(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
石炭層から炭層ガスと共に排出される随伴水を濃縮する蒸発法濃縮装置（１８）を備えた随伴水濃縮システムであって、
前記蒸発法濃縮装置（１８）を冷却する冷却系統は、前記蒸発法濃縮装置（１８）を冷却する間接熱交換器（２８）と、
冷却に用いる冷却水（３６）を井戸（６８）又はため池（３４）から取水し、前記間接熱交換器（２８）に供給する冷却水供給手段（３８）と、
冷却後の廃棄温水（４４）を前記井戸（６８）又は前記ため池（３４）に戻す廃棄温水返送手段（４０）とからなる閉回路で構成する
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項２】
請求項１に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記蒸発法濃縮装置（１８）の熱源として排熱を利用できる発電設備（２０）と、排熱回収ボイラ（２６）とを備える
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項３】
請求項１または２に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記蒸発法濃縮装置（１８）の前段に逆浸透膜式濃縮装置（１２）を備え、前記逆浸透膜式濃縮装置（１２）からの濃縮水（１６）を前記蒸発法濃縮装置（１８）の原水（１０）として供給する
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記間接熱交換器（２８）で冷却後に排出される前記廃棄温水（４４）の水温を計測する水温計測手段（４６）と、
前記水温計測手段（４６）で計測した前記廃棄温水（４４）の水温があらかじめ設定した所定の値以下となるように前記冷却水供給手段（３８）の流量及び／または前記廃棄温水返送手段（４０）の流量を制御する制御装置（５０）とを備える
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項５】
請求項４に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記冷却水供給手段（３８）の流量及び／または前記廃棄温水返送手段（４０）の流量を制御する為に、前記制御装置（５０）の出力に応じて前記冷却水供給手段（３８）及び／または前記廃棄温水返送手段（４０）に動力を出力するインバータ（５４），（５６）を用いる
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記蒸発法濃縮装置（１８）に供給する前段に前記冷却水（３６）を冷却する冷却手段（４２）を備える
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれか１項に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記ため池（３４）で所定の水深範囲を設け、前記水深範囲より下部に前記冷却水（３６）の取水口（７０）を設ける
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記井戸（６８）から前記冷却水（３６）を取水するための装置として、電動浸漬ポンプ（７２）を用いる
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項９】
請求項８に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記随伴水の液中において固形微粒子の量を検出する液中微粒子検出器と、前記液中微粒子検出器の出力である固形微粒子信号に基づいて前記電動浸漬ポンプを停止あるいは吸込み流量を減少させる電動浸漬ポンプ制御装置とを備える
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項１０】
請求項８に記載の随伴水濃縮システムにおいて、
前記随伴水の液中において気泡の量を検出する液中気泡検出器と、前記液中気泡検出器の出力である気泡信号に基づいて前記電動浸漬ポンプを停止あるいは吸込み流量を減少させる電動浸漬ポンプ制御装置とを備える
ことを特徴とする随伴水濃縮システム。
【請求項１１】
石炭層から炭層ガスと共に排出される随伴水を濃縮する蒸発法濃縮装置（１８）による随伴水濃縮方法であって、
前記蒸発法濃縮装置（１８）を冷却する冷却工程は、
冷却に用いる冷却水（３６）を井戸（６８）又はため池（３４）から取水し、前記蒸発法濃縮装置（１８）を冷却する間接熱交換器（２８）に供給する冷却水供給工程と、
冷却後の廃棄温水（４４）を前記井戸（６８）又は前記ため池（３４）に戻す廃棄温水返送工程とを有する
ことを特徴とする随伴水濃縮方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は随伴水濃縮システムおよび随伴水濃縮方法に係り、特に石炭採掘時に生じる随伴水を蒸発法で処理する際に必要となる冷却水の循環システムに特徴を有する随伴水濃縮システムおよび随伴水濃縮方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新たな天然ガスとして石炭層に賦存する炭層メタンガスが注目されている。炭層メタンガスは炭層に含まれる随伴水中に溶解しているため、井戸に設置したスクリューポンプで随伴水を汲み上げた後に、随伴水からメタンガスを分離することで得られる（非特許文献１参照）。【０００３】
メタンガス分離後の随伴水には塩分が含まれるため、灌漑用水や緑化への使用や未処理状態での河川への排水等はできず、別途設けたため池に一時的に貯留して自然蒸発によって減容することや、逆浸透膜装置によって濃縮してからため池に貯留して自然蒸発によって減容する処理等が実施されてきた。【０００４】
しかし、随伴水をため池で一時的に貯留する方法では、炭層メタンガスの採掘が継続するに伴って広大なため池が必要となるという問題が生じ、炭層メタンガス採掘事業の継続的な実施を難しくする。また、逆浸透膜装置を用いて濃縮処理をして減容化する場合でも、逆浸透膜装置の所要動力は塩濃度が高くなるに従って増加するため、処理コストの点から高い濃縮率を得ることが困難となり、同様の問題が生起する。【０００５】
一方、海水を淡水化する場合に逆浸透膜処理の濃縮水を多重効用蒸発法や多段フラッシュ法などの蒸発法濃縮装置に供給し、全体の濃縮水量を低減する脱塩装置がある（例えば、特許文献１参照）。また、蒸発法濃縮装置として水溶液の蒸発濃縮を低コストで効率よく行えるものがある（例えば、特許文献２参照）。蒸発法濃縮装置の所要動力や所要エネルギは塩濃度の影響が小さいため、このような脱塩装置を用いることで、高い濃縮率を得ることが現実的に可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2008-100219号公報
【特許文献２】特開2010-46571号公報
【非特許文献１】坂本茂樹、大野泰伸、「石油・天然ガスレビュー」、独立行政法人、石油天然ガス・金属鉱物資源機構、2008年11月, Vol.42, No.6, pp.31-49
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１及び２の技術を用いれば、メタンガス分離後の随伴水を減容化することが可能となる。  
しかしながら、蒸発法濃縮装置の凝縮装置を作動させるためには、例えば河川や海等から冷却水を取り込み供給すると共に、熱交換後の温排水を河川や海等に排出して戻すことが必要となる。蒸発法濃縮装置で用いる冷却水を使用後に河川や海へ戻すと、水温が取水時より高いこと、あるいは成分に化学薬品が添加されること等が原因となり、河川や海の生態系や環境に悪影響を及ぼす場合がある。【０００８】
これらの悪影響を抑制するため、海水や河川水を冷却水に利用して使用後に海や河川へ戻す場合に、水温差や含有物質に対する環境規制をかけることが多くの地域で行われている。この環境規制を遵守するためには、使用後の冷却水を冷却する設備や化学薬品を除去する設備が必要となり、設備コストやランニングコストが増大するという課題があった。【０００９】
本発明は上述の事柄に基づいてなされたもので、その目的は、炭層メタンガスを得る際に発生する随伴水を減容し、ため池に貯める濃縮水水量を低減できる蒸発法濃縮装置を用いた随伴水濃縮システムにおいて、蒸発法濃縮装置で使用した後の冷却水を処理するための特別な設備を必要としない随伴水濃縮システム及び随伴水濃縮方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、第１の発明は、石炭層から炭層ガスと共に排出される随伴水を濃縮する蒸発法濃縮装置を備えた随伴水濃縮システムであって、前記蒸発法濃縮装置を冷却する冷却系統は、前記蒸発法濃縮装置を冷却する間接熱交換器と、冷却に用いる冷却水を井戸又はため池から取水し、前記間接熱交換器に供給する冷却水供給手段と、冷却後の廃棄温水を前記井戸又は前記ため池に戻す廃棄温水返送手段とからなる閉回路で構成するものとする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記蒸発法濃縮装置の熱源として排熱を利用できる発電設備と、排熱回収ボイラとを備えることを特徴とする。
【００１３】
更に、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記蒸発法濃縮装置の前段に逆浸透膜式濃縮装置を備え、前記逆浸透膜式濃縮装置からの濃縮水を前記蒸発法濃縮装置の原水として供給することを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第１乃至第３の発明のいずれかにおいて、前記間接熱交換器で冷却後に排出される前記廃棄温水の水温を計測する水温計測手段と、前記水温計測手段で計測した前記廃棄温水の水温があらかじめ設定した所定の値以下となるように前記冷却水供給手段の流量及び／または前記廃棄温水返送手段の流量を制御する制御装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
更に、第５の発明は、第４の発明において、前記冷却水供給手段の流量及び／または前記廃棄温水返送手段の流量を制御する為に、前記制御装置の出力に応じて前記冷却水供給手段及び／または前記廃棄温水返送手段に動力を出力するインバータを用いることを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、第１乃至第５の発明のいずれかにおいて、前記蒸発法濃縮装置に供給する前段に前記冷却水を冷却する冷却手段を備えることを特徴とする。
【００１７】
更に、第７の発明は、第１乃至第６の発明のいずれかにおいて、前記ため池で所定の水深範囲を設け、前記水深範囲より下部に前記冷却水の取水口を設けることを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、第１乃至第７の発明のいずれかにおいて、前記井戸から前記冷却水を取水するための装置として、電動浸漬ポンプを用いることを特徴とする。
【００１９】
更に、第９の発明は、第８の発明において、前記随伴水の液中において固形微粒子の量を検出する液中微粒子検出器と、前記液中微粒子検出器の出力である固形微粒子信号に基づいて前記電動浸漬ポンプを停止あるいは吸込み流量を減少させる電動浸漬ポンプ制御装置とを備えることを特徴とする。
【００２０】
また、第１０の発明は、第８の発明において、前記随伴水の液中において気泡の量を検出する液中気泡検出器と、前記液中気泡検出器の出力である気泡信号に基づいて前記電動浸漬ポンプを停止あるいは吸込み流量を減少させる電動浸漬ポンプ制御装置とを備えることを特徴とする。
【００２１】
更に、第１１の発明は、石炭層から炭層ガスと共に排出される随伴水を濃縮する蒸発法濃縮装置による随伴水濃縮方法であって、前記蒸発法濃縮装置を冷却する冷却工程は、冷却に用いる冷却水を井戸又はため池から取水し、前記蒸発法濃縮装置を冷却する間接熱交換器に供給する冷却水供給工程と、冷却後の廃棄温水を前記井戸又は前記ため池に戻す廃棄温水返送工程とを有するものとする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、蒸発法によって随伴水の容積を低減できるため、随伴水の廃棄が容易となる。また、井戸やため池などから取水した蒸発法濃縮装置の冷却水を取水元へ戻す場合に冷却や化学薬品の処理を必要としないので、河川や海水に冷却水を戻す場合に比べて設備コスト及びランニングコストを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図２】本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態におけるため池の取水部を示す概略断面図である。
【図３】本発明の随伴水濃縮システムの第２の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図４】本発明の随伴水濃縮システムの第３の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図５】本発明の随伴水濃縮システムの第４の実施の形態を示すシステム構成図である。
【図６】本発明の随伴水濃縮システムの第５の実施の形態を示すシステム構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
＜第１の実施の形態＞
以下、本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態を示すシステム構成図、図２は本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態におけるため池の取水部を示す概略断面図である。
【００２５】
図１において、炭層から取水して炭層ガスを分離した後に不要となった随伴水は、随伴水濃縮システムにとっての原水１０となる。この原水１０は、逆浸透膜式濃縮装置１２に流入して淡水１４と濃縮水１６とに分離される。淡水１４の用途は規定しないが、塩濃度が低いため、河川放流や灌漑用水として用いることができる。
【００２６】
逆浸透膜式濃縮装置１２の濃縮水１６は蒸発法濃縮装置１８に供給される。蒸発法濃縮装置１８には、発電設備２０の排ガス２２の排熱を蒸気２４に転換する排熱回収ボイラ２６から蒸気２４が与えられる。この蒸気２４の熱エネルギを利用し、蒸発法濃縮装置１８の中に備えられ、地下水層に影響を与えないために冷却水３６の水質を変化させずに蒸発法濃縮装置１８を冷却する間接熱交換器２８で逆浸透膜式濃縮装置１２の濃縮水１６を淡水３０と高濃縮水３２とに分離する。
【００２７】
塩濃度が高い高濃縮水３２は、河川放流や灌漑用水として用いることができないため、ため池３４に廃棄されるか、あるいは有価物回収のため図示しない結晶化装置へ供給される。本実施の形態においては、随伴水濃縮システムから排出される高濃縮水３２の量が少ないことから、ため池３４の小容量化あるいは図示しない結晶化装置の小型化が可能となる。
【００２８】
間接熱交換器２８が必要とする冷却水３６は、ため池３４から冷却水供給手段３８により取水する。なお、冷却水供給手段３８は、具体的には、例えば、電動ポンプ等で構成しても良い。
【００２９】
ため池３４においては、その水面から常に水分が蒸発しているため、その気化熱がため池３４の水温を低下させている。しかし、日射や気温の影響により十分な冷却ができない場合がある。このため、冷却水３６の水温を低下させる冷却手段４２を冷却水供給手段３８の下流側に設け、水温を低下させた冷却水３６を間接熱交換器２８に供給している。この冷却手段４２としては、ヒートポンプを用いる方法、ペルチェ素子によって電子的に冷却する方法、あるいは冷却水３６の一部を噴霧装置などにより気化させ、その記過熱で残りの冷却水３６をさらに冷却する方法、吸収式冷凍機を用いる方法、余剰電力であらかじめ氷などに蓄えていた冷熱を用いる方法などがあり、いずれを用いても良い。なお、ため池３４等で冷却水３６の水温を冷却できる場合には、冷却手段４２を設けなくても良い。
【００３０】
間接熱交換器２８で冷却水３６は熱エネルギを受け取り、廃棄温水４４となる。この廃棄温水４４は廃棄温水返送手段４０によってため池３４へ循環され、閉回路を構成する。ため池３４は河川や海洋と異なり、取水温度と廃棄温度の差に関する制約はないため、特別に冷却設備を設ける必要はない。
【００３１】
冷却水３６はため池から取水する場合、日射量や気温の影響により時間的な水温変動が生じる。冷却水３６を井戸から取水する場合でもため池の場合よりも時定数は大きいが、時間的に水温変動が生じる。間接熱交換器２８の濃縮能力は冷却水３６の水温の影響を受けるが、この能力は廃棄温水４４の水温で評価することができる。廃棄温水４４の温度は水温センサ４６で計測し、水温信号４８として制御装置５０へ与えられる。制御装置５０は、あらかじめ設定した廃棄温水水温目標値５２と水温信号４８とに基づいて、冷却水供給手段３８の流量あるいは廃棄温水返送手段４０の流量を制御するとともに、冷却手段４２の冷却能力を制御する。この際、制御装置５０は、冷却水供給手段３８あるいは廃棄温水返送手段４０の運転コストと冷却手段４２の運転コストの総和が最小となる操作条件を算出したうえで、その条件を実現するように冷却水供給手段３８、廃棄温水返送手段４０および冷却手段４２の制御を実施する。
【００３２】
これらの流量制御は、制御装置５０から冷却水供給手段用インバータ５４あるいは廃棄温水返送手段用インバータ５６にそれぞれ操作信号６０，６４を出力することで冷却水供給手段３８、廃棄温水返送手段４０のポンプ電動機等への動力である冷却水供給手段動力６２、廃棄温水返送手段動力６６を制御してなされている。流量制御に弁を用いる場合に比して無駄に消費される圧力損失を低減することができ、さらなるランニングコスト低減が可能となる。
【００３３】
冷却手段４２を設けていない場合には、制御装置５０で制御する対象は冷却水供給手段３８あるいは廃棄温水返送手段４０のみとなる。この場合であっても、廃棄温水水温信号４８と廃棄温水水温目標値５２に基づいてそれぞれの手段の流量を冷却水供給手段用インバータ５４あるいは廃棄温水返送手段用インバータ５６を介して制御することで、ランニングコストの低減が可能となる。
【００３４】
図２は、本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態におけるため池の取水部を示す概略図である。図２において、図１に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００３５】
ため池３４から冷却水３６を取水する場合、ため池３４の水面付近の水は日射や気温の影響を受けるため、水温が高い。一方、ため池３４の水面から水が蒸発する際に気化熱として熱が奪われるため、水温を低下させる物理現象も同時に起こっている。また、ため池の周囲の大気温度が水温よりも低い場合には水面から熱が大気中へ逃げるため、水温が低下する。水の密度は水温によって変化し、約４℃で最大となる。ため池３４内に攪拌装置はないため、一般に水温の低い水はため池３４の底の方に移動していく。
【００３６】
本実施の形態においては、ため池の水深に対する水温の違いに着目し、所定の水深より深い箇所に冷却水３６の取水口７０を設け、冷却水３６を取水している。これにより、より水温の低い冷却水３６を得ることができる。
【００３７】
上述した本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態によれば、蒸発法によって随伴水の容積を低減できるため、随伴水の廃棄が容易となる。また、ため池から取水した蒸発法濃縮装置の冷却水を取水元へ戻す場合に冷却や化学薬品の処理を必要としないので、河川や海水に冷却水を戻す場合に比べて設備コスト及びランニングコストを低減できる。
【００３８】
また、上述した本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態によれば、一般的に河川や海洋から遠い場所に位置している炭層ガスを採取する井戸６８において、ため池３４から冷却水３６を取水することで配管敷設の費用や運転コストを低減することができる。
【００３９】
また、上述した本発明の随伴水濃縮システムの第１の実施の形態によれば、ため池の取水口７０を所定の水深Ｄより深い箇所に設けたので、水温の低い冷却水３６を得られることにより、間接熱交換器２８で必要な冷熱を得るために必要な冷却水３６の水量を減らすことができる。この結果、冷却水供給手段３８あるいは廃棄温水返送手段４０の容量や動力費を減らすことが可能となる。
【００４０】
＜第２の実施の形態＞
以下、本発明の随伴水濃縮システムの第２の実施の形態を図面を用いて説明する。図３は本発明の随伴水濃縮システムの第２の実施の形態を示すシステム構成図である。図３において、図１及び図２に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４１】
図３においては、第１の実施の形態における冷却水供給手段３８を省略している。冷却水３６の配管の途中に自由水面が無い場合には、廃棄温水返送手段４０により取水することが可能となり、冷却水供給手段３８を省略することができる。廃棄温水返送手段４０で冷却水３６をため池３４から取水する場合には、廃棄温水返送手段４０における水温が上昇しているため、水の粘性抵抗が低下してランニングコストの低減が可能となる。廃棄温水返送手段４０とは、具体的には、例えば、電動ポンプ等で構成しても良い。
【００４２】
＜第３の実施の形態＞
以下、本発明の随伴水濃縮システムの第３の実施の形態を図面を用いて説明する。図４は本発明の随伴水濃縮システムの第３の実施の形態を示すシステム構成図である。図４において、図１乃至図３に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４３】
図４においては、第１の実施の形態における廃棄温水返送手段４０を省略している。冷却水３６の配管の途中に自由水面が無い場合には、冷却水供給手段３８のみにより取水／返送することが可能となり、廃棄温水返送手段４０を省略することができる。
【００４４】
＜第４の実施の形態＞
以下、本発明の随伴水濃縮システムの第４の実施の形態を図面を用いて説明する。図５は本発明の随伴水濃縮システムの第４の実施の形態を示すシステム構成図である。図５において、図１乃至図４に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００４５】
図５において、炭層から取水して炭層ガスを分離した後に不要となった随伴水は、随伴水濃縮システムにとっての原水１０となる。この原水１０は、逆浸透膜式濃縮装置１２に流入して淡水１４と濃縮水１６に分離される。このうち淡水１４の用途は規定しないが、塩濃度が低いため、河川放流や灌漑用水として用いることができる。
【００４６】
逆浸透膜式濃縮装置１２の濃縮水１６は蒸発法濃縮装置１８に供給される。蒸発法濃縮装置１８には、発電設備２０の排ガス２２の排熱を蒸気２４に転換する排熱回収ボイラ２６から蒸気２４が与えられる。この蒸気２４の熱エネルギを利用し、蒸発法濃縮装置１８の中に備えられた間接熱交換器２８で逆浸透膜式濃縮装置１２の濃縮水１６を淡水３０と高濃縮水３２に分離する。
【００４７】
塩濃度が高い高濃縮水３２は、放流や灌漑に利用できないため、ため池３４に廃棄されるか、あるいは有価物回収のため図示しない結晶化装置へ供給される。本実施の形態においては、随伴水濃縮システムから排出される高濃縮水３２の量が少ないことから、ため池３４の小容量化あるいは図示しない結晶化装置の小型化が可能となる。
【００４８】
間接熱交換器２８が必要とする冷却水３６は、井戸６８から冷却水供給手段３８あるいは廃棄温水返送手段４０で取水する。炭層ガスを採取する井戸は一般的に河川や海洋から遠い場所に位置しているため、井戸６８から冷却水３６を取水することで配管敷設の費用や運転コストを低減できる。
【００４９】
井戸６８から取水する井戸水は一般に水温が安定しており、かつ気温の影響や日射の影響を受けないため、冷却水３６として適している。しかし、十分な冷却ができない場合には冷却手段４２を冷却水供給手段３８の下流側に設け、水温を低下させた冷却水３６を間接熱交換器２８に供給している。この冷却手段４２としては、ヒートポンプを用いる方法、ペルチェ素子によって電子的に冷却する方法、あるいは冷却水３６の一部を噴霧装置などにより気化させ、その気化熱で残りの冷却水３６をさらに冷却する方法、吸収式冷凍機を用いる方法、余剰電力であらかじめ氷などに蓄えていた冷熱を用いる方法などがあり、いずれを用いても良い。なお、井戸６８で冷却水３６の水温を冷却できる場合には、冷却手段４２を設けなくても良い。
【００５０】
間接熱交換器２８で冷却水３６は熱エネルギを受け取り、廃棄温水４４となる。この廃棄温水４４は廃棄温水返送手段４０により井戸６８へ循環され、閉回路を構成する。井戸６８は河川や海洋と異なり、取水温度と廃棄温度の差に関する制約はないため、特別に冷却設備を設ける必要はない。また、冷却水３６は間接熱交換器２８で温度が変化するのみで化学的性状は変化しないため、廃棄温水４４として井戸６８に循環しても問題は生じない。
【００５１】
図５では井戸６８から取水して冷却に用いた後の廃棄温水４４を井戸６８へ戻すフローを図示しているが、この廃棄温水４４をため池３４へ戻しても良い。
【００５２】
間接熱交換器２８の濃縮能力は冷却水３６の水温の影響を受けるが、この能力は廃棄温水４４の水温で評価することができる。廃棄温水４４の温度は水温センサ４６で計測し、水温信号４８として制御装置５０へ与えられる。制御装置５０は、あらかじめ設定した廃棄温水水温目標値５２と水温信号４８とに基づいて、冷却水供給手段３８の流量あるいは廃棄温水返送手段４０の流量を制御するとともに、冷却手段４２の冷却能力を制御する。この際、制御装置５０は、冷却水供給手段３８あるいは廃棄温水返送手段４０の運転コストと冷却手段４２の運転コストの総和が最小となる操作条件を算出したうえで、その条件を実現するように冷却水供給手段３８、廃棄温水返送手段４０および冷却手段４２の制御を実施する。
【００５３】
これらの流量制御は、制御装置５０から冷却水供給手段用インバータ５４あるいは廃棄温水返送手段用インバータ５６にそれぞれ操作信号６０，６４を出力することで冷却水供給手段３８、廃棄温水返送手段４０のポンプ電動機等への動力である冷却水供給手段動力６２、廃棄温水返送手段動力６６を制御してなされている。
【００５４】
冷却手段４２を設けていない場合には、制御装置５０で制御する対象は冷却水供給手段３８あるいは廃棄温水返送手段４０のみとなる。この場合であっても、廃棄温水水温信号４８と廃棄温水水温目標値５２に基づいてそれぞれの手段の流量を冷却水供給手段用インバータ５４あるいは廃棄温水返送手段用インバータ５６を介して制御することで、ランニングコストの低減が可能となる。
【００５５】
上述した本発明の随伴水濃縮システムの第４の実施の形態によれば、蒸発法によって随伴水の容積を低減できるため、随伴水の廃棄が容易となる。また、井戸から取水した蒸発法濃縮装置の冷却水を取水元へ戻す場合に冷却や化学薬品の処理を必要としないので、河川や海水に冷却水を戻す場合に比べて設備コスト及びランニングコストを低減できる。
【００５６】
また、上述した本発明の随伴水濃縮システムの第４の実施の形態によれば、一般的に河川や海洋から遠い場所に位置している炭層ガスを採取する井戸６８において、井戸６８から冷却水３６を取水することで配管敷設の費用や運転コストを低減することができる。
【００５７】
＜第５の実施の形態＞
以下、本発明の随伴水濃縮システムの第５の実施の形態を図面を用いて説明する。図６は本発明の随伴水濃縮システムの第５の実施の形態を示すシステム構成図である。図６において、図１乃至図５に示す符号と同符号のものは同一部分であるので、その詳細な説明は省略する。
【００５８】
図６においては、上述した第４の実施の形態における炭層の井戸６８から冷却水３６を取水する冷却水供給手段３８として電動浸漬ポンプ７２を用いている。炭層に含まれる随伴水を汲み上げる際に電動浸漬ポンプ７２を用いると、従来から用いられているスクリューポンプに比べて機械的に損失となる割合が少なくなり、メンテナンスも容易となる。その結果、ランニングコストを低減することが可能となる。
【００５９】
一方、汲み上げる随伴水の中に電動浸漬ポンプ７２を詰まらせる固形物が含まれると、電動浸漬ポンプ７２の性能低下あるいは最悪の場合故障するケースが発生する。ポンプが故障した場合、電動浸漬ポンプ７２は井戸６８の下方に備え付けるため、その引き上げやメンテナンスに時間やコストが費やされることになる。
【００６０】
随伴水の中に含まれ得る固形物としては、例えば、石炭粉や岩石粒や砂粒等が考えられ、これらが微粒子状になるとポンプ構成物の間に混入しやすくなり、故障を誘発する。
【００６１】
そこで、本実施の形態においては、随伴水の液中において固形微粒子の量を検出する液中微粒子検出器７４と、液中微粒子検出器７４の検出信号に基づいて電動浸漬ポンプ７２を停止させたり、吸込み流量を減少させたりする電動浸漬ポンプ制御装置８２とを備えている。随伴水の液中の固形微粒子の量が増加した場合には、電動浸漬ポンプ７２の吸込み流量を減らしたり、停止したりすることにより、これらの固形微粒子が下方に沈下するのを待ち、その後汲み上げを開始することによって、電動浸漬ポンプ７２の性能低下等を抑制できる。
【００６２】
また、汲み上げる随伴水の中に例えばメタンなどの気体が気泡状に多く含まれている場合には、電動浸漬ポンプ７２は空走し、性能低下や最悪の場合故障するケースが発生する。ポンプが故障した場合、電動浸漬ポンプ７２は井戸６８の下方に備え付けるため、その引き上げやメンテナンスに時間やコストが費やされることになる。
【００６３】
そこで、本実施の形態においては、随伴水の液中において気泡の量を検出する液中気泡検出器７８と、液中気泡検出器７８の検出信号に基づいて電動浸漬ポンプ７２を停止させたり、吸込み流量を減少させたりする電動浸漬ポンプ制御装置８２とを備えている。
【００６４】
上述した本発明の随伴水濃縮システムの第５の実施の形態によれば、上述した第４の実施の形態と同様な効果を得ることができるとともに、スクリューポンプに替えて電動浸漬ポンプ７２を用いたので、機械的に損失となる割合が少なくなり、メンテナンスも容易となる。この結果、ランニングコストを低減することが可能となる。
【００６５】
また、上述した本発明の随伴水濃縮システムの第５の実施の形態によれば、液中微粒子検出器７４と液中気泡検出器７８と電動浸漬ポンプ制御装置とを備えたので、随伴水の中の固形微粒子や気泡を原因とする電動浸漬ポンプ７２の性能低下や故障を早い段階で抑制することができる。この結果として、電動浸漬ポンプ７２の引上げ作業やメンテナンスに費やされる時間やコストを低減することが可能となる。
【００６６】
なお、本発明の実施の形態においては、逆浸透膜式濃縮装置１２で濃縮された濃縮水１６が供給される蒸発法濃縮装置１８について説明したが、これに限るものではない。例えば、直接随伴水が原水１０として供給される蒸発法濃縮装置１８であっても良い。
【符号の説明】
【００６７】
１０  原水
１２  逆浸透膜式濃縮装置
１４  淡水
１６  濃縮水
１８  蒸発法濃縮装置
２０  発電設備
２２  排ガス
２４  蒸気
２６  排熱回収ボイラ
２８  間接熱交換器
３０  淡水
３２  高濃縮水
３４  ため池
３６  冷却水
３８  冷却水供給手段
４０  廃棄温水返送手段
４２  冷却手段
４４  廃棄温水
４６  水温センサ
４８  水温信号
５０  制御装置
５２  廃棄温水水温目標値
５４  冷却水供給手段用インバータ
５６  廃棄温水返送手段用インバータ
５８  冷却手段操作信号
６０  冷却水供給手段操作信号
６２  冷却水供給手段動力
６４  廃棄温水返送手段操作信号
６６  廃棄温水返送手段動力
６８  井戸
７０  取水口
７２  電動浸漬ポンプ
７４  液中微粒子検出器
７６  微粒子信号
７８  液中気泡検出器
８０  気泡信号
８２  電動浸漬ポンプ制御装置
８４  電動浸漬ポンプ動力
【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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