、様々なｐＨ及び温度条件下における無機陽イオンの飽和濃度を予め測定することができるので、地熱水の温度やｐＨを測定することにより、その地熱水における無機陽イオンの飽和濃度を求めることができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明のスケール抑制方法によれば、前述したように、スケール抑制剤添加量演算工程で演算されたスケール抑制剤の添加量に基づいて、生産井から採取した地熱水にスケール抑制剤を添加するので、熱除去工程後の地熱水において、飽和濃度以上となって析出する無機陽イオンの量に応じたスケール抑制剤を添加でき、スケールの析出を抑制できると共に、スケール抑制剤の添加量を必要最小限に抑えることができる。【００２８】
また、本発明の地熱発電装置によれば、演算処理部において、そのままでは析出すると予測される無機陽イオン量を算出し、その量の無機陽イオンの析出を抑制するに必要なスケール抑制剤の添加量を算出して、制御部において、上記演算処理部で算出された量のスケール抑制剤を添加することにより、スケールの析出を抑制しつつ、スケール抑制剤の添加量を必要最小限に抑えることができ、発電装置の経済的な運用ができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明による地熱発電装置の一実施形態を示す概略構成図である。
【図２】本発明で用いる無機陽イオンの飽和濃度測定装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本発明において無機陽イオンの飽和濃度を測定する方法の一例を示す工程図である。
【図４】本発明の方法により特定条件におけるカルシウムイオンの飽和濃度を測定した結果を示す図表である。
【図５】溶液のｐＨとカルシウムシリケートの飽和濃度との関係を示す図表である。
【図６】本発明の一実施形態によりスケール抑制剤を添加する工程を示す図表である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
本発明の地熱発電装置の一実施形態について、図１を参照して説明する。
【００３１】
図１において、生産井１０から採取された地熱水は、配管Ｌ１を通してセパレータ１１に送られる。セパレータ１１では、熱水と蒸気とが分離されて、蒸気は、配管Ｌ３を経て第１タービン１２に送られ、第１発電機１３による発電がなされる。セパレータ１１は熱水を減圧して蒸気を取出すフラッシャーの機能を有する。なお、第１タービン１２を通過した蒸気は、配管Ｌ４を経て復水器１４に送られて凝縮水となり、更に配管Ｌ５を経て冷却塔１５に送られて冷却され、図示しない経路を通って還元井１６に戻される。なお、冷却塔１５で冷却された水の一部は、配管Ｌ６を介して復水器１４に戻され、第１タービン１２から送られてくる蒸気の冷却水として使用される。
【００３２】
この実施形態では、セパレータ１１で蒸気と分離された地熱水から更に熱回収すると共に、熱回収した地熱水を還元井１６に戻す間に無機陽イオンとシリカとが反応してスケールとして析出するのを防止するようにしている。すなわち、この実施形態では、セパレータ１１で蒸気と分離された地熱水が、本発明における生産井から採取した地熱水に相当する。ただし、本発明では、生産井１０から採取した地熱水をそのまま、以下に述べる媒体蒸発器１７に供するようにしてもよい。
【００３３】
この媒体蒸発器を備えた地熱発電装置は、セパレータ１１で分離された地熱水の熱を利用して、バイナリー発電を行うものである。すなわち、セパレータ１１で分離された地熱水は、配管Ｌ７を介して媒体蒸発器１７に送られ、ここで熱交換して低沸点の熱媒体を蒸発させた後、配管Ｌ８を介して還元井１６に戻されるようになっている。この実施形態では、媒体蒸発器１７が、本発明における熱除去部に相当する。
【００３４】
媒体蒸発器１７で気化された熱媒体は、配管Ｌ９を介して第２タービン１８に送られ、第２発電機１９による発電がなされる。更に、第２タービン１８を通過した熱媒体は、配管Ｌ１０を介して媒体凝縮器２０に送られ、ここで凝縮液となって、更に途中にポンプ２１を有する配管Ｌ１１を介して、媒体蒸発器１７に戻されるようになっている。
【００３５】
このバイナリー発電における熱媒体としては、セパレータ１１で分離された地熱水の熱を利用して気化することが可能な低沸点の熱媒体が用いられ、特に限定されないが、例えば、ノルマルヘプタン、イソヘプタン、ノルマルペンタン、イソペンタン、ノルマルブタン、イソブタン、ハイドロフルオロエーテル、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ１３４ａ、Ｒ２２、Ｒ４０７ｃなどが好適に用いられる。
【００３６】
上記のように、セパレータ１１で分離された地熱水は、媒体蒸発器１７を通って熱回収された後、還元井１６に戻されるのであるが、その間に温度低下して、シリカを主成分とするスケールが発生し、配管を閉塞させるという問題があった。これに対して、前述したように、アルカリ剤を添加してアルカリ性にすることにより、非晶質シリカの溶解度を高めることが考えられるが、アルカリ性にすると、２価以上の無機陽イオンとシリカとが塩を形成して析出しやすくなるという別の問題が発生する。
【００３７】
そこで、本発明では、地熱水中に含まれる２価以上の無機陽イオンの濃度に応じて、スケール抑制剤を添加して、無機陽イオンとシリカとの塩によるスケールの発生を抑制するようにする。
【００３８】
なお、本発明において、２価以上の無機陽イオンとしては、特に限定されるものではないが、例えばマグネシウムイオン、カルシウムイオン、２価の鉄イオン、３価の鉄イオン及びアルミニウムイオンから選ばれる一種以上が挙げられる。また、スケール抑制剤としては、例えば、ＥＤＴＡ、ＮＴＡ（ニトリロ三酢酸）、ＨＩＤＳ（３−ヒドロキシ−２−２’−イミノジコハク酸)、カルボキシメチルエチレンイミン、クエン酸、酒石酸及びそれらの各種ナトリウム塩、カリウム塩、アンモニウム塩、水和物などのキレート剤、ＰＡＳ（ポリアクリル酸Ｎａ）などが挙げられる。
【００３９】
図１に基づいて、上記のようなスケール抑制方法を実施するための装置構成について説明すると、セパレータ１１から媒体蒸発器１７に至る配管Ｌ７には、無機陽イオン濃度計２２及びシリカ濃度計２３が接続されている。また、シリカ濃度計の下流には、アルカリ剤タンク２４内のアルカリ剤がポンプ２５を介して流入するようになっており、それとほぼ同じ箇所に、キレート剤タンク２６内のキレート剤がポンプ２７を介して流入するようになっている。アルカリ剤の流入箇所は、キレート剤の流入箇所と同じか、あるいはキレート剤の流入箇所よりも下流側であることが好ましい。
【００４０】
アルカリ剤タンク２４から供給されるアルカリ剤の添加量は、地熱水のｐＨを好ましくは９以上、より好ましくは９．５〜１０．０になるように調整される。
【００４１】
また、キレート剤の添加量は、演算処理部２８からの信号を受けて、キレート剤添加量制御部２９によって、ポンプ２７を制御することによって調整されるようになっている。
【００４２】
配管Ｌ７のアルカリ剤の流入箇所よりも更に下流側には、流量計３０が接続されており、媒体蒸発器１７に流入する地熱水の流量を測定できるようなっている。なお、流量計３０の設置箇所は、上記箇所に限られず、アルカリ剤やキレート剤の添加箇所よりも上流側であってもよい。
【００４３】
媒体蒸発器１７と還元井１６を連結する配管Ｌ８には、温度計３１とｐＨ計３２とが接続されており、媒体蒸発器１７を経て還元井に戻される地熱水の温度やｐＨを測定するようになっている。なお、無機陽イオン濃度計２２、シリカ濃度計２３、流量計３０、温度計３１及びｐＨ計３２は、それぞれ演算処理部２８に接続されている。また、演算処理部２８には、記憶装置３３が接続され、記憶装置３３には入力装置３４が接続されている。
【００４４】
図２には、本発明で好適に用いられる無機陽イオンの飽和濃度測定装置の一例が示されている。この無機陽イオンの飽和濃度測定装置４０は、溶液貯留部４１を有し、この溶液貯留部４１に、温度制御部４２と、溶液採取部４３と、ｐＨ調整部４４と、陽イオン濃度計測部４５とが接続されている。ｐＨ調整部４４には、ｐＨ測定部４４ａ及び酸アルカリ添加部４４ｂが設けられている。陽イオン濃度計測部４５には、タイマ４５ａが取付けられている。
【００４５】
図３には、上記飽和濃度測定装置４０を用いて、無機陽イオンの飽和濃度を測定するフローチャートが示されている。この実施形態では、無機陽イオンとしてカルシウムイオンを選択し、カルシウムシリケートの析出開始点（飽和濃度）を求めている。
【００４６】
すなわち、まず、シリカ濃度を６００ｍｇ／Ｌとし、カルシウム濃度を０〜５０ｍｇ／Ｌの範囲で徐々所に高めた反応液を調整し、溶液採取部４３を通して、溶液貯留部４１に充填する（ステップＳ１）。
【００４７】
次いで、ｐＨ調整部４４のｐＨ測定部４４ａにてｐＨを測定しながら、酸アルカリ添加部４４ｂから、例えば、塩酸又は水酸化ナトリウム水溶液を添加して、所定のｐＨ、例えばｐＨ９，１０，１１となるように調整する（ステップＳ２）。
【００４８】
こうして所定のカルシウム濃度及びｐＨに調整された反応液を、所定の条件、この実施形態では１００℃、３時間という条件で恒温保持する（ステップＳ３）。この条件は、媒体蒸発器１７を通って還元井１６に戻されるときの温度や時間と同様になるように設定することが好ましい。
【００４９】
次いで、タイマ４５ａにて所定時間（この実施形態では３時間）経過したら、陽イオン濃度計測部４５により陽イオン濃度（この実施形態ではカルシウム濃度）を測定する（ステップＳ４）。カルシウム濃度は、例えば、ＥＤＴＡ滴定やカルシウムイオン計で測定することができる。
【００５０】
そして、最初に添加したカルシウムイオン濃度が、反応後のカルシウムイオン濃度よりも高いかどうかを判断し（ステップＳ５）、ＮＯの場合は、ステップＳ１に戻る。また、ＹＥＳの場合は、そのときの試料水のカルシウムイオン濃度（ステップＳ１での濃度）を析出開始点（本発明における飽和濃度）と判定し（ステップＳ６）、終了する。
【００５１】
なお、カルシウムに限らず、例えばマグネシウムの場合には、ステップＳ１でマグネシウムの濃度を徐々に増加させた反応液を調整して、同様な測定を行えばよい。
【００５２】
図４には、上記方法でｐＨ９でカルシウムの飽和濃度を測定した結果が示されており、同図の横軸は、反応液調整時のカルシウム添加量（ｍｇ／Ｌ）を示し、縦軸は、反応後のカルシウムイオン濃度（ｍｇ／Ｌ、黒四角のグラフ）、及び同カルシウム添加量から反応後のカルシウムイオン濃度を引いた値（ｍｇ／Ｌ、黒三角のグラフ）を示している。したがって、シリカ濃度を６００ｍｇ／Ｌとし、ｐＨ９で、１００℃、３時間の処理を行った場合のカルシウムイオンの飽和濃度は、カルシウム添加量から反応後のカルシウムイオン濃度を引いた値が正の値に転じるカルシウム添加量である５ｍｇ／Ｌとなる。
【００５３】
図５には、各種ｐＨ条件下で図３に示した測定を繰り返して、それぞれのｐＨにおけるカルシウムの飽和濃度を測定した結果が示されている。このようにｐＨが上昇するにつれて、カルシウムの飽和濃度が低下することがわかる。
【００５４】
こうして、媒体蒸発器１７を通って還元井１６に戻されるときの温度や時間と同様になるように設定された所定の条件で処理した場合の、各無機陽イオンの飽和濃度について、ｐＨを変えて測定したデータを予め求めておき、そのデータを図１の入力装置３４から記憶装置３３に入力して格納しておく。なお、上記温度や時間が変動する場合は、各種の条件で上記データを求めておく。
【００５５】
次に、図１の演算処理部２８で、スケール抑制剤であるキレート剤の添加量を求め、キレート剤添加量制御部２９によりポンプ２７を制御して、所定量のキレート剤を添加する手順について、図６を参照して説明する。
【００５６】
まず、温度計３１で測定された温度と、ｐＨ計３２によって測定されたｐＨに基づいて、記憶装置３３に格納された、各種条件下での各無機陽イオンの飽和濃度のデータから、上記測定された条件下における、地熱水中の無機陽イオンの飽和濃度を決定する（ステップＳ１）。
【００５７】
次いで、無機陽イオン濃度計２２で測定された、地熱水の無機陽イオン濃度から、上記で決定された飽和濃度を引いた値を算出する（ステップＳ１２）。ここでセパレータ１１により地熱水を蒸発させて蒸気を得る場合には、地熱水中の無機陽イオン濃度が上昇するため、蒸発量から濃縮率を推定し地熱水の無機陽イオン濃度とする。
【００５８】
次いで、流量計３０で測定された地熱水の流量と、上記地熱水の無機陽イオン濃度から飽和濃度を引いた値とから、スケール抑制剤（キレート剤）を添加しなかった場合に予測される、スケールとして析出する無機陽イオンの量を算出する（ステップＳ１３）。
【００５９】
次いで、上記予測される析出量の無機陽イオンの析出を抑制するために必要なスケール抑制剤（キレート剤）の添加量を算出する（ステップＳ１４）。
【００６０】
最後に、キレート剤添加量制御部２９に信号を送り、上記で求められた添加量となるようにポンプ２７を作動させて、スケール抑制剤を添加し（ステップＳ１５）、ルーチンを終了する。
【００６１】
上記演算処理部２８による図６の操作は、例えば所定時間毎に行い、地熱水中に常に適切な量の析出抑制剤が添加されるようにする。
【００６２】
こうして、地熱水が配管中でスケールを析出するのを防止しつつ、第１タービン１２による第１発電機１３での発電と、第２タービン１８による第２発電機１９での発電とを行い、地熱水の熱エネルギーを有効利用して発電を行うことが可能となる。また、スケール析出抑制剤（キレート剤）の添加量を必要最小限に抑えることができるので、経済的な運転が可能となる。
【符号の説明】
【００６３】
１０  生産井
１１  セパレータ
１２  第１タービン
１３  第１発電機
１７  媒体蒸発器
１８  第２タービン
１９  第２発電機
２０  媒体凝縮器
２１  ポンプ
２２  無機陽イオン濃度計
２３  シリカ濃度計
２４  アルカリ剤タンク
２５  ポンプ
２６  キレート剤タンク
２７  ポンプ
２８  演算処理部
２９  キレート剤添加量制御部
３０  流量計
３１  温度計
３２  ｐＨ計
３３  記憶装置
３４  入力装置
４０  飽和濃度測定装置
４１  溶液貯留部
４２  温度制御部
４３  溶液採取部
４４  ｐＨ調整部
４４ａ  ｐＨ測定部
４４ｂ  酸アルカリ添加部
４５  陽イオン濃度計測部
４５ａ  タイマ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【国際調査報告】
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